基于拉普拉斯金字塔的图像细节增强
摘要：拉普拉斯金字塔被广泛地运用于到多尺度的图像分解和图像分析中，但由于拉普拉斯金字塔的构成是在高斯金字塔的基础上演变而来的，它被认为是不适合于应用到边缘保持平滑的感知操作中。为了解决这些问题，许多方法已被提出。虽然这些方法被证明是成功的，但他们常伴有较高的计算成本或是需要后期处理。我们算法是运用边缘像素值来区分大型边缘上的小规模细节。在这个结果的基础上，我们提出了一套图像过滤器，以实现图像的细节增强，我们做法的优势是算法的简单性和灵活性，并且不会降低边或引进光晕。
关键词：拉普拉斯金字塔；细节增强；图像过滤器
image details enhancement based on laplacian pyramid
pei renjing
(computer school of wuhan university,wuhan430072,china) abstract:the laplacian pyramid is widely used in the multi-scale image decomposition and image analysis,but because the composition of the laplacian pyramid is evolved on the basis of the gaussian pyramid,it was considered not suitable for application to the edge preserving smooth-aware operation.to solve these problems,many methods have been proposed.although these methods proved to be successful,but
they are often accompanied by a high computational cost or need post-processing.our algorithm is to use the edge of the pixel values to distinguish between large-scale on the edge of small-scale details.on the basis of this result,we propose a set of image filters,in order to achieve the image detail enhancement,we would have the advantage is the simplicity and flexibility of the algorithm, and does not reduce the side or the introduction of halo.
keywords:laplace pyramid;detail enhancement;image filters 一、引言
拉普拉斯金字塔算法是一种多尺度、多分辨率的方法。基于拉普拉斯金字塔的图像细节增强算法是在图像拉普拉斯金字塔分解的
过程中添加映射函数，得到由高斯金字塔演变而来出的中间过程的拉普拉斯金字塔，最终得到我们需要的细节增强的图像。
二、图像拉普拉斯金字塔分解的基本原理
由于图像的拉普拉斯金字塔的构成是在高斯金字塔的基础上演
变而来的，因此首先得对图像进行高斯金字塔分解。设原图像为i，以i作为高斯金字塔的第一层g0；再对第一层图像低通滤波和向下采样，得到高斯金字塔的第二层；重复以上过程，构成高斯金字塔。其中gl的长与宽均为gl+1的一半：
（1）
重复n次之后得到gn，此时gn只包含级少数的像素点。下面开始构造拉普拉斯金字塔。从拉普拉斯金字塔的顶层开始逐层由上至下按式（2）ll=gl -upsample(gl+1)进行计算，可以恢复其对应的高斯金字塔，并最终可得到原图像g0。
三、图像的重映射
图像进行变化初始时，设定一个参数。若图像某部分的强度变化比小，我们认为这部分是细节部分，若比大我们则认为边缘部分。重映射算法中，g0=gl0(x0，y0)代表计算输出金字塔系数时某点的图像强度。像素值更接近于的应作为细节处理rd，而那些接近于g0的应该被作为边缘处理re。
（3）
在灰度图像中，，fd是一个从[0，1]到[0，1]的映射函数，是为了控制图像细节部分的修改。re(i) = g0 +
sign(i-g0)(fe(|i-g0|- )+ )，fe是为了控制图像边缘部分振幅的修改。在rgb图像中，，re(i) = g0 + unit(i-g0)[fe( - )+ ]，其中unit(v)=/ (if 0)，若 =0则为0。
四、局部拉普拉斯过滤
在图像细节增强中引入局部拉普拉斯过滤算法，图1中给出了一个可视化的概述。经过算法的估计，该算法的复杂度为。
图1
五、实验结果及分析
我们在pc 机上，使用c++实现了本文的图像细节增强算法。程序运行环境是windows
计算机配置为intel(r) core(tm)2 duo cpu (1.50 ghz)，2g内存。我们给出了图像细节增强的例子，同时我们给出了与相关图像细节增强算法（邻里过滤）比较的结果。
（a）（b）
图（a）是输入的原图像，图（b）是调用拉普拉斯图像细节增强算法后生成的图像，可以看到细节部分有明显的增强。
（c）（d）（e）
图（c）是输入的原图像，图（d）是邻里细节增强算法后生成的图像，图（e）是调用拉普拉斯细节增强算法后生成的图像。（d）图在细节增强后出现了较多的噪点。
六、结论及将来的工作
本文提出了一种基于拉普拉斯金字塔的细节增强算法，在构造拉普拉斯金字塔的过程中加入映射函数，解决了拉普拉斯金字塔不适合于应用到边缘保持平滑感知操作的问题。对于该算法的不足之处，还需要针对原图像的特点，以获得更好的细节增强效果。
参考文献：
[1]burt,p.j.， and adelson， e. h. 1983. the laplacian pyramid as a compact image code. ieee transactions on communication 31， 4， 532–540.
