《遙感圖像及其增強(qiáng)》ppt課件

1、遙感圖像及其加強(qiáng)遙感圖像及其加強(qiáng)張超張超信息與電氣工程學(xué)院信息與電氣工程學(xué)院中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)12 七月七月 2021主要內(nèi)容 遙感圖像特點(diǎn)遙感圖像特點(diǎn) 遙感圖像格式遙感圖像格式 遙感圖像加強(qiáng)遙感圖像加強(qiáng) 點(diǎn)加強(qiáng)點(diǎn)加強(qiáng) 領(lǐng)域加強(qiáng)空間域領(lǐng)域加強(qiáng)空間域 低通濾波低通濾波 高通濾波高通濾波遙感圖像與普通圖像區(qū)別？遙感圖像與其它圖像區(qū)別遙感圖像與其它圖像區(qū)別1、對(duì)象不同、對(duì)象不同2、拍攝方式不同遙感影像有詳細(xì)的圖像獲、拍攝方式不同遙感影像有詳細(xì)的圖像獲取參數(shù)取參數(shù)3、采用波段及其范圍不同、采用波段及其范圍不同4、遙感圖像有、遙感圖像有3+1種分辨率種分辨率5、遙感圖像經(jīng)過(guò)幾何校正后，具有地理坐標(biāo)

2、、遙感圖像經(jīng)過(guò)幾何校正后，具有地理坐標(biāo)系系6、遙感影像普通采用非緊縮或無(wú)損緊縮方式、遙感影像普通采用非緊縮或無(wú)損緊縮方式存儲(chǔ)，特別是定量遙感的圖像存儲(chǔ)，特別是定量遙感的圖像圖像的特征圖像的特征包括圖像的自然特征和人工特征包括圖像的自然特征和人工特征自然特征包括：自然特征包括：光譜特征：不同類型的地物在各個(gè)波段的光譜特征：不同類型的地物在各個(gè)波段的數(shù)字成像，就構(gòu)成了數(shù)字圖像的光譜特?cái)?shù)字成像，就構(gòu)成了數(shù)字圖像的光譜特征。征。幾何特征：包括圖像的幾何分辨率、圖像幾何特征：包括圖像的幾何分辨率、圖像的紋理構(gòu)造及圖像的幾何外形的紋理構(gòu)造及圖像的幾何外形時(shí)相特征：在不同時(shí)間獲得的同一地域各時(shí)相特征：在不同

3、時(shí)間獲得的同一地域各圖像之間存在的差別。圖像之間存在的差別。圖像的人工特征圖像的人工特征即以自然特征為根底，人為定義的某些特性或參數(shù)即以自然特征為根底，人為定義的某些特性或參數(shù)1 1 統(tǒng)計(jì)特征圖像某一波段的最大值、最小值、均值、統(tǒng)計(jì)特征圖像某一波段的最大值、最小值、均值、規(guī)范差等規(guī)范差等2 2 直方圖特征某一波段的直方圖分布，見(jiàn)下張幻燈直方圖特征某一波段的直方圖分布，見(jiàn)下張幻燈片片3 3 灰度邊緣特征反映了圖像中目的對(duì)象所占的面積灰度邊緣特征反映了圖像中目的對(duì)象所占的面積大小和外形大小和外形4 4 線和角點(diǎn)特征道路和河流等線狀地物，角點(diǎn)代表線和角點(diǎn)特征道路和河流等線狀地物，角點(diǎn)代表的部分構(gòu)造關(guān)

4、系不因視角而改動(dòng)，圖像幾何校正的部分構(gòu)造關(guān)系不因視角而改動(dòng)，圖像幾何校正/ /配準(zhǔn)中有用配準(zhǔn)中有用5 紋理描畫特征，圖像部分不規(guī)那么而在紋理描畫特征，圖像部分不規(guī)那么而在宏觀上有規(guī)律的特性稱為紋理特性宏觀上有規(guī)律的特性稱為紋理特性以統(tǒng)計(jì)等方法計(jì)算的各種紋理測(cè)度以統(tǒng)計(jì)等方法計(jì)算的各種紋理測(cè)度圖像統(tǒng)計(jì)直方圖圖像統(tǒng)計(jì)直方圖圖像直方圖的定義圖像直方圖的定義1 1一個(gè)灰度級(jí)別在范圍一個(gè)灰度級(jí)別在范圍00，L-1L-1的的數(shù)字圖像的直方圖是一個(gè)離散函數(shù)數(shù)字圖像的直方圖是一個(gè)離散函數(shù)p(rk)= nk/np(rk)= nk/nn n是數(shù)字圖像的像素總數(shù)是數(shù)字圖像的像素總數(shù)nknk是數(shù)字圖像中第是數(shù)字圖像中第

5、k k個(gè)灰度級(jí)的像素總數(shù)個(gè)灰度級(jí)的像素總數(shù)rkrk是第是第k k個(gè)灰度級(jí)，個(gè)灰度級(jí)，k = 0,1,2,L-1k = 0,1,2,L-1圖像及其直方圖例如圖像及其直方圖例如直方圖定義直方圖定義2一個(gè)灰度級(jí)別在范圍一個(gè)灰度級(jí)別在范圍00，L-1L-1的的數(shù)字圖像的直方圖是一個(gè)離散函數(shù)數(shù)字圖像的直方圖是一個(gè)離散函數(shù)p(rk)= nkp(rk)= nk由于由于rkrk的增量是的增量是1 1，直方數(shù)可表示為：，直方數(shù)可表示為：p(k)= nkp(k)= nk即，圖像中不同灰度級(jí)像素出現(xiàn)的次數(shù)即，圖像中不同灰度級(jí)像素出現(xiàn)的次數(shù) 兩種圖像直方圖定義的比較兩種圖像直方圖定義的比較 p(rk)= nk/n p

