數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪課件

1、第6章 圖像去噪6.1 圖像噪聲6.2 空間域去噪法6.3 頻域低通濾波法第6章 圖像去噪6.1 圖像噪聲6.2 空間域去噪法6.1. 圖像噪聲的產(chǎn)生 在圖像形成過(guò)程中，圖像數(shù)字化設(shè)備、電氣系統(tǒng)和外界影響將使得圖像噪聲的產(chǎn)生不可避免 。圖像噪聲按其產(chǎn)生的原因可分為外部噪聲和內(nèi)部噪聲。一般情況下，數(shù)字圖像中常見(jiàn)的外部干擾主要包括如下幾種： 設(shè)備元器件及材料本身引起的噪聲。如磁帶、磁盤(pán)表面缺陷所產(chǎn)生的噪聲;系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備電路所引起的噪聲，包括電源系統(tǒng)引入的交流噪聲，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和箝位電路引起的噪聲等;電器部件機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。如數(shù)字化設(shè)備的各種接頭因抖動(dòng)引起的電流變化所產(chǎn)生的噪聲，磁頭、磁帶抖動(dòng)引起的

2、抖動(dòng)噪聲等; 1. 圖像噪聲的產(chǎn)生 在圖像形成過(guò)程中，圖像數(shù)字化設(shè)備、電氣2. 圖像噪聲特點(diǎn) 分布和大小的不規(guī)則性； 噪聲與圖像之間具有相關(guān)性； 加性噪聲： 乘性噪聲： 噪聲模型：高斯噪聲 椒鹽噪聲 泊松噪聲 2. 圖像噪聲特點(diǎn) 分布和大小的不規(guī)則性； 圖像去噪方法主要有空域處理法和頻域處理法（1）空域處理法：直接在圖像所在的二維空間進(jìn)行處理，即直接對(duì)每一像元的灰度值進(jìn)行處理。（2）頻域處理法：將圖像從空間域變換到頻率域?qū)D像進(jìn)行處理。 圖像去噪方法主要有空域處理法和頻域處理法6.2 空間域?yàn)V波增強(qiáng)技術(shù)一、定義： 空間域?yàn)V波是基于鄰域處理的增強(qiáng)方法，它應(yīng)用某一模板對(duì)每個(gè)像元與其周?chē)徲虻乃邢?/p>

3、元進(jìn)行某種數(shù)學(xué)運(yùn)算得到該像元的新的灰度值，新的灰度值的大小不僅與該像元的灰度值有關(guān)，而且還與其鄰域內(nèi)的像元的灰度值有關(guān)。圖像平滑鄰域平均法中值濾波6.2 空間域?yàn)V波增強(qiáng)技術(shù)一、定義：圖像平滑鄰域平均法中值濾 圖像平滑濾波技術(shù)定義及用途： 平滑濾波對(duì)圖像的低頻分量進(jìn)行增強(qiáng)，同時(shí)可以削弱圖像的高頻分量，因此一般用于消除圖像中的隨機(jī)噪聲，從而起到圖像平滑的作用。常用方法： 鄰域平均法（線性的）和中值濾波法（非線性的） 圖像平滑濾波技術(shù)定義及用途：常用方法：鄰域平均法（均值濾波） 一幅圖像往往受到各種噪聲源的干擾（如電傳感器和傳輸誤差等），這種噪聲常常為一些孤立的像素點(diǎn)，它們像雪花使圖像被污染，噪聲往