[2]杨柳，杨贯中.基于金字塔的图像恢复算法，计算机工程与科学，vol.27，no.5,2005.
[3]bao p,zhang l，wu x.canny edge detection enhancement by scale multiplication[j].ieee trans.on pami，2005，
27(9):1485-1490
[4]dippel,s.,stahl，m.，wiemker,r.，and blaffert，t.2002. multiscale contrast enhancement for radiographies:laplacian pyramid versus fast wavelet transform. ieee transactions on medical imaging 21,4
数字图像处理实验报告 实验一数字图像基本操作及灰度调整 一、实验目的 1)掌握读、写图像的基本方法。 2)掌握MATLAB语言中图像数据与信息的读取方法。 3)理解图像灰度变换处理在图像增强的作用。 4)掌握绘制灰度直方图的方法，理解灰度直方图的灰度变换及均衡化的方 法。 二、实验内容与要求 1.熟悉MATLAB语言中对图像数据读取，显示等基本函数 特别需要熟悉下列命令：熟悉imread()函数、imwrite()函数、size()函数、Subplot（）函数、Figure（）函数。 1)将MATLAB目录下work文件夹中的forest.tif图像文件读出.用到imread， imfinfo 等文件，观察一下图像数据，了解一下数字图像在MATLAB中的处理就是处理一个矩阵。将这个图像显示出来（用imshow）。尝试修改map颜色矩阵的值，再将图像显示出来，观察图像颜色的变化。 2)将MATLAB目录下work文件夹中的b747.jpg图像文件读出，用rgb2gray() 将其 转化为灰度图像，记为变量B。 2.图像灰度变换处理在图像增强的作用 读入不同情况的图像，请自己编程和调用Matlab函数用常用灰度变换函数对输入图像进行灰度变换，比较相应的处理效果。 3.绘制图像灰度直方图的方法，对图像进行均衡化处理 请自己编程和调用Matlab函数完成如下实验。 1)显示B的图像及灰度直方图，可以发现其灰度值集中在一段区域，用 imadjust函 数将它的灰度值调整到[0，1]之间，并观察调整后的图像与原图像的差别，调整后的灰
度直方图与原灰度直方图的区别。 2) 对B 进行直方图均衡化处理，试比较与源图的异同。 3) 对B 进行如图所示的分段线形变换处理，试比较与直方图均衡化处理的异同。 图1.1 分段线性变换函数 三、实验原理与算法分析 1. 灰度变换 灰度变换是图像增强的一种重要手段，它常用于改变图象的灰度范围及分布，是图象数字化及图象显示的重要工具。 1) 图像反转 灰度级范围为[0, L-1]的图像反转可由下式获得 r L s --=1 2) 对数运算：有时原图的动态范围太大，超出某些显示设备的允许动态范围， 如直接使用原图，则一部分细节可能丢失。解决的方法是对原图进行灰度压缩，如对数变换： s = c log(1 + r )，c 为常数，r ≥ 0 3) 幂次变换： 0,0,≥≥=γγc cr s 4) 对比拉伸：在实际应用中,为了突出图像中感兴趣的研究对象，常常要求 局部扩展拉伸某一范围的灰度值，或对不同范围的灰度值进行不同的拉伸处理，即分段线性拉伸： 其对应的数学表达式为：
实验六-图像分割
信息工程学院实验报告 课程名称：数字图像处理 实验项目名称：实验六图像分割实验时间：2016.12.16 班级：姓名：学号： 一、实验目的 1. 使用MatLab 软件进行图像的分割。使学生通过实验体会一些主要的分割算子对图像处理的效果，以及各种因素对分割效果的影响。 2. 要求学生能够自行评价各主要算子在无噪声条件下和噪声条件下的分割性能。能够掌握分割条件(阈值等)的选择。完成规定图像的处理并要求正确评价处理结果，能够从理论上作出合理的解释。 二、实验内容与步骤 1.边缘检测 (1)使用Roberts 算子的图像分割实验 调入并显示图像room.tif图像；使用Roberts 算子对图像进行边缘检测处理； Roberts 算子为一对模板： （a）450方向模板（b）1350方向模板 图 1 matlab 2010的Roberts算子模板 相应的矩阵为：rh = [0 1；-1 0]； rv = [1 0；0 -1]；这里的rh 为45度Roberts 算子，rv 为135度Roberts 算子。分别显示处理后的45度方向和135方向的边界检测结果；用“欧几里德距离”和“街区距离”方式计算梯度的模，并显示检测结果；对于检测结果进行二值化处理，并显示处理结果。 提示：先做检测结果的直方图，参考直方图中灰度的分布尝试确定阈值；应反复调节阈值的大小，直至二值化的效果最为满意为止。 (2)使用Prewitt 算子的图像分割实验