6、(rk)= nk/n 第一種定義第一種定義 p(rk)= nk p(rk)= nk 第二種定義第二種定義 第一種定義優(yōu)點(diǎn)第一種定義優(yōu)點(diǎn) 使函數(shù)值正那么化到使函數(shù)值正那么化到0,10,1區(qū)間，區(qū)間，成為實(shí)數(shù)函數(shù)成為實(shí)數(shù)函數(shù) 函數(shù)值的范圍與數(shù)素的總數(shù)無(wú)關(guān)函數(shù)值的范圍與數(shù)素的總數(shù)無(wú)關(guān) 給出灰度級(jí)給出灰度級(jí)rkrk在圖像中出現(xiàn)的概率在圖像中出現(xiàn)的概率密度的統(tǒng)計(jì)密度的統(tǒng)計(jì)不同圖像直方圖對(duì)比不同圖像直方圖對(duì)比直方圖用途：評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量直方圖用途：評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量 圖像直方圖谷做為灰度閾值可以得到合圖像直方圖谷做為灰度閾值可以得到合理的物體的邊境理的物體的邊境直方圖用途：圖像分割直方圖用途：圖像分割圖像邊境閾值選

7、擇圖像邊境閾值選擇遙感數(shù)字圖像的存儲(chǔ)格式遙感數(shù)字圖像的存儲(chǔ)格式根本圖像格式根本圖像格式:BMPTIFFJPEG遙感圖像存儲(chǔ)方式遙感圖像存儲(chǔ)方式:BSQBIPBIL數(shù)字圖像存儲(chǔ)數(shù)字圖像存儲(chǔ) 圖像描畫信息圖像描畫信息 普通以構(gòu)造或類來(lái)描畫普通以構(gòu)造或類來(lái)描畫 主要包括：寬、高等主要包括：寬、高等 圖像數(shù)據(jù)圖像數(shù)據(jù) 數(shù)組數(shù)組 順序存放的延續(xù)數(shù)據(jù)順序存放的延續(xù)數(shù)據(jù) BMPBMPheadData圖像的表示圖像的表示:計(jì)算機(jī)表示計(jì)算機(jī)表示headData 頭和數(shù)據(jù)分別在兩個(gè)文件中頭和數(shù)據(jù)分別在兩個(gè)文件中ENVI圖像格式typedef struct tagBITMAPFILEHEADER / bmfh WO

8、RD bfType; /圖像類型圖像類型BMP DWORD bfSize;/圖像大小。圖像大小。 WORD bfReserved1; WORD bfReserved2; DWORD bfOffBits;/數(shù)據(jù)偏移量。數(shù)據(jù)偏移量。 BITMAPFILEHEADER; BMP圖像的描畫信息圖像的描畫信息BMP圖像文件包括：文件頭；信息頭；圖像數(shù)據(jù)圖像文件包括：文件頭；信息頭；圖像數(shù)據(jù)三部分三部分文件頭文件頭圖像的表示圖像的表示:計(jì)算機(jī)表示計(jì)算機(jī)表示 BMP圖像的描畫信息圖像的描畫信息-信息頭信息頭typedef struct tagBITMAPINFOHEADER / bmih DWORD biS

9、ize; /數(shù)據(jù)構(gòu)造的尺寸數(shù)據(jù)構(gòu)造的尺寸 LONG biWidth; /位圖以象素為單位的寬。位圖以象素為單位的寬。 LONG biHeight; /位圖以掃描行為單位的高位圖以掃描行為單位的高 WORD biPlanes; /目的設(shè)備的平面數(shù)，必需為目的設(shè)備的平面數(shù)，必需為1 WORD biBitCount /每一個(gè)色平面象素的位數(shù)每一個(gè)色平面象素的位數(shù)1、4 DWORD biCompression; /緊縮類型。緊縮類型。BI_RGB,BI_REL4 DWORD biSizeImage; /圖像以字節(jié)為單位的尺寸圖像以字節(jié)為單位的尺寸 LONG biXPelsPerMeter; /x方向的

10、分辨率方向的分辨率dpm LONG biYPelsPerMeter; /y方向的分辨率方向的分辨率dpm DWORD biClrUsed; /實(shí)踐運(yùn)用顏色數(shù)實(shí)踐運(yùn)用顏色數(shù) DWORD biClrImportant; /重要顏色數(shù)重要顏色數(shù) BITMAPINFOHEADERBMP文件中的圖像數(shù)據(jù)文件中的圖像數(shù)據(jù) 圖像陣列記錄了圖像的每一個(gè)像素圖像陣列記錄了圖像的每一個(gè)像素值，在生成圖像文件時(shí)，值，在生成圖像文件時(shí)，WindowsWindows從從位圖的左下角開(kāi)場(chǎng)，從左到右從下位圖的左下角開(kāi)場(chǎng)，從左到右從下到上，將圖像的像素值一一記錄下到上，將圖像的像素值一一記錄下來(lái)。來(lái)。 圖像陣列有緊縮和非緊縮

