遙感數(shù)字圖像第六章

遙感數(shù)字圖像第六章第1頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日圖像增強方法分類(回顧)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行處理，即直接對每一像元的灰度值進行處理。（2）頻域處理法：將圖像從空間域變換到頻率域對圖像進行處理。第2頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日空間域濾波增強技術一、定義：空間域濾波是基于鄰域處理的增強方法，它應用某一模板對每個像元與其周圍鄰域的所有像元進行某種數(shù)學運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，而且還與其鄰域內的像元的灰度值有關。二、方法：常用的有圖像平滑和圖像銳化第3頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日圖像平滑圖像銳化空間域濾波增強技術鄰域平均法中值濾波梯度法拉普拉斯算子第4頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日一、背景

圖像在傳輸過程中，由于傳輸信道、采樣系統(tǒng)質量較差，或受各種干擾的影響，而造成圖像毛糙，此時，就需對圖像進行平滑處理。二、圖像噪聲的來源及特點

A.通道噪聲：產生于圖像信息的傳遞中，其值與圖像信號的強弱無關?，F(xiàn)象：“雪花”

B.量化噪聲：灰度在量化過程中，不可避免的產生量化噪聲。C.特點：噪聲像素的灰度是空間不相關的，即它與鄰近像素顯著不同。

圖像平滑濾波技術第5頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日

圖像平滑濾波技術二、定義及用途：

平滑濾波對圖像的低頻分量進行增強，同時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噪聲，從而起到圖像平滑的作用。三、常用方法：

鄰域平均法（線性的）和中值濾波法（非線性的）第6頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日鄰域平均法（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，它們像雪花使圖像被污染，噪聲往往是疊加在圖像上的隨機噪聲,而圖像灰度應該相對連續(xù)變化的，一般不會突然變大或變小，這種噪聲可以用鄰域平均法使它得到抑制。第7頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日

鄰域平均法是簡單的空域處理方法。這種方法的基本思想是用幾個像素灰度的平均來代替一個像素原來的灰度值，實現(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)的新值則開一個MN的窗口S窗口S就稱為f(x,y)的鄰域我們可以根據(jù)窗口內各點的灰度確定f(x,y)的新值。第8頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第9頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日鄰域平均法常見的方法有：(1)簡單平均法：在此算法中，M,N的值不宜過大，因為M,N值的大小對速度有直接影響，且M,N值越大變換后的圖像越模糊,特別是在邊緣和細節(jié)處。設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，用窗口內各像素灰度值代替f(x,y)的值，即：噪聲是隨機不相關的，如果窗口內各點的噪聲是獨立等分布的，經過這種方法平滑后，信噪比可提高倍。第10頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日平滑可以抑制高頻成分，但也使圖像變得模糊。第11頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第12頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第13頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第14頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日返回第15頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日(2)鄰域加權平均方法鄰域加權平均法也屬于空域濾波增強算法，它是利用模板卷積的方法實現(xiàn)對原圖的濾波，可表示為：W稱為模板MNWf(x,y)第16頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日鄰域加權平均法舉例：將模板上系數(shù)與模板下對應像素的灰度值相乘；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重合；用所得結果代替原中心點的值；MNWf(x,y)返回第17頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日中值濾波法

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使圖像變得模糊，即圖像的細節(jié)(例如邊緣信息)被削弱，如果既要抑制噪聲又要保持細節(jié)可以使用中值濾波。第18頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日將窗口在圖中移動；讀取窗口內各對應像素的灰度值；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；MNSf(x,y)將這個中間值賦給對應窗口中心位置的像素。工作步驟第19頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日取3X3窗口從小到大排列，取中間值第20頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第21頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第22頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第23頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第24頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第25頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第26頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日中值濾波的一些特性(1)對大的邊緣高度，中值濾波較鄰域均值好得多，而對于較小邊緣高度，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脈沖噪聲方面甚為有效。且運算速度快，便于實時處理。（4）中值濾波去除孤立線或點干擾，而保留空間清晰度較平滑濾波為好；但對高斯噪聲則不如平滑濾波。