4、往是疊加在圖像上的隨機(jī)噪聲,而圖像灰度應(yīng)該相對(duì)連續(xù)變化的，一般不會(huì)突然變大或變小，這種噪聲可以用鄰域平均法使它得到抑制。鄰域平均法（均值濾波） 鄰域平均法是簡(jiǎn)單的空域處理方法。這種方法的基本思想是用幾個(gè)像素灰度的平均來(lái)代替一個(gè)像素原來(lái)的灰度值，實(shí)現(xiàn)圖像的平滑。 有一幅圖像圖像：MNSf(x,y)在圖像中為了獲取f(x,y)的新值則開(kāi)一個(gè)MN的窗口S窗口S就稱(chēng)為f(x,y)的鄰域我們可以根據(jù)窗口內(nèi)各點(diǎn)的灰度確定f(x,y)的新值。 鄰域平均法是簡(jiǎn)單的空域處理方法。這種方法的基本思數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪鄰域平均法常見(jiàn)的方法有：(1)簡(jiǎn)單平均法：在此算法中，M,N的值不宜過(guò)大，因?yàn)镸,N值的

5、大小對(duì)速度有直接影響，且M,N值越大變換后的圖像越模糊,特別是在邊緣和細(xì)節(jié)處。設(shè)圖像像素的灰度值為f(x,y)，取以其為中心的MN大小的窗口，用窗口內(nèi)各像素灰度值代替f(x,y)的值，即：噪聲是隨機(jī)不相關(guān)的，如果窗口內(nèi)各點(diǎn)的噪聲是獨(dú)立等分布的，經(jīng)過(guò)這種方法平滑后，信噪比可提高 倍。鄰域平均法常見(jiàn)的方法有：(1)簡(jiǎn)單平均法：在此算法中，M,N平滑可以抑制高頻成分，但也使圖像變得模糊。平滑可以抑制高頻成分，可成功消去噪聲。可成功消去噪聲。使圖像變得模糊使圖像變得模糊數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪返回返回(2)鄰域加權(quán)平均方法鄰域加權(quán)平均法也屬于空域?yàn)V波增強(qiáng)算法，它是利用模板卷積的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)原圖的濾

6、波，可表示為：W稱(chēng)為模板MNWf(x,y)(2)鄰域加權(quán)平均方法鄰域加權(quán)平均法也屬于空域?yàn)V波增強(qiáng)算法，鄰域加權(quán)平均法舉例：將模板上系數(shù)與模板下對(duì)應(yīng)像素的灰度值相乘；將所有乘積相加，并除以系數(shù)總和；將模板在圖中漫游，并將模板中心與圖中某像素點(diǎn)重合；用所得結(jié)果代替原中心點(diǎn)的值；MNWf(x,y)返回鄰域加權(quán)平均法舉例：將模板上系數(shù)與模板下對(duì)應(yīng)像素的灰度值相乘其他常用平滑模板思考下列模板對(duì)圖像操作的作用？其他常用平滑模板思考下列模板對(duì)圖像操作的作用？中值濾波法 前面使用的鄰域平均法屬于低通濾波的處理方法。它在抑制噪聲的同時(shí)使圖像變得模糊，即圖像的細(xì)節(jié)(例如邊緣信息)被削弱，如果既要抑制噪聲又要保持細(xì)

7、節(jié)可以使用中值濾波。中值濾波法 前面使用的鄰域平均法屬于低通濾波的將窗口在圖中移動(dòng)；讀取窗口內(nèi)各對(duì)應(yīng)像素的灰度值；將這些灰度值從小到大排成1列；找出這些值里排在中間的1個(gè)；MNSf(x,y)將這個(gè)中間值賦給對(duì)應(yīng)窗口中心位置的像素。工作步驟將窗口在圖中移動(dòng)；讀取窗口內(nèi)各對(duì)應(yīng)像素的灰度值；將這些灰度值取3X3窗口從小到大排列，取中間值取3X3窗口從小到大排列，取中間值數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪中值濾波的一些特性 (1) 對(duì)大的邊緣高度，中值濾波較

