数图基础

基础概念

  • 数字图像:图像可定义为一个二维函数f(x,y),幅值f为图像的强度(灰度)。当x,y,f是有限的离散数值时,该图像为数字图像。

  • 数字图像处理:借助于数字计算机来处理数字图像。

  • 亮度函数、入射分量、反射分量

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  • 马赫带效应
    马赫带效应是指在亮暗交界处,人们感受到边界处亮度对比加强

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  • 同时对比度

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  • 亮度恒定:当物体对背景的亮度、对比度保持一致时,即使物体和背景的亮度在很大的范围里变化,人眼对亮度的感觉仍保持不变。

  • 空间频率特征:空间频率是指视像空间变化的快慢。清晰明快的画面,意味这有大量的高频成分。模糊图像只有低频空间成分。

  • 图像的取样与量化:数字化坐标轴称为取样,数字化幅度值称为量化。

图像属性

  • 动态范围:有时灰度级取值范围称为图像的动态范围。
  • 灰度级:灰度级的典型的取值是2的整数次幂。通常假设离散灰度级是等间隔的并且是区间[0,L-1]内的整数 。
  • kbit图像:当一副图像有2k灰度级时,通常称该图像是K比特图像
  • 图像分辨率:实际上指对原始图像的采样分辨率。单位“象素点/单位长度”
  • 采样分辨率:单位长度上所包含的采样数
  • 灰度分辨率:灰度级中可分辨的最小变化(8比特的灰度分辨率图像有256个灰度级)
  • 图像深度:在位图图像中,表示各象素点亮度或色彩信息的二进制位数。
  • CMYK RGB HSI (HSV,HSB,HSL)

基础计算

  • 点运算:是点对点的对灰度值进行计算

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  • 代数运算:图像点对点的代数运算,不是矩阵的运算

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  • 几何运算:涉及图像的转动、扭曲、倾斜、拉伸,空间点位置的变化、灰度值的变化

  • 最邻近插值:最近的输入像素的灰度值

  • 双线性插值线性插值:令f(x,y)为两个变量的函数,其在单位正方形顶点的值已知。假设我们希望通过插值得到正方形内任意点的f(x,y)值。我们可由如下双曲线方程:f(x,y)=ax+by+cxy+d

  • 灰度变换:将一个灰度区间映射到另一个灰度区间的变换称为灰度变换。

  • 直方图 累积直方图 连续图像幅度的密度函数,幅度分布函数

  • 灰度直方图:灰度直方图是灰度级的函数,它表示图像中具有某种灰度级的像素的个数,反映了图像中某种灰度出现的频率。

  • 线性系统: 叠加性+齐次性 ay1+by2=T[ax1+bx2]

  • 移不变系统:是指如果输入序列进行移位,则输出序列进行相应的移位。

  • 线性移不变系统:同时具有线性性和移不变性。

  • 卷积

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傅立叶

  • 傅立叶变换对(公式)

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  • 傅立叶振幅谱 傅立叶相位谱 傅立叶能量谱

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频域滤波

低频包含基本内容,高频包含细节与噪音
低通平滑,高通锐化

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  • (理想)低通滤波
    具有振铃现象

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  • 巴特沃思低通滤波BLPF

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    模糊程度减少但尾部含有较多的高频,对噪声的平滑效果不如ILPF。

  • 指数低通滤波器梯形低通滤波器

  • 高通滤波

  • 同态滤波

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    取对数、傅立叶变换、乘上高/低通过滤器、傅立叶逆变换、求指数

图像增强技术 图像复原技术

  • 退化:图像的质量变坏叫做退化。退化的形式有图像模糊、图像有干扰等

  • 均值滤波 中值滤波 最大值滤波 最小值滤波 中点滤波((最大+最小)/2)

  • 自适应中值滤波

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彩色图像

  • 安全色 216种多系统通用的颜色

  • RGB/CMYK

  • HSI:色调、饱和度、亮度

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  • 伪彩色:伪彩色处理是指将黑白图像转化为彩色图像,或者是将单色图像变换成给定彩色分布的图像。主要有密度分层法、灰度级-彩色变换法、频域滤波法

形态学

  • 腐蚀、膨胀
  • 开操作:先腐蚀,再膨胀
  • 闭操作:先膨胀,再腐蚀
  • 边缘提取填充

图像分割

  • Roberts算子

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  • Prewitt算子

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  • Sobel算子

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  • 拉普拉斯算子

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  • 域值法:全局门限,局域门限,动态\自适应门限

  • 全局域值自动分割
    对于有明显双峰得得直方图可以通过程序,然计算机自动实现.算法:
    1.选择一个初始化得估计域值T.
    2.用T分割图像,生成两组数据,G1,G2;
    3.求两组数据的平均灰度值u1,u2
    4.计算新门限值:T=(u1+u2)/2
    5.重复2到4,直到迭代所得到的T值之差小于指点的参数T0.

  • 区域生长算法
  1. 对种子阵列腐蚀到1
  2. 对原图f(x,y) 中符合属性Q的加入一个暂定的矩阵q
  3. 在q中以及跟种子8联通的加入种子图
  • 区域分裂与合并
  • 分水岭算法

图像表示与描述

  • 链码 多边形近似 边界分段 标记图

  • 一阶差分码 形状数

  • 傅立叶描述子

  • 统计矩

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计算

  • 直方图均衡化 直方图规定化
  • 形态学 操作(腐蚀、膨胀、开、闭、填充……)
  • 图像表示:链码 一阶差分码 形状数 灰度共生矩
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