1、第三章 图像的灰度增强,灰度变换的目的是为了改善画质，使图像的显示效果更加清晰。本章中主要介绍的内容包括： 线性对比度展宽 动态范围调整 直方图均衡化处理 伪彩色技术,3.1 对比度的概念,对比度：通俗地讲，就是亮暗的对比程度。 对比度通常表现了图像画质的清晰程度。 对比度的计算公式如下：,即相邻像素间的灰度差,即相邻像素间的灰度差为的像素分布概率,其中：,像素相邻：,3.1 对比度的概念,对比度计算例设图像为：,3.2 线性对比度展宽,对比度展宽的目的是，将人所关心的部分强调出来。 原理是，进行像素点对点的，灰度级的影射。 设原图、处理后的结果图的灰度值分别为g(i,j)和f(i,j)，要求
2、g(i,j)和f(i,j)均在0，255间变化，但是g的表现效果要优于f。,3.2.1 对比度展宽方法,为了达到上面所提出的目的，原图（横轴上的f(i,j)）与处理后图（纵轴上的g(i,j)）的灰度影射关系可用下图表示。,3.2.1 对比度展宽方法,将上面图示的影射关系，用计算公式表达即为：,3. 2.2 灰级窗,只显示指定灰度级范围内的信息。 按照前面的计算公式有: =0,线性对比度展宽,灰级窗,注：请同学们思考一下，灰级窗会不会将对比度降低？为什么？,3.3 动态范围调整,动态范围：是指图像中所记录的场景中从暗到亮的变化范围。 动态范围对人视觉的影响：由于人眼所可以分辨的灰度的变化范围是有
3、限的，所以当动态范围太大时，很高的亮度值把暗区的信号都掩盖了。 动态范围调整原理：通过动态范围的压缩可以将所关心部分的灰度级的变化范围扩大。,3.3.1 线性动态范围调整,如下图所示，将原来0,255范围内的亮暗变化，压缩到a,b范围内。 再将a,b范围内的灰度值伸展到0,255。,线性动态范围调整例题,将2,7转换到0,9,作用：进行亮暗限幅,g(i,j)=9/5*f(i,j)-18/5,C=16.9211,C=26.2895,3.3.2 非线性动态范围调整,通常用取对数的方法。原因是人眼对信号的处理是有一个近似对数算子的环节。,非线性动态范围调整例题,g(i,j)=9*log(f(i,j)
4、+1),作用：将暗的部分扩展，而将亮的部分抑制。,C=16.9211,C=18.7632,3.4 直方图均衡化方法,直方图均衡方法的基本思想是，对在图像中像素个数多的灰度级进行展宽，而对像素个数少的灰度级进行缩减。从而达到清晰图像的目的。,1. 求灰度直方图,设f、g分别为原图像和处理后的图像。求出原图f的灰度直方图，设为h。 显然，在0,255范围内量化时，h是一个256维的向量。,例,f,注：这里为了描述方便起见，设灰度级的分布范围为0,9。,2. 计算灰度分布概率,1) 求出图像f的总体像素个数Nf = m*n (m,n分别为图像的长和宽） 2) 计算每个灰度级的像素个数在整个 图像中所
5、占的百分比。hs(i)=h(i)/Nf (i=0,1,255),例,3.计算灰度级的累计分布,设图像各灰度级的累计分布hp。,例,4.计算新图像的灰度值,新图像g的灰度值g(i,j)为,例,f,g,C=16.9211,C=15.8421,注：请同学们思考一下，为什么均衡化后的对比度还降低了？,例,f,g,C=16.6842,C=17.1974,两个原图的灰度分布比较,f,C=16.9211,f,C=16.6842,结论：原图的灰度分布均衡性越差，均衡化后的效果越好。,5.处理前后灰度直方图的比较,f 的灰度直方图,g 的灰度直方图,3.5 伪彩色技术,由于人眼分辨不同彩色的能力比分别不同的灰度
6、级的能力强，因此，把人眼无法区别的灰度变化，施以不同的彩色来提高识别率，这便是伪彩色增强的基本依据。,3.5.1 伪彩色技术的原理,我们知道，灰度图像要生成一幅彩色图像是一个一到三的影射。显然由少信息量获得多信息量必然是基于估计原理。也就是说，对未知的部分，通过各种手段进行合理的估计。 研究的目的不同，则估计的方法也随之不同。,3.5.2 基于亮度表示的伪彩色方法,仿照对温度的描述方式，当温度比较低，我们会想到蓝色（又称冷色调），当温度较高的时候，会想到红色（又称暖色调）。根据人感官上的这一特性，将亮度低的影射为蓝色，亮度高的影射为红色。,3.5.2 基于亮度表示的伪彩色方法,由此，可以按照如下所示的影射关系进行伪彩色处理。,3.5.3 基于区域表示的伪彩色方法,这种伪彩色技术在医学诊断中常被用到，目的是突出病灶，提高诊断率。 该伪彩色技术是对原图进行了预处理，将识别出属于不同性质的区域给不同的色彩。,作 业 (共1题),P51 第三题,对比度展宽效果,灰级窗效果示意图,原图,肺窗,肌肉窗,骨窗,非线性动态范围调整,直方图均衡化的效果,线性动态范围调整效果,基于亮度表示的伪彩色效果图,基于区域表示的伪彩色技术,基于区域表示的伪彩色技术,