11、兩種存儲(chǔ)圖像陣列有緊縮和非緊縮兩種存儲(chǔ)格式。格式。根本圖像格式根本圖像格式-TIFFTIFF是Tag Image File Format的縮寫，是由Aldus公司和Microsoft公司共同開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的圖像文件格式。TIFF圖像文件主要由三部分組成：文件頭、標(biāo)識(shí)信息區(qū)和圖像數(shù)據(jù)區(qū)由于運(yùn)用了標(biāo)識(shí)的功能，TIFF圖像文件才可以實(shí)現(xiàn)多幅圖像多波段的存儲(chǔ)TIFF文件的特點(diǎn)文件的特點(diǎn) 擅長(zhǎng)運(yùn)用指針的功能，可以存儲(chǔ)多幅圖像擅長(zhǎng)運(yùn)用指針的功能，可以存儲(chǔ)多幅圖像 文件內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)沒(méi)有固定的陳列順序，只規(guī)定文文件內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)沒(méi)有固定的陳列順序，只規(guī)定文件頭必需在文件前端，對(duì)于標(biāo)識(shí)信息區(qū)和圖像件頭必需在文件前端，對(duì)于標(biāo)識(shí)信

12、息區(qū)和圖像數(shù)據(jù)區(qū)在文件中可以隨意存放數(shù)據(jù)區(qū)在文件中可以隨意存放 可以制定私人用的標(biāo)識(shí)信息可以制定私人用的標(biāo)識(shí)信息 除了除了RGBRGB方式外，方式外，TIFFTIFF圖像文件還可以接受圖像文件還可以接受CMYKCMYK等多種不同的圖像方式等多種不同的圖像方式 可以存儲(chǔ)多份調(diào)色板數(shù)據(jù)，調(diào)色板的數(shù)據(jù)類型可以存儲(chǔ)多份調(diào)色板數(shù)據(jù)，調(diào)色板的數(shù)據(jù)類型和陳列順序較為特殊和陳列順序較為特殊 能提供多種不同的緊縮數(shù)據(jù)的方法，便于運(yùn)用能提供多種不同的緊縮數(shù)據(jù)的方法，便于運(yùn)用者選擇者選擇 圖像數(shù)據(jù)可以分割成幾個(gè)部分分別存檔圖像數(shù)據(jù)可以分割成幾個(gè)部分分別存檔JEPG JPEGJoint Photographic Ex

13、perts GROUP是由是由國(guó)際規(guī)范組織國(guó)際規(guī)范組織ISO：International Standardization Organization和國(guó)際電報(bào)咨詢和國(guó)際電報(bào)咨詢委員會(huì)委員會(huì)CCITT Consultation Committee of the International Telephone and Telegraph為靜態(tài)為靜態(tài)圖像所建立的第一個(gè)國(guó)際圖像緊縮規(guī)范圖像所建立的第一個(gè)國(guó)際圖像緊縮規(guī)范 MPEG延續(xù)幀延續(xù)幀JPEG緊縮流程緊縮流程符號(hào)符號(hào)解碼器解碼器DCT逆向變換逆向變換DCT正向變換正向變換量化器量化器符號(hào)符號(hào)編碼器編碼器構(gòu)造構(gòu)造8x8的子圖的子圖合成合成8x8的子圖

14、的子圖輸入圖像輸入圖像NxN緊縮圖像緊縮圖像緊縮的圖像緊縮的圖像解壓圖像解壓圖像顏色空間顏色空間轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換零偏置零偏置轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換顏色空間顏色空間轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換零偏置零偏置轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換遙感圖像存儲(chǔ)格式遙感圖像存儲(chǔ)格式1、BSQBand Sequential格式格式按圖像的波段順序存儲(chǔ)，每個(gè)波段以像元的行列號(hào)按圖像的波段順序存儲(chǔ)，每個(gè)波段以像元的行列號(hào)陳列陳列2、BILBand Interleaved by line格式格式按波段順序相間的陳列各行像元數(shù)據(jù)。按波段順序相間的陳列各行像元數(shù)據(jù)。3、BIPBand Interleaved by Pixel格式格式按波段順序相間的陳列各列像元數(shù)據(jù)按波段順序相間的陳列各

15、列像元數(shù)據(jù)B1B2B3B1B2B3B1 B2 B3BSQBILBIP遙感圖像的加強(qiáng)處置遙感圖像的加強(qiáng)處置遙感圖像加強(qiáng)處置的目的遙感圖像加強(qiáng)處置的目的 改善圖像的質(zhì)量，提高圖像目視效果，改善圖像的質(zhì)量，提高圖像目視效果，突出所需求的信息，為進(jìn)一步遙感目突出所需求的信息，為進(jìn)一步遙感目視判讀做預(yù)處置任務(wù)視判讀做預(yù)處置任務(wù) 例如：圖像對(duì)比度不夠，圖像有噪聲、例如：圖像對(duì)比度不夠，圖像有噪聲、圖像邊境模糊等圖像邊境模糊等 詳細(xì)講：改善圖像的灰度等級(jí)，提高詳細(xì)講：改善圖像的灰度等級(jí)，提高圖像的對(duì)比度，平滑濾波消除噪聲，圖像的對(duì)比度，平滑濾波消除噪聲，突出地物對(duì)象邊緣等突出地物對(duì)象邊緣等遙感圖像加強(qiáng)分類遙

