数字图像处理:

冈萨里斯数字图像处理的那本书的一小点点东西,数字图像处理其实是学过了的,这里我只是把这本书完整看一遍,也是略略的看,查漏补缺,前两张略过了,从第三章开始。

3.灰度变换和空间滤波。

3.2.一些基本的灰度变换函数。

这里面没有什么说的,无非是一些灰度变换函数,用作图像增强,其中有一个比特平面分层值得一看。P71.
比特平面分层就是把8位(举例)图像的每一位拿出来形成二值图像,其实是相当于一些阈值化,比如所有的最低位拿出来,所有最高位拿出来,8位图像就会行程8张比特平面,每一层都代表一个图像,有什么用呢,主要是用来图像压缩,可以用比特平面重构图像,重构的方法就是把各位换算成10进制然后加起来,这样就能重构图像,一般用最高四位就能重构出比较好的图像了。

3.3.直方图

直方图统计就不说了,主要说两个,直方图均衡化和直方图规定化。公式也不写了,只说过程:

直方图规定化

实际上就是一个映射的过程,直方图均衡化要比直方图规定化还要再简单一些,只需把原始图的累积直方图乘以7然后四舍五入就是它们的映射结果。
还有一个东西是局部直方图处理(P84),和空域滤波的方式相同,有一个框,定义一个区域,统计区域中的直方图,用均衡化的最中间的值来映射中心元素的像素值。

使用直方图统计的局部增强
这个在P87,以前也没有仔细看,主要是利用局部特性来做的。
对于一张图,有亮的地方也有暗的地方,我们需要暗部对比度增强,亮部不变,可以采用局部增强的方式。
首先是如何得到增强候选区域:采用这样一个策略:我们假设整张图的均值是m,局部均值是m(x,y),如果满足m(x,y)<k_0m,则认为是一个暗部候选点。但不是这样的区域都要增强的,还需要用方差进行筛选,我们知道,方差越大的话表明图像的对比度越强。
假设整张图的对比度是d,局部对比度是d(x,y),满足d(x,y)<k_2d条件的像素作为增强的候选点,最后,我们还需要限制对比度的最低对比度值,排除标准差为零的恒定区域。


这个设定中是一个比较暗的值,所以E设置为比较小的值,比如4,5等,保证乘了之后还是一个比较暗的值,保证整个图不会有很大的变化。

3.4:空域滤波

空域滤波就是模板卷积,这个操作应该很熟悉。分为平滑滤波和锐化滤波。

  1. 平滑滤波。
    ① 均值滤波
    ②加权平均1/16[1,2,1;2,4,2;1,2,1]
    ③统计排序滤波器。比如中值滤波器,最大值,最小值滤波器,其中中值滤波器对于椒盐噪声的效果很好。
  2. 锐化滤波。
    考虑一阶微分和二阶微分,对于恒定灰度区域来说,其微分都是0,对于一阶微分来说的,连续变化的地方微分不是0。对于二阶微分来说,连续变化如果变化率恒定的话,二阶微分为0,如果变化率不恒定,那么二阶微分也不是零,综上来说,二阶微分在增强细节上要比一阶微分好得多。
    二阶拉普拉斯算子。
    打公式截图太麻烦,我从word里直接粘贴过来。


    这里的A就是相当于把原图加上来。
  3. 非锐化掩蔽和高提升滤波。
    这个方法非常简单,在印刷和出版业已经用过多年,具体操作方法为:
    ①模糊原图像。
    ②从原始图像中减去模糊图像。(得到的称之为模板)。
    ③把模板加到原图上。
    这样也很好理解。
  4. 使用一阶微分锐化。
    这个主要就是梯度了。
    ①平均差分法。prewitt法。



    ②加权差分法。sobel算子。



    ③roberts交叉微分。

    实际上使用的时候,这样不对称的微分没有中心点,其实用的很少。

4.频域滤波。

这里我直接略过去了,还是粗粗看了一遍,不过这部分公式太多了,不写公式的话完全就说不清楚,而且频域的东西真正使用的确实不是很多,所以就在书上做了做标记,略过去。

5.图像复原和重建

这里和空域滤波的那一部分有一点关系,这张图很重要。


5.1.噪声模型

这一块主要是介绍一些噪声,主要有高斯,瑞丽,伽马,指数,均匀,椒盐,周期等,可以看这个图:



一些噪声以及其直方图分布,其中椒盐噪声是唯一一个从视觉上可区分的噪声类型,对于只存在噪声的图像来说,一般可以采用空间滤波的方式来去掉噪声。
①算术均值滤波器。



很容易理解,我们是在一个局部区域求图像的举止,所以取均值可以有效把噪声减小(平摊到均值中),一个副作用就是会模糊图像。
②几何均值滤波器。

局部区域作连乘然后开方,这种方式也可以有效降低噪声,且与算术均值相比的话丢失的细节要少些。
③谐波均值滤波



对高斯噪声类似的噪声处理不好,对盐粒噪声效果好,对胡椒噪声处理不好。
④逆谐波均值滤波器。

与阶数有关,当Q为正时,可以消除胡椒噪声影响,为负时,可以消除盐粒噪声,但不能同时消除这两者,当Q为0时,退化成算术均值滤波,当Q=-1时,退化成谐波均值滤波。
⑤中值滤波器。
⑥最大值滤波器。
⑦最小值滤波器。
这三个没什么说的,都是常用的统计排序滤波器,中值滤波就是选择局部均值来代替当前锚点像素,所以对于椒盐噪声特别有用。
⑧中点滤波器。

和中值稍有区别,是选择最大值和最小值的中点,适用于处理随机分布的噪声,比如高斯或者均匀噪声。
⑨修整的阿尔法均值滤波器。
和均值滤波器不同的是,去掉d/2个最大值,去掉d/2个最小值,然后再做平均,这个对混合多种情况的噪声很有用,比如椒盐噪声和高斯噪声,去掉排序的两端可以有效针对椒盐噪声,而做均值对高斯噪声有很好的的消除作用。

5.2.自适应滤波器。

自适应滤波以均值和方差作为基础。


未完待续!

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