（a）水平模型（b）垂直模板 图2. Prewitt算子模板 使用Prewitt 算子进行内容(1)中的全部步骤。 (3)使用Sobel 算子的图像分割实验 使用Sobel （a）水平模型（b）垂直模板 图3. Sobel算子模板 (4)使用LoG (拉普拉斯-高斯)算子的图像分割实验 使用LoG (拉普拉斯-高斯)算子进行内容(1)中的全部步骤。提示1：处理后可以直接显示处理结果，无须另外计算梯度的模。提示2：注意调节噪声的强度以及LoG (拉普拉斯-高斯)算子的参数，观察处理结果。 (5) 打印全部结果并进行讨论。 下面是使用sobel算子对图像进行分割的MATLAB程序 f=imread('room.tif'); [gv,t1]=edge(f,'sobel','vertical');%使用edge函数对图像f提取垂直边缘 imshow(gv) [gb,t2]=edge(f,'sobel','horizontal');%使用edge函数对图像f提取水平边缘 figure,imshow(gb) w45=[-2 -1 0;-1 0 1;0 1 2];%指定模版使用imfilter计算45度方向的边缘 g45=imfilter(double(f),w45,'replicate'); T=0.3*max(abs(g45(:))); %设定阈值 g45=g45>=T; %进行阈值处理 figure,imshow(g45); 在函数中使用'prewitt'和'roberts'的过程，类似于使用sobel边缘检测器的过程。
using System; using System.Collections.Generic; using https://www.doczj.com/doc/4719159401.html,ponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Windows.Forms; using System.Diagnostics; using System.Runtime.InteropServices; using Emgu.CV; using Emgu.CV.CvEnum; using Emgu.CV.Structure; using Emgu.CV.UI; namespace ImageProcessLearn { public partial class FormImageSegment : Form { //成员变量 private string sourceImageFileName = "wky_tms_2272x1704.jpg";//源图像文件名 private Image
数字图像处理实验报告
实验一 数字图像的基本操作和灰度变换 一、 实验目的 1. 了解数字图像的基本数据结构 2. 熟悉Matlab 中数字图像处理的基本函数和基本使用方法 3. 掌握图像灰度变换的基本理论和实现方法 4. 掌握直方图均衡化增强的基本理论和实现方法 二、实验原理 1. 图像灰度的线性变换 灰度的线性变换可以突出图像中的重要信息。通常情况下，处理前后的图像灰度级是相同的，即处理前后的图像灰度级都为[0，255]。那么，从原理上讲，我们就只能通过抑制非重要信息的对比度来腾出空间给重要信息进行对比度展宽。 设原图像的灰度为),(j i f ，处理后的图像的灰度为),(j i g ，对比度线性展宽的原理示意图如图1.1所示。假设原图像中我们关心的景物的灰度分布在[a f ， b f ]区间内，处理后的图像中，我们关心的景物的灰度分布在[a g ，b g ]区间内。在这里)(a b g g g -=?()b a f f f >?=-，也就是说我们所关心的景物的灰度级得到了展宽。 根据图中所示的映射关系中分段直线的斜率我们可以得出线性对比度展 b g a g a b )j 图1.1 对比度线性变换关系