16、感圖像加強(qiáng)分類 空間加強(qiáng)空間加強(qiáng) 點(diǎn)運(yùn)算點(diǎn)運(yùn)算 線性變換；非線性變換；直方圖線性變換；非線性變換；直方圖調(diào)整調(diào)整 鄰域運(yùn)算：圖像平滑鈍化；圖像鄰域運(yùn)算：圖像平滑鈍化；圖像銳化銳化 頻率域加強(qiáng)頻率域加強(qiáng) 圖像平滑圖像平滑 圖像銳化圖像銳化 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng)點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng) 點(diǎn)運(yùn)算點(diǎn)運(yùn)算灰度級(jí)變換加強(qiáng)灰度級(jí)變換加強(qiáng) 灰度級(jí)變換特點(diǎn)灰度級(jí)變換特點(diǎn) 獲取變換函數(shù)的方法獲取變換函數(shù)的方法 固定函數(shù)、交互樣點(diǎn)插值固定函數(shù)、交互樣點(diǎn)插值 灰度級(jí)變換的運(yùn)用灰度級(jí)變換的運(yùn)用 亮度調(diào)整、對(duì)比度拉伸、密度分割亮度調(diào)整、對(duì)比度拉伸、密度分割 灰度級(jí)變換的分析灰度級(jí)變換的分析點(diǎn)運(yùn)算點(diǎn)運(yùn)算point operati

17、on特點(diǎn)特點(diǎn) 對(duì)于一幅輸入圖像，經(jīng)過(guò)點(diǎn)運(yùn)算后，產(chǎn)生對(duì)于一幅輸入圖像，經(jīng)過(guò)點(diǎn)運(yùn)算后，產(chǎn)生的輸出圖像的灰度值僅由相應(yīng)輸入像素點(diǎn)的輸出圖像的灰度值僅由相應(yīng)輸入像素點(diǎn)的灰度值決議，與周圍像素不發(fā)生直接聯(lián)的灰度值決議，與周圍像素不發(fā)生直接聯(lián)絡(luò)絡(luò) 點(diǎn)運(yùn)算又稱為對(duì)比度加強(qiáng)、對(duì)比度拉伸或點(diǎn)運(yùn)算又稱為對(duì)比度加強(qiáng)、對(duì)比度拉伸或灰度變換灰度變換 包括：線性變換，非線性變換包括直方包括：線性變換，非線性變換包括直方圖調(diào)整圖調(diào)整線性變換線性變換 線性變換；分段線性變換線性變換；分段線性變換 y=ax+b y=ax+b255021623255023150輸入輸出輸入輸出50150255非線性變換非線性變換 指數(shù)變換指數(shù)變

18、換 y=beax+c y=beax+c 對(duì)數(shù)變換對(duì)數(shù)變換 y=blog(ax+1)+c y=blog(ax+1)+c 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng)點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng) 獲取變換函數(shù)的方法獲取變換函數(shù)的方法1 1 固定函數(shù)：指數(shù)函數(shù)、正弦函數(shù)、分段固定函數(shù)：指數(shù)函數(shù)、正弦函數(shù)、分段線性方程、對(duì)數(shù)函數(shù)，如顯示傅立葉的線性方程、對(duì)數(shù)函數(shù)，如顯示傅立葉的s=c log(1+|r|)s=c log(1+|r|)2550255142021623 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng)點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng) 獲取變換函數(shù)的方法獲取變換函數(shù)的方法2 2 交互樣點(diǎn)插值交互樣點(diǎn)插值 用過(guò)點(diǎn)的三次樣條插值曲線，獲得變換用過(guò)點(diǎn)的三次樣條插值曲線，獲

19、得變換函數(shù)函數(shù)Photoshop軟件調(diào)整圖軟件調(diào)整圖像像 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng)點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng) 灰度級(jí)變換的運(yùn)用灰度級(jí)變換的運(yùn)用1 1 亮度調(diào)整亮度調(diào)整加亮、減暗圖像加亮、減暗圖像25512825521825512825532加亮減暗 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng)點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng) 灰度級(jí)變換的運(yùn)用灰度級(jí)變換的運(yùn)用2 2 對(duì)比度拉伸對(duì)比度拉伸提高、降低對(duì)比度提高、降低對(duì)比度2554825502551282551422180降低部分提高 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng)點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng) 灰度級(jí)變換的運(yùn)用灰度級(jí)變換的運(yùn)用2 2 提高對(duì)比度提高對(duì)比度 通常經(jīng)過(guò)直方圖得到兩個(gè)拐點(diǎn)的位置通常經(jīng)過(guò)直方圖得到兩個(gè)拐點(diǎn)的位置

20、 降低對(duì)比度降低對(duì)比度 降低對(duì)比度普通用于輸出設(shè)備的灰度級(jí)降低對(duì)比度普通用于輸出設(shè)備的灰度級(jí)小于輸入圖像的灰度級(jí)的情況，如在小于輸入圖像的灰度級(jí)的情況，如在8 8位位的計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的計(jì)算機(jī)屏幕上顯示1111位的衛(wèi)星影像時(shí)。位的衛(wèi)星影像時(shí)。 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng)點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng) 灰度級(jí)變換的運(yùn)用灰度級(jí)變換的運(yùn)用2 2 部分提高、部分降低對(duì)比度部分提高、部分降低對(duì)比度 大于大于4545度提高；小于度提高；小于4545度降低度降低255482550255128255142196021623線性非線性 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng)點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng) 灰度級(jí)變換的運(yùn)用灰度級(jí)變換的運(yùn)用3 3 灰度級(jí)切片密度