8、鄰域均值好得多，而對(duì)于較小邊緣高度，兩種濾波只有很少差別。（2） 中值濾波是非線性的。 （3） 中值濾波在抑制圖像隨機(jī)脈沖噪聲方面甚為有效。且運(yùn)算速度快，便于實(shí)時(shí)處理。（4） 中值濾波去除孤立線或點(diǎn)干擾，而保留空間清晰度較平滑濾波為好；但對(duì)高斯噪聲則不如平滑濾波。 中值濾波的一些特性二維中值濾波濾波窗口窗口大小 33 55 77 99 1111二維中值濾波濾波窗口f=imread(lena.bmp);fn=imnoise(f,salt&pepper,0.02); %在此處修改噪聲類(lèi)型g1=medfilt2(fn); %3x3模板中值濾波g2=medfilt2(fn,5 5); %5x5模板中值

9、濾波g3=medfilt2(fn,7 7); %7x7模板中值濾波 (a)椒鹽噪聲圖像 (b)3X3中值濾波效果 (c)5X5中值濾波效果 (c)7X7中值濾波效果 f=imread(lena.bmp); (a)椒鹽數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪多圖像平均法 對(duì)于原圖象f(x,y),有一個(gè)噪音圖像集 g i (x ,y) i =1,2,.M其中：g i (x ,y) = f(x,y) + h(x,y)iM個(gè)圖像的均值定義為：g(x,y) = 1/M (g0(x,y)+g1(x,y)+ g M (x ,y)當(dāng)：噪音h(x,y)i為互不相

10、關(guān)，且均值為0時(shí)，上述圖象均值將降低噪音的影響。多圖像平均法相加M=1M=2M=4M=16Addition:averaging for noise reduction相加M=1M=2M=4M=16Addition:I=imread(peppers.png);I=rgb2gray(I);imshow(I);a,b=size(I);Iout=zeros(a,b);NoisI=imnoise(I,gaussian,0,0.01); %添加均值為0、方差0.01的高斯噪聲figure(2);imshow(NoisI);N=16;%定義圖像幅數(shù)for n=1:NNoisI=imnoise(I,gauss

11、ian,0,0.01);Iout=Iout+double(NoisI);end;Iout=Iout/N; (a)含高斯噪聲圖像 (b)4幅圖像平均 (c)8幅圖像平均 (d)16幅圖像平均 I=imread(peppers.png); (a頻域增強(qiáng)的原理頻率平面與圖像空域特性的關(guān)系 圖像變化平緩的部分靠近頻率平面的圓心，這個(gè)區(qū)域?yàn)榈皖l區(qū)域 圖像中的邊、噪音、變化陡峻的部分，以放射方向離開(kāi)頻率平面的圓心，這個(gè)區(qū)域?yàn)楦哳l區(qū)域頻域?yàn)V波增強(qiáng)頻域增強(qiáng)的原理頻域?yàn)V波增強(qiáng)頻域邊、噪音、變化陡峭部分變化平緩部分uv頻域邊、噪音、變化陡峭部分變化平緩部分uv頻域?yàn)V波增強(qiáng)頻域?yàn)V波增強(qiáng)頻域?yàn)V波增強(qiáng)頻域?yàn)V波增強(qiáng)頻域?yàn)V

12、波增強(qiáng) 低通濾波器 高通濾波器 帶通、帶阻濾波器頻域?yàn)V波增強(qiáng) 低通濾波器數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪 巴特沃思低通濾波器(BLPF)的特點(diǎn) 沒(méi)有明顯的跳躍 模糊程度減少和理想圓形低通濾波器相比 尾部含有較多的高頻，對(duì)噪聲的平滑效果不如理想低通濾波器。 巴特沃思低通濾波器(BLPF)的特點(diǎn) 沒(méi)有明顯的跳躍 模糊數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪指數(shù)低通濾波器(ELPF)的特點(diǎn) 有更加平滑的過(guò)渡帶，平滑后的圖像沒(méi)有跳躍現(xiàn)象 與BLPF相比，衰減更快，經(jīng)過(guò)ELPF濾波的圖象比BLPF處理的圖象更模糊一些指數(shù)低通濾波器(ELPF)的特點(diǎn) 有更加平滑的過(guò)渡帶，平滑后數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六章圖像去噪數(shù)字圖像處理-6第六