1、DigitalImageProcessing,數(shù)字圖像處理,第02章圖像的基本運(yùn)算,本章內(nèi)容,點(diǎn)運(yùn)算(PointOperation),2,代數(shù)運(yùn)算(Algrbraoperation),邏輯運(yùn)算(LogicalOperation),插值運(yùn)算(InterpolationOperation),幾何運(yùn)算(GeometricOperation),圖像的基本運(yùn)算,本章內(nèi)容,代數(shù)、邏輯運(yùn)算,3,將兩幅或多幅圖像通過(guò)對(duì)應(yīng)像素間的加、減、乘、除運(yùn)算或邏輯與、或、非運(yùn)算得到輸出圖像的方法。,點(diǎn)運(yùn)算,對(duì)一幅圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的灰度值進(jìn)行運(yùn)算的方法。,幾何運(yùn)算,改變圖像圖像中物體對(duì)象(像素)之間的空間關(guān)系?？煞譃槲恢米?/p>

2、換、形狀變換及復(fù)合變換。,插值運(yùn)算,通過(guò)函數(shù)在有限個(gè)點(diǎn)處的取值狀況，估算出函數(shù)在其他點(diǎn)處的近似值。用于填充圖像幾何運(yùn)算時(shí)像素之間的空隙。,圖像代數(shù)運(yùn)算(Algebraicoperations),代數(shù)運(yùn)算,4,2幅圖像A、B，代數(shù)運(yùn)算后的圖像C，則,加運(yùn)算,對(duì)同一場(chǎng)景的多幅圖像求平均，降低加性噪聲,一幅圖像疊加到另一幅圖像，達(dá)到二次曝光(double-exposure)效果,主要應(yīng)用,圖像添加噪聲,圖像代數(shù)運(yùn)算(Algebraicoperations),加運(yùn)算噪聲增加,5,各種妨礙人眼對(duì)圖像信息接收和理解的因素,椒鹽噪聲(SaltandPepperNoise)：在圖像上隨機(jī)出現(xiàn)黑、白兩色的像素,

3、高斯噪聲(GaussianNoise)：概率密度函數(shù)服從高斯分布的噪聲,原圖,椒鹽噪聲,高斯噪聲,泊松噪聲,圖像代數(shù)運(yùn)算(Algebraicoperations),加運(yùn)算去除疊加性噪聲,6,利用多幅圖像進(jìn)行加權(quán)平均去除疊加性噪聲,對(duì)于原圖像f(x,y)，有一噪聲圖像集gi(x,y)|i=1,2,N,其中：gi(x,y)=f(x,y)+h(x,y)i，噪聲h(x,y)均值為0,N個(gè)圖像的均值：g(x,y)=gi(x,y)/N,噪聲h(x,y)均值為0，且互不相關(guān),圖像代數(shù)運(yùn)算(Algebraicoperations),7,原圖,椒鹽噪聲,N=128,N=8,N=64,N=16,加運(yùn)算去除疊加性噪

4、聲,圖像代數(shù)運(yùn)算(Algebraicoperations),8,N=8,殘差圖的灰度直方圖,加運(yùn)算去除疊加性噪聲,N=16,殘差圖的灰度直方圖,N=64,殘差圖的灰度直方圖,N=128,殘差圖的灰度直方圖,代數(shù)運(yùn)算(AlgebraicOperations),9,圖片疊加效果,圖片2,圖像1,加運(yùn)算生成圖像疊加效果,對(duì)于2個(gè)圖像f(x,y)和h(x,y)，其算術(shù)平均圖像為,g(x,y)=f(x,y)+h(x,y),+=1,可得到各種圖像合成的效果，也可用于兩張圖片的銜接。,圖像代數(shù)運(yùn)算(Algebraicoperations),減法運(yùn)算,10,C(x,y)=A(x,y)-B(x,y),應(yīng)用1：檢

5、測(cè)兩幅圖像的差異、同一場(chǎng)景兩幅圖像間的變化,設(shè)時(shí)間1時(shí)刻的圖像為T(mén)1(x,y)，時(shí)間2的圖像為T(mén)2(x,y),g(x,y)=T2(x,y)-T1(x,y),例1：倉(cāng)庫(kù)物品丟失檢測(cè),例2：電子警察違章檢測(cè),圖像代數(shù)運(yùn)算(Algebraicoperations),減法運(yùn)算,11,C(x,y)=A(x,y)-B(x,y),應(yīng)用2：去除不需要的加性圖案,設(shè)背景圖像b(x,y)，混合圖像為f(x,y),g(x,y)=f(x,y)-b(x,y),例1：電視藍(lán)屏技術(shù),f(x,y),g(x,y),減去背景b(x,y),疊加藍(lán)色背景,圖像代數(shù)運(yùn)算(Algebraicoperations),乘法運(yùn)算,12,C(x

