数字图像处理(灰度变换)

文|抽象转移

以下变换都是基于空间域上进行的,频率域上的处理后面再展开来写。

所谓空间域,即把图像看作是M*N大小的矩阵,每一次操作都是针对MN空间中每一个像素进行的,灰度变换是所有图像处理中最简单的技术。

下面针对灰度级[0-L-1]介绍一些基本的灰度变换。原始图像灰度值为r,变换后的图像灰度为s。

(1)图像反转(s=L-1-r)

使用这种方式反转一副图像的灰度级,可得到等效的图片底片,特别适用于增强嵌入图像暗色区域中的白色或灰色细节。

(2)对数变换(s=c*log(1+r))

对数变换能将图像中,范围较窄的低灰度值映射为范围较宽的灰度值,或将范围较宽的高灰度值映射为范围较窄的灰度值,适用于扩展图像中的暗像素值,同时压缩更高灰度级的值。反对数变换的作用则与此相反。

(3)幂律(伽马)变换(s=c*r的y次方)

伽马矫正适用于阴极射线管(CRT)的灰度-电压响应,改善显示系统(计算机屏幕)产生的图像往往比期望的图像暗的现象。

(4)对比度拉伸

对比度拉伸采用分段线性函数,用于扩展图像灰度级动态范围。

灰度级分层采用阈值,将图像的灰度值分为若干等级,从而突出某一范围的灰度,而将其他灰度保持不变,或者降低到一个更低的级别,使感兴趣的区域变量或变暗。

二值图像,则将图像分为两级,譬如将大于阈值的像素设为白色,小于阈值的像素设为黑色。

下面介绍一下比特平面分层

像素是由比特组成的数字,在256级灰度图像中,每个像素的灰度是由8比特(1个字节)组成的,替代突出灰度级范围,我们可以突出特定比特来突出整个图像的外观。一幅8比特灰度图像,由8个1比特平面构成。

我们可以一幅图像分解为比特平面,这种类型的分解对图像压缩很有用,我们也可以用8个1比特平面来重建图像,即使用第n个平面的像素乘以常数2的n-1次方来完成。

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