21、分割，彩色編碼偽灰度級(jí)切片密度分割，彩色編碼偽彩色彩色255482550134176密度分割密度分割 density slice 所謂密度分割將圖像的象元按灰度進(jìn)展歸所謂密度分割將圖像的象元按灰度進(jìn)展歸類，歸類函數(shù)可用以下函數(shù)曲線表示：類，歸類函數(shù)可用以下函數(shù)曲線表示：i2551a4a3a2a5a1b4b3b2b5b0密度分割后偽彩色處置密度分割后偽彩色處置 分割后各類圖斑用不同顏色表示出來(lái)，以分割后各類圖斑用不同顏色表示出來(lái)，以示區(qū)別。這種處置又稱作偽彩色顏色查示區(qū)別。這種處置又稱作偽彩色顏色查找表處置。密度分割的關(guān)鍵是確定像元找表處置。密度分割的關(guān)鍵是確定像元灰度分割的閾值?；叶确指畹拈撝?/p>

22、。直方圖調(diào)整直方圖調(diào)整 直方圖平衡化直方圖平衡化 直方圖規(guī)定化直方圖匹配直方圖規(guī)定化直方圖匹配直方圖平衡化直方圖平衡化一種調(diào)理圖像對(duì)比度質(zhì)量的算法一種調(diào)理圖像對(duì)比度質(zhì)量的算法運(yùn)用的方法是灰度級(jí)變換：運(yùn)用的方法是灰度級(jí)變換：s = T(r) s = T(r) 將原圖像的直方圖經(jīng)過(guò)變換函數(shù)變換為均勻?qū)⒃瓐D像的直方圖經(jīng)過(guò)變換函數(shù)變換為均勻的直方圖；的直方圖；然后按均勻直方圖修正原圖像；然后按均勻直方圖修正原圖像；最終獲得一幅灰度均勻分布的新圖像。最終獲得一幅灰度均勻分布的新圖像。直方圖平衡化表示直方圖平衡化表示直方圖平衡化步驟直方圖平衡化步驟1、統(tǒng)計(jì)原圖像每一灰度級(jí)的像元數(shù)和累積像元數(shù)、統(tǒng)計(jì)原圖像每

23、一灰度級(jí)的像元數(shù)和累積像元數(shù)2、根據(jù)如下變換函數(shù)式計(jì)算每一灰度級(jí)、根據(jù)如下變換函數(shù)式計(jì)算每一灰度級(jí)xa平衡化平衡化后對(duì)應(yīng)的新值，并四舍五入取整，得到新的灰度后對(duì)應(yīng)的新值，并四舍五入取整，得到新的灰度級(jí)級(jí)xb L-1為變換后灰度級(jí)為變換后灰度級(jí) N為像素總個(gè)數(shù)為像素總個(gè)數(shù)3、以新值替代原灰度值，構(gòu)成平衡化后的新圖像、以新值替代原灰度值，構(gòu)成平衡化后的新圖像4、根據(jù)原圖像像元統(tǒng)計(jì)值對(duì)應(yīng)找到新圖像像元統(tǒng)、根據(jù)原圖像像元統(tǒng)計(jì)值對(duì)應(yīng)找到新圖像像元統(tǒng)計(jì)值，做出新直方圖計(jì)值，做出新直方圖)(10kakjakbxhNLx直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化(匹配匹配) 直方圖規(guī)定化是指使一幅圖像的直方圖變成規(guī)直方圖規(guī)定化

24、是指使一幅圖像的直方圖變成規(guī)定外形的直方圖，而對(duì)圖像進(jìn)展變換的加強(qiáng)方定外形的直方圖，而對(duì)圖像進(jìn)展變換的加強(qiáng)方法法 規(guī)定的直方圖可以是一幅圖像的直方圖，經(jīng)過(guò)規(guī)定的直方圖可以是一幅圖像的直方圖，經(jīng)過(guò)變換，使兩輻圖像的亮度變化規(guī)律盡能夠的接變換，使兩輻圖像的亮度變化規(guī)律盡能夠的接近近 規(guī)定的直方圖也可以是指定函數(shù)方式的直方圖，規(guī)定的直方圖也可以是指定函數(shù)方式的直方圖，從而使變換后圖像的亮度變化盡能夠的服從這從而使變換后圖像的亮度變化盡能夠的服從這種函數(shù)分布種函數(shù)分布 在遙感圖像鑲嵌以及交融中經(jīng)常用到，又稱為在遙感圖像鑲嵌以及交融中經(jīng)常用到，又稱為直方圖匹配直方圖匹配直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化直方圖平衡