第27頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第28頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第29頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第30頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日鄰域平均和中值濾波的比較含均勻隨機噪聲33鄰域平均77鄰域平均1111鄰域平均33中值濾波55中值濾波返回第31頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日1.中值定理的應用方法

2.相同數(shù)字如何處理第32頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日

圖像銳化濾波技術一、目的圖像經轉換或傳輸后，質量可能下降，難免有些模糊。圖像銳化目的：加強圖像輪廓，使圖像看起來比較清晰。第33頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日二、方法

圖像銳化濾波技術考察正弦函數(shù)，它的微分。微分后頻率不變，幅度上升2πa倍?？臻g頻率愈高，幅度增加就愈大。這表明微分是可以加強高頻成分的，從而使圖像輪廓變清晰。最常用的微分方法是梯度法和拉普拉斯算子第34頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第35頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第36頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第37頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第38頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第39頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日

圖像輪廓上，像素灰度有陡然變化，梯度值很大。圖象灰度變化平緩區(qū)域，梯度值很小。等灰度區(qū)域，梯度值為零。第40頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第41頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第42頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第43頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第44頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第45頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第46頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第47頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第48頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第49頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第50頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日返回第51頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日頻域增強的原理頻率平面與圖像空域特性的關系圖像變化平緩的部分靠近頻率平面的圓心，這個區(qū)域為低頻區(qū)域圖像中的邊、噪音、變化陡峻的部分，以放射方向離開頻率平面的圓心，這個區(qū)域為高頻區(qū)域頻域濾波增強第52頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日頻域增強的原理邊、噪音、變化陡峭部分變化平緩部分uv頻域濾波增強第53頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日頻域濾波增強第54頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日頻域濾波增強第55頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日頻域濾波增強低通濾波器高通濾波器帶通、帶阻濾波器第56頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第57頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第58頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第59頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第60頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第61頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第62頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第63頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第64頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日巴特沃思低通濾波器(BLPF)的特點沒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，對噪聲的平滑效果不如理想低通濾波器。第65頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第66頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第67頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第68頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日指數(shù)低通濾波器(ELPF)的特點

有更加平滑的過渡帶，平滑后的圖像沒有跳躍現(xiàn)象

與BLPF相比，衰減更快，經過ELPF濾波的圖象比BLPF處理的圖象更模糊一些第69頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第70頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第71頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第72頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日四種低通濾波器的比較第73頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日圖像輪廓是灰度陡然變化的部分，包含著豐富的空間高頻成分。把高頻分量相對突出，顯然可使輪廓清晰。高頻濾波器使高頻分量相對突出，而低頻分量和甚高頻分量則相對抑制。高通濾波器第74頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第75頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第76頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第77頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第78頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第79頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第80頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第81頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第82頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第83頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第84頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第85頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第86頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日彩色增強真彩色增強假彩色增強：把真實的自然彩色圖像或遙感多光譜圖像處理成假彩色圖像。偽彩色增強：把黑白圖象處理成偽彩色圖象。第87頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日偽彩色增強人眼只能區(qū)分40多種不同等級的灰度，卻能區(qū)分幾千種不同色度、不同亮度的色彩。偽彩色處理就是把黑白圖象的灰度值映射成相應的彩色。第88頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第89頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第90頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第91頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日偽彩色增強方法（一）灰度分層法（二）偽彩色變換（三）頻域濾波第92頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日

把圖像灰度范圍分割為若干等級的灰度區(qū)間，對每一區(qū)間映象為某種色彩。（一）灰度分層法第93頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日第94頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日

將每一個像元的灰度值通過三個獨立變換分別產生紅、綠、藍三個分量圖像，然后將其合成為一幅彩色圖像。（二）偽彩色變換第95頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日（三）頻域濾波在不同的頻率分量與顏色之間經過一定的變換建立一種對應關系。第96頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日作業(yè)：一幅圖像共有8個灰度級，每一灰度級的概率分布如下表所示，要求對其進行直方圖規(guī)定化處理，規(guī)定化直方圖的數(shù)據(jù)如表所示。(畫出規(guī)定化后的直方圖)第97頁，共102頁，2023年，2月20日，星期日rkPr（rk）Z

kPz（zk）r0＝00.29