宽的计算公式： ),(j i f α， a f j i f <≤),(0 =),(j i g a a g f j i f b +-)),((， b a f j i f f <≤).,( （1-1） b b g f j i f c +-)),((， 255),(<≤j i f f b （m i ,3,2,1 =；n j ,3,2,1 =） 其中，a a f g a = ，a b a b f f g g b --=，b b f g c --=255255，图像的大小为m ×n 。 2. 直方图均衡化 直方图均衡化是将原始图像通过某种变换，得到一幅灰度直方图为均匀分布的新图像的方法。 离散图像均衡化处理可通过变换函数： 来实现。 三、实验步骤 1.图像灰度线性变换的实现 (1)读入一幅灰度图像test1.tif ，显示其灰度直方图。 新建M 文件，Untitled1.m ，编辑代码如下。 得到读入图像test1和它的灰度直方图。
基于金字塔变换的图像融合算法 有关多尺度分解方法的研究，始于1983年Burt P.J.和Adelson E.H.提出的拉普拉斯金字塔变换(Laplacian Pyramid ，LP)。其他金字塔变换方法大多是在此结构及其派生结构的基础上建立起来的。 按照塔式结构形成方法的不同，金字塔变换可分为高斯—拉普拉斯金字塔、梯度金字塔、比率低通金字塔、形态学金字塔等。 1、 拉普拉斯金字塔 在LP 分解中，首先对原始图像()0,f i j 进行低通滤波；然后进行下采样，得到低频分量，即原始图像的近似分量，再对该低频分量进行上采样，对上采样得到的分量进行高通滤波，并将高通滤波后的分量与原始图像进行差分，最后得到拉普拉斯分解后的高频带通分量。对过程中每一次分解产生的低频分量迭代进行上述操作，生成一个低频信号和一系列的带通信号，从而实现多尺度的分解。具体算法如下： 按照下式对原始图像()0,f i j (),2n N N N ?=进行高斯滤波，将图像分解为半分辨率的低频分量和整分辨率的高频分量： )2,2](*[),(01j i g f j i f = 式(2-1) []100(,)(,)*(,)h i j f i j f g i j == 式(2-2) 在间隔抽样后的图像上迭代进行该过程，经过n 次迭代得到(),k h i j 和最终的低频图像(),n f i j 。 图像的解码过程以相反的次序进行。从最后一幅图像(),n f i j 开始，对每一幅抽样图像(),k f i j 都进行一个增频采样并与(),g i j 卷积进行内插。增频采样是在采样点之间插入零的过程，所得结果被添加到下一幅(前一幅)图像()1,k f i j -上，再对所得图像重复执行这一过程，这个过程能无误差地重建出原始图像。由于(),k h i j 图像在很大程度上降低了相关性和动态范围，因此可以使用较粗的量化等级，实现一个很大程度的图像压缩。 在源图像进行拉普拉斯金字塔分解的基础上，Burt P.J.选取绝对值最大的系数作为融合后的系数。这是因为在高频子带中，绝对值较大的系数包含着更多的信息，它们往往对应于图像中的边缘、线条及区域边界等重要信息。 2、 梯度金字塔 1992年，Burt P.J.提出了基于梯度金字塔的图像融合算法。梯度金字塔的每一分解层都包含着水平、竖直及两对角线方向的细节信息。梯度金字塔分解能很好地提取出图像的边缘信息。
第32卷第8期2007年8月武汉大学学报?信息科学版 G eomatics and Information Science of Wuhan University Vol.32No.8Aug.2007 收稿日期:2007205212。 项目来源:国家自然科学基金资助项目(40301040)。 文章编号:167128860(2007)0820680204文献标志码:A 一种基于图像金字塔光流的特征跟踪方法 江志军1 易华蓉2 (1 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉市珞喻路129号,430079) (2 广东商学院旅游与环境学院,广州市赤沙路21号,510320) 摘 要:推导并实现了一种基于图像金字塔光流的角点特征跟踪方法。实验结果表明,该方法在不同运动幅度和运动方式下的检测跟踪性能较好,能够有效地应用于长序列图像的特征跟踪。