25、化是直方圖規(guī)定化的橋梁直方圖平衡化是直方圖規(guī)定化的橋梁 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng)點(diǎn)運(yùn)算加強(qiáng) 灰度級(jí)變換的分析灰度級(jí)變換的分析 灰度級(jí)變換對(duì)層次的影響灰度級(jí)變換對(duì)層次的影響 由于變換是在有限個(gè)灰度級(jí)上進(jìn)展的，由于變換是在有限個(gè)灰度級(jí)上進(jìn)展的，因此有時(shí)候會(huì)呵斥層次的喪失因此有時(shí)候會(huì)呵斥層次的喪失 改動(dòng)圖像原有的真實(shí)的光譜呼應(yīng)關(guān)系，改動(dòng)圖像原有的真實(shí)的光譜呼應(yīng)關(guān)系，使圖像不能反映不同地類地物反射特性使圖像不能反映不同地類地物反射特性 改動(dòng)圖像視覺(jué)效果，對(duì)于遙感圖像計(jì)算改動(dòng)圖像視覺(jué)效果，對(duì)于遙感圖像計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類或者遙感定量分析普通不做機(jī)自動(dòng)分類或者遙感定量分析普通不做空域鄰域加強(qiáng)空域鄰域加強(qiáng)空域

26、鄰域卷積運(yùn)算空域鄰域卷積運(yùn)算圖像平滑去噪圖像平滑去噪圖像銳化圖像銳化卷卷 積積 頻域加強(qiáng)與空域模板加強(qiáng)的關(guān)系頻域加強(qiáng)與空域模板加強(qiáng)的關(guān)系 卷積的離散表達(dá)式，根本上可以了解為模板卷積的離散表達(dá)式，根本上可以了解為模板運(yùn)算的數(shù)學(xué)表達(dá)方式運(yùn)算的數(shù)學(xué)表達(dá)方式 M-1 N-1 M-1 N-1 g(x,y) = fg(x,y) = f* *h = h = f(m,n)h(x m, y f(m,n)h(x m, y n) n) m=0 n=0 m=0 n=0 因此，卷積的沖擊呼應(yīng)因此，卷積的沖擊呼應(yīng)h(x,y)h(x,y)，被稱為空域，被稱為空域卷積模板，在模板相對(duì)原點(diǎn)是對(duì)稱時(shí)成立卷積模板，在模板相對(duì)原點(diǎn)是

27、對(duì)稱時(shí)成立 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾器空域過(guò)濾器 空域過(guò)濾器空域過(guò)濾器 空域過(guò)濾器的根本概念空域過(guò)濾器的根本概念 鈍化平滑過(guò)濾器鈍化平滑過(guò)濾器 銳化過(guò)濾器銳化過(guò)濾器123456789 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 空域過(guò)濾處置的根本概念空域過(guò)濾處置的根本概念 空域過(guò)濾及過(guò)濾器的定義空域過(guò)濾及過(guò)濾器的定義 運(yùn)用空域模板進(jìn)展的圖像處置，運(yùn)用空域模板進(jìn)展的圖像處置，被稱為空域過(guò)濾。模板本身被稱為空域被稱為空域過(guò)濾。模板本身被稱為空域過(guò)濾器過(guò)濾器 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 空域過(guò)濾分類空域過(guò)濾分類 處置效果分類處置效果分類空域過(guò)濾器空域過(guò)濾器非線性過(guò)濾器非線性過(guò)濾器線性過(guò)濾器線性過(guò)濾

28、器帶通帶通低通低通高通高通中值中值最小值最小值最大值最大值銳化過(guò)濾器銳化過(guò)濾器平滑過(guò)濾器平滑過(guò)濾器 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾線性過(guò)濾器的定義線性過(guò)濾器的定義線性過(guò)濾器是線性系統(tǒng)和頻域過(guò)濾概念在線性過(guò)濾器是線性系統(tǒng)和頻域過(guò)濾概念在空域的自然延伸。其特征是結(jié)果像素值的空域的自然延伸。其特征是結(jié)果像素值的計(jì)算由以下公式定義：計(jì)算由以下公式定義： R = w1z1 + w2z2 + + wnzn R = w1z1 + w2z2 + + wnzn其中：其中：wi i = 1,2, ,n wi i = 1,2, ,n 是模板的系是模板的系數(shù)數(shù) zi i = 1,2, ,n zi i = 1,2,

29、 ,n 是被計(jì)算是被計(jì)算像素及其鄰域像素的值像素及其鄰域像素的值123456789 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾低通濾波器低通濾波器主要用途：平滑圖像、去除噪音主要用途：平滑圖像、去除噪音高通濾波器高通濾波器主要用途：邊緣加強(qiáng)、邊緣提取主要用途：邊緣加強(qiáng)、邊緣提取帶通濾波器帶通濾波器主要用途：刪除特定頻率、加強(qiáng)中很少主要用途：刪除特定頻率、加強(qiáng)中很少用用 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾非線性過(guò)濾器的定義非線性過(guò)濾器的定義運(yùn)用模板進(jìn)展計(jì)算，結(jié)果值直接取決于像素運(yùn)用模板進(jìn)展計(jì)算，結(jié)果值直接取決于像素鄰域的值，而不運(yùn)用如下乘積和的計(jì)算鄰域的值，而不運(yùn)用如下乘積和的計(jì)算: : R = w1z

30、1 + w2z2 + + wnzn R = w1z1 + w2z2 + + wnzn中值濾波中值濾波主要用途：平滑圖像、去除噪音主要用途：平滑圖像、去除噪音計(jì)算公式：計(jì)算公式：R = midzk | k = 1,2,9R = midzk | k = 1,2,9 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 最大值濾波，去除胡椒噪聲暗最大值濾波，去除胡椒噪聲暗 主要用途：尋覓最亮點(diǎn)主要用途：尋覓最亮點(diǎn) 計(jì)算公式：計(jì)算公式：R = max zk | k = 1,2,9 最小值濾波：去除鹽噪聲亮最小值濾波：去除鹽噪聲亮 主要用途：尋覓最暗點(diǎn)主要用途：尋覓最暗點(diǎn) 計(jì)算公式：計(jì)算公式：R = min zk | k