6、,y)=A(x,y)B(x,y),應(yīng)用：圖像的局部顯示,=,圖像邏輯運(yùn)算(Logicaloperations),邏輯非運(yùn)算,13,g(x,y)=255-f(x,y),應(yīng)用：獲得一個(gè)陰圖像,應(yīng)用：獲得一個(gè)圖像的補(bǔ)圖像,圖像邏輯運(yùn)算(Logicaloperations),邏輯與運(yùn)算,14,g(x,y)=f(x,y)h(x,y),應(yīng)用1：求2個(gè)圖像的相交子圖,=,應(yīng)用2：模板運(yùn)算，提前感興趣的圖像區(qū)域,圖像邏輯運(yùn)算(Logicaloperations),邏輯或運(yùn)算,15,g(x,y)=f(x,y)|h(x,y),應(yīng)用1：圖像的合并,應(yīng)用2：模板運(yùn)算，提前感興趣的圖像區(qū)域,圖像邏輯運(yùn)算(Logical

7、operations),邏輯異或運(yùn)算,16,g(x,y)=f(x,y)h(x,y),應(yīng)用1：獲得相交圖像,圖像幾何運(yùn)算(Geometricoperations),幾何運(yùn)算的目的,17,幾何運(yùn)算分類(lèi),目的就是改變圖像中物體間的空間關(guān)系,位置變換(平移、鏡像、旋轉(zhuǎn)),形狀變換(放到、縮小),復(fù)合變換,圖像幾何運(yùn)算(Geometricoperations),平移變換,18,簡(jiǎn)寫(xiě)為：u=x+x0v=y+y0,示例,(1,1),x,y,圖像坐標(biāo)系,圖像幾何運(yùn)算(Geometricoperations),水平鏡像/垂直鏡像,19,簡(jiǎn)寫(xiě)為：u=x,v=n+1-y,簡(jiǎn)寫(xiě)為：u=m+1-x,v=y,原圖,水平鏡

8、像,垂直鏡像,圖像幾何運(yùn)算(Geometricoperations),全比例縮放,20,將給定的圖像在x方向和y方向按相同的比例a縮放，從而得到一幅新的圖像。,縮放前后的兩點(diǎn)A0(x0,y0)、A1(x1,y1)之間的關(guān)系為,例：a=1/2，將圖像縮小為原來(lái)的一半，根據(jù)目標(biāo)圖像和原始像素之間的關(guān)系，有如下2種縮小方法,法1：取原圖像的偶數(shù)行、列組成新圖像,法2：取原圖像的奇數(shù)行、列組成新圖像,圖像幾何運(yùn)算(Geometricoperations),全比例縮放,21,縮小示例,原圖,80%,50%,20%,圖像幾何運(yùn)算(Geometricoperations),圖像放大,22,圖像放大后，會(huì)出現(xiàn)

9、許多空格，需要對(duì)放大后多出來(lái)的空格填入適當(dāng)?shù)南袼刂怠?放大,插值,處理,放大2倍示意圖,常用方法：最鄰近插值和線性插值法,圖像幾何運(yùn)算(Geometricoperations),圖像放大,23,線性插值法,基本原理,當(dāng)求出的分?jǐn)?shù)地址與像素點(diǎn)不一致時(shí)，求出周?chē)?個(gè)像素點(diǎn)的距離比，根據(jù)比率，由4個(gè)鄰域的像素進(jìn)行線性插值。,計(jì)算公式,圖像幾何運(yùn)算(Geometricoperations),圖像放大,24,最鄰近插值法(零階插值),插值點(diǎn)的4個(gè)鄰點(diǎn)中，最近鄰點(diǎn)的灰度值作為該點(diǎn)的灰度值。,設(shè)插值點(diǎn)(i,j)的4個(gè)鄰點(diǎn)fk(i,j)(k=1,2,3,4)的距離分別為dk(k=1,2,3,4)，則g(i,j

10、)=fk(i,j),dl=min(d1,d2,d3,d4,l=1,2,3,4,最鄰近插值示例,原圖,1.4/0.6,0.6/0.6,圖像幾何運(yùn)算(Geometricoperations),圖像的旋轉(zhuǎn),25,以圖像的中心點(diǎn)為原點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)一定的角度。即將圖像的所有像素都旋轉(zhuǎn)相同的角度。,設(shè)圖像的任意點(diǎn)A0(x0,y0)，旋轉(zhuǎn)角度，得到新的位置A(x,y),旋轉(zhuǎn)到新位置A(x,y)的坐標(biāo)為,圖像幾何運(yùn)算(Geometricoperations),圖像的旋轉(zhuǎn),26,圖像旋轉(zhuǎn)后，由于圖像的坐標(biāo)值必須是整數(shù)，會(huì)引起圖像部分像素點(diǎn)的改變，此時(shí)圖像的大小也會(huì)發(fā)生一些改變。,若圖像旋轉(zhuǎn)45度，則變換關(guān)系為,原始圖像的點(diǎn)(1,1)，旋轉(zhuǎn)后為小數(shù)，經(jīng)舍入后為(1,0)，產(chǎn)生了位置誤差。因此，圖像旋轉(zhuǎn)后，可能會(huì)發(fā)生一些細(xì)微變化。,圖像幾何運(yùn)算(Geometricoperations),圖像的旋轉(zhuǎn),27,圖像旋轉(zhuǎn)后，會(huì)出現(xiàn)許多空洞點(diǎn)，需對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行填充處理，否則圖