关键词:图像金字塔;光流;特征跟踪中图法分类号:P237.3 特征检测与跟踪是基于连续图像序列的运动 结构重建问题[1](struct ure f rom motion ,SFM )研究的重要基础和关键技术环节,在航空航天、移动机器人定位、移动量测、交通等领域有着广泛的应用。图像特征的定义及检测方法多种多样,其中最常用的是角点特征[2]。基于梯度光流的角点跟踪方法实现起来相对简单,计算复杂度较低,而且能够得到相当精确的跟踪,如L K 方法[3]。然而,该类方法在应用中也有局限性,如仅适用于小图像运动[4],要求相邻图像间的目标运动小于1个像素。 本文方法基于图像金字塔的分层结构与多分辨率特征,同级别的图像分辨率层次上动态扩展。 1 角点特征检测 对三维重建应用而言,角点是图像的一个重 要的局部特征,它最小化了图像上重要的形状信息[2]。在有图像噪声和区域变形的情况下,特征跟踪考虑到图像上多方向强度(灰度)变化为一种稳定的结构,设想围绕图像中的每个像素点来建立某个小的窗口,使该窗口在不同方向上滑动一个小的距离,并计算该窗口内所有像素强度变化的平均值。如果在所有方向滑动时,窗口内的强度变化都超过了某一门限值,那么该点即可视为检测得到的待跟踪角点。 假设窗口滑动向量为h =(u ,v )T ,定义窗口像素的灰度方差和SSD 作为滑动后强度变化的度量(对彩色图像,首先进行灰度化处理)。对图像上任一像素点p =(x ,y )T ,则有: SSD (p )= ∑W ‖I (p )-I (p +h )‖2 (1) 对I (p +h )在p 点处作一阶泰勒展开近似: I (p +h )=I (p )+I x u +I y v (2) 代入式(1)中并写成矢量形式可得: SSD (p )= ∑W ‖D I h ‖2 =∑ W h T D T I D I h , D I =(I x ,I y ) T (3) 定义 D = ∑ W D T I D I = A C C B (4) 式中,A = ∑ W I x 2 ;B = ∑W I y 2 ;C = ∑W I x I y 。A 、 B 、 C 可使用各种常用梯度算子从图像上计算得 到,本文使用Sobel 算子[5]。SSD 表达式可简写为: SSD (p )=h T Dh (5) 对于n ×n 方阵M ,可以看作是n 维欧氏空 间的线性变换,其特征矢量确定了缩放变换的方向,而其特征值表征该方向上的缩放大小,即可以根据D 的特征值来确定图像强度变化的幅度。 若‖h ‖=α,λ1、λ2为2×2方阵D 的两个特征值,且λ1≤λ2,则
6.3实验步骤 (1)对彩色图像的表达和显示 * * * * * * * * * * * *显示彩色立方体* * * * * * * * * * * * * rgbcube(0,0,10); %从正面观察彩色立方体 rgbcube(10,0,10); %从侧面观察彩色立方 rgbcube(10,10,10); %从对角线观察彩色立方体 %* * * * * * * * * *索引图像的显示和转换* * * * * * * * * * f=imread('D:\Picture\Fig0604(a)(iris).tif'); figure,imshow(f);%f是RGB真彩图像 %rgb图像转换成8色索引图像，不采用抖动方式 [X1,map1]=rgb2ind(f,8,'nodither'); figure,imshow(X1,map1); %采用抖动方式转换到8色索引图像 [X2,map2]=rgb2ind(f,8,'dither'); figure,imshow(X2,map2); %显示效果要好一些 g=rgb2gray(f); %f转换为灰度图像 g1=dither(g);%将灰色图像经过抖动处理，转换打二值图像figure,imshow(g);%显示灰度图像 figure,imshow(g1);%显示抖动处理后的二值图像 程序运行结果：
彩色立方体原图 不采用抖动方式转换到8色索引图像采用抖动方式转换到8色索引图像 灰度图像抖动处理后的二值图像
(2)彩色空间转换 f=imread('D:\Picture\Fig0604(a)(iris).tif'); figure,imshow(f);%f是RGB真彩图像 %转换到NTSC彩色空间 ntsc_image=rgb2ntsc(f); figure,imshow(ntsc_image(:,:,1));%显示亮度信息figure,imshow(ntsc_image(:,:,2));%显示色差信息figure,imshow(ntsc_image(:,:,3));%显示色差信息 %转换到HIS彩色空间 hsi_image=rgb2hsi(f); figure,imshow(hsi_image(:,:,1));%显示色度信息figure,imshow(hsi_image(:,:,2)); %显示饱和度信息figure,imshow(hsi_image(:,:,3));%显示亮度信息 程序运行结果： 原图 转换到NTSC彩色空间