31、 = 1,2,9123456789普通用中值濾波，最大值，最小值很少用普通用中值濾波，最大值，最小值很少用 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 平滑過(guò)濾器平滑過(guò)濾器 平滑過(guò)濾器的主要用途平滑過(guò)濾器的主要用途 低通空域?yàn)V波低通空域?yàn)V波 中值濾波中值濾波 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 平滑過(guò)濾器的主要用途平滑過(guò)濾器的主要用途 對(duì)圖像處置前，刪去無(wú)用的細(xì)小細(xì)節(jié)對(duì)圖像處置前，刪去無(wú)用的細(xì)小細(xì)節(jié) 銜接中斷的線段和曲線銜接中斷的線段和曲線 降低噪音降低噪音 鈍化處置，恢復(fù)過(guò)分銳化的圖像鈍化處置，恢復(fù)過(guò)分銳化的圖像 圖像創(chuàng)藝陰影、軟邊、朦朧效果圖像創(chuàng)藝陰影、軟邊、朦朧效果 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空

32、域過(guò)濾 過(guò)濾器模板系數(shù)的設(shè)計(jì)過(guò)濾器模板系數(shù)的設(shè)計(jì) 根據(jù)空域中低通沖激呼應(yīng)函數(shù)的圖根據(jù)空域中低通沖激呼應(yīng)函數(shù)的圖形來(lái)設(shè)計(jì)模板的系數(shù)形來(lái)設(shè)計(jì)模板的系數(shù) 例如，選擇高斯函數(shù)作為沖激函數(shù)例如，選擇高斯函數(shù)作為沖激函數(shù)0 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾器空域過(guò)濾器 設(shè)計(jì)模板系數(shù)的原那么設(shè)計(jì)模板系數(shù)的原那么 1 1大于大于0 0 2 2模板的和為模板的和為1 1，所以下面的模板要除以，所以下面的模板要除以25251111111111111111111111111模板大小普通為奇數(shù)33；55；770 空域?yàn)V波數(shù)字卷積實(shí)驗(yàn)以以下圖為例，試看卷積實(shí)驗(yàn)過(guò)程。 10 11 11 1210 10 11 11 12 11

33、11 11 1210 10 200 11 1211 11 11 12 1211 11 12 12 1210 10 13 11 12142淺灰字 卷積模板元素值暗紅 數(shù)字圖像灰度值1612 14 21 2 1 卷積模板低通濾波器111222 10 10 11 1211 10 11 11 1211 12 35 23 1310 34 58 34 1223 35 23 1210 10 13 13 1210 10 13 11 12 濾波結(jié)果圖 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 模板尺寸對(duì)過(guò)濾器效果的影響模板尺寸對(duì)過(guò)濾器效果的影響 模板尺寸越大，圖像越模糊，圖像細(xì)模板尺寸越大，圖像越模糊，圖像細(xì)節(jié)喪失越

34、多節(jié)喪失越多 低通空域?yàn)V波的缺陷和問(wèn)題低通空域?yàn)V波的缺陷和問(wèn)題 圖像處置的目的是去除噪音，但是，圖像處置的目的是去除噪音，但是，低通濾波在去除噪音的同時(shí)也鈍化了低通濾波在去除噪音的同時(shí)也鈍化了邊和鋒利的細(xì)節(jié)邊和鋒利的細(xì)節(jié) 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 中值濾波中值濾波 中值濾波的原理中值濾波的原理 用模板區(qū)域內(nèi)像素的中值，作為結(jié)果值用模板區(qū)域內(nèi)像素的中值，作為結(jié)果值 R = midzk | k = 1,2,9R = midzk | k = 1,2,9 強(qiáng)迫突出的亮點(diǎn)暗點(diǎn)更象它周圍的強(qiáng)迫突出的亮點(diǎn)暗點(diǎn)更象它周圍的值，以消除孤立的亮點(diǎn)暗點(diǎn)值，以消除孤立的亮點(diǎn)暗點(diǎn) 中值過(guò)濾器是非線性的中值過(guò)濾

35、器是非線性的 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾中值濾波算法的實(shí)現(xiàn)中值濾波算法的實(shí)現(xiàn)將模板區(qū)域內(nèi)的像素排序，求出中值。將模板區(qū)域內(nèi)的像素排序，求出中值。例如：例如：3x33x3的模板，第的模板，第5 5個(gè)是中值，個(gè)是中值， 5x5 5x5的模板，第的模板，第1313個(gè)是中值，個(gè)是中值， 7x7 7x7的模板，第的模板，第2525個(gè)是中值，個(gè)是中值， 9x9 9x9的模板，第的模板，第4141個(gè)是中值。個(gè)是中值。對(duì)于同值像素，延續(xù)陳列。對(duì)于同值像素，延續(xù)陳列。如如1010，1515，2020，2020，2020，2020，2020，2525，100100最終值最終值20 20 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):

36、空域過(guò)濾空域過(guò)濾 高效的排序算法很重要，如：高效的排序算法很重要，如： 冒泡法排冒泡法排序序 中值濾波算法的特點(diǎn)中值濾波算法的特點(diǎn) 在去除噪音的同時(shí)，可以比較好地保管在去除噪音的同時(shí)，可以比較好地保管邊的銳度和圖像的細(xì)節(jié)邊的銳度和圖像的細(xì)節(jié) 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 銳化過(guò)濾器銳化過(guò)濾器 銳化過(guò)濾器的主要用途銳化過(guò)濾器的主要用途 高通濾波高通濾波 微分過(guò)濾器微分過(guò)濾器 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 銳化過(guò)濾器的主要用途銳化過(guò)濾器的主要用途 圖像識(shí)別中，分割前的邊緣提取圖像識(shí)別中，分割前的邊緣提取 銳化處置模糊的圖像銳化處置模糊的圖像 圖像出圖創(chuàng)藝突出邊境輪廓的圖像圖像出圖創(chuàng)藝突

37、出邊境輪廓的圖像 圖像的目的識(shí)別、提取圖像的目的識(shí)別、提取 基于特征的遙感圖像交融中，交融前特基于特征的遙感圖像交融中，交融前特征加強(qiáng)征加強(qiáng) 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 根本高通濾波根本高通濾波 過(guò)濾器模板系數(shù)的設(shè)計(jì)過(guò)濾器模板系數(shù)的設(shè)計(jì) 過(guò)濾器效果的分析過(guò)濾器效果的分析 高通空域?yàn)V波的缺陷和問(wèn)題高通空域?yàn)V波的缺陷和問(wèn)題 算法實(shí)現(xiàn)和提高效率算法實(shí)現(xiàn)和提高效率 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 過(guò)濾器模板系數(shù)的設(shè)計(jì)過(guò)濾器模板系數(shù)的設(shè)計(jì) 根據(jù)空域中高通沖激呼應(yīng)函數(shù)的外根據(jù)空域中高通沖激呼應(yīng)函數(shù)的外形來(lái)設(shè)計(jì)模板的系數(shù)形來(lái)設(shè)計(jì)模板的系數(shù)0Laplace 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾器空域過(guò)濾器設(shè)

38、計(jì)模板系數(shù)的原那么設(shè)計(jì)模板系數(shù)的原那么1 1中心系數(shù)為正值，外圍為負(fù)值中心系數(shù)為正值，外圍為負(fù)值2 2系數(shù)之和為系數(shù)之和為0 01-118-11-111-11-111-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-18-1-1-1-1-1-1-1-1400-100-1 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 高經(jīng)過(guò)濾器效果的分析高經(jīng)過(guò)濾器效果的分析 常數(shù)或變化平緩的區(qū)域，結(jié)果為常數(shù)或變化平緩的區(qū)域，結(jié)果為0 0或很或很小，圖像整體很暗，亮度被降低了小，圖像整體很暗，亮度被降低了 在暗的背景上邊緣被加強(qiáng)了在暗的背景上邊緣被加強(qiáng)了 圖像的整體對(duì)比度降低了圖像的整體對(duì)比度降低了 計(jì)算時(shí)會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，要進(jìn)

39、展相應(yīng)處置計(jì)算時(shí)會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，要進(jìn)展相應(yīng)處置 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 高通空域?yàn)V波的缺陷和問(wèn)題高通空域?yàn)V波的缺陷和問(wèn)題 高通濾波在加強(qiáng)了邊的同時(shí)，喪失了高通濾波在加強(qiáng)了邊的同時(shí)，喪失了圖像的層次和亮度圖像變暗圖像的層次和亮度圖像變暗 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 微分過(guò)濾器微分過(guò)濾器 微分過(guò)濾器的原理微分過(guò)濾器的原理 過(guò)濾器擴(kuò)展因子及模板系數(shù)的過(guò)濾器擴(kuò)展因子及模板系數(shù)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 微分過(guò)濾器效果的分析微分過(guò)濾器效果的分析 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 微分過(guò)濾器的原理微分過(guò)濾器的原理 均值產(chǎn)生鈍化的效果，而均值與積分類均值產(chǎn)生鈍化的效果，而均值與積分類似，由此而聯(lián)想到，微分

40、同樣能產(chǎn)生相似，由此而聯(lián)想到，微分同樣能產(chǎn)生相反的效果，即銳化的效果反的效果，即銳化的效果 在圖像處置中運(yùn)用微分最常用的方法是在圖像處置中運(yùn)用微分最常用的方法是計(jì)算梯度。函數(shù)計(jì)算梯度。函數(shù)f(x,y)f(x,y)在在(x,y)(x,y)處的梯處的梯度為一個(gè)向量：度為一個(gè)向量： f = f = f / f / x , x , f / f / y y 圖像加強(qiáng)圖像加強(qiáng):空域過(guò)濾空域過(guò)濾 微分過(guò)濾器的原理微分過(guò)濾器的原理 計(jì)算這個(gè)向量的大小為：計(jì)算這個(gè)向量的大小為： f = mag(f = mag(f ) = f ) = (f/f/x)2 +(x)2 +(f/f/y)21/2 y)21/2 思索一個(gè)思索一個(gè)3x33x3的圖像區(qū)域，的圖像區(qū)域，z z代表灰代表灰度級(jí)，上式在點(diǎn)度級(jí)，上式在點(diǎn)z5z5的值可用數(shù)字方式近的值可用數(shù)字方式近似。最簡(jiǎn)單的是用