一种基于矢量数据的瓦片金字塔算法 李海亭 武汉市勘测设计研究院 工程师，博士 摘要 由于响应速度一度成为互联网电子地图的发展瓶颈，随着瓦片地图技术的出现，地图的拖动、缩放以及不同比例尺下的快速浏览都有了很大的改善。近年来，许多互联网电子地图供应商（包括Google、Baidu、Mapbar、灵图等）都使用了这一技术。瓦片地图本质上就是把人们通用的地图作为主要地图背景，并采用预先生成的方法存放在服务器端，然后根据用户提交的不同请求，把相应的地图瓦片发送给客户端的过程。由于客户端请求的地图是预先生成，不需像传统的WebGIS那样对用户的请求进行实时计算和绘图，所以瓦片地图技术能够在地图的显示方面具有速度的优越性。地图瓦片是如何生成的，如何根据用户的请求范围实时地将相关瓦片反馈给用户，这需要建立一个良好的索引机制。本文根据基于瓦片地图机制的武汉市公益地图网（https://www.doczj.com/doc/4719159401.html,）的实际开发应用，提出了一种基于矢量数据的瓦片金字塔算法，并探讨了该算法引发的地图变形问题及其修正方法。 关键词：瓦片金字塔；网格索引；地图变形；步长修正 1 前言 瓦片索引是当今网络电子地图发布的主要技术手段，它采用预生成思想将地图进行横向分幅和纵向分级，然后根据用户请求动态检索相应的图块并自动完成拼接。对全球进行空间划分的方法归纳起来主要有以下两种:等间隔空间划分和等面积空间划分。但在平面电子地图的表达中，瓦片索引在本质上则是地图投影变换和空间索引的融合运用，该索引模型的建立过程须根据其应用特点参考不同地图投影的变形规律。因此，瓦片索引方法研究同样也是适应新型地图产品而派生的新的研究领域，它是地图投影学研究的一个延伸。本文首先介绍基于矢量数据的地图瓦片金字塔概念，然后提出了一种采用网格索引的瓦片金字塔算法。本文还在分析该算法在特定区域引发的地图变形问题的同时进一步探讨了如何通过地图瓦片的长宽修正和经纬度步长修正两种方法解决变形问题。
图像分割方法综述 摘要：图像分割就是根据图像的某些特征或特征集合的相似性准则对图像进行分类，把图像空间分成若干个某些具有一致性属性的不重叠区域。它是图像分析和理解的基础，是计算机视觉领域中最困难的问题之一。图像分割的质量将直接影响着对图像的后续处理，所以图像分割被视为图像处理的瓶颈，具有十分重要的意义。人们很早就开始了对图像分割方法的研究，并且几十年来，这方面的研究从来没有间断过。到目前为止，已经有大量的关于图像分割的理论、技术、方法被人们相继提出并广泛应用。 关键字：图像分割；阈值；区域和边缘；交互式算法；纹理分割彩色图像分割 1.引言 图像分割是一项基于计算机技术的重要的图像分析和处理技术，从其产生至今，已经广泛的应用于各个领域，为人们的生产和生活中图像处理的水平提高做出了重大贡献。 2.国内外发展的状况 人工生命是一个快速发展的多学科交叉的研究领域，是计算机科学新的发展方向之一。目前，已经有科研人员尝试将人工生命应用到图像分割领域中。虽然目前使用人工生命进行图像分割的研究还比较少，但是这些相关研究成果表明将人工生命引入到图像分割中能获得有意义的成功，显示出了巨大的潜力。 在医学数据可视化方面，也有了许多硕果。如：医学图像如CT图像和MRI图像的三维重建、显示与分析处理；大脑生理形态分析，神经细胞中钙活性的可视化；计算机辅助外科手术模拟与计划等。其中值得一提的：如美国国家超级计算机应用中心利用远程的并列计算机资源，用体绘制技术实现了CT扫描三维数据的动态显示。其内容为显示一个狗心脏跳动周期的动态图像。 3.图像分割概述 人类感知外部世界的两大途径是听觉和视觉，尤其是视觉，因此图像信息是非常重要的一类信息。在一幅图像中，人们往往只对其中的某些目标感兴趣，这些目标通常占据一定的区域，并且在某些特性（如灰度、轮廓、颜色、纹理等）上和周围的图像有差别。这些特性差别可能非常明显，也可能很细微，以致人眼觉察不出来。计算机图像处理技术的发展，使得人们可以通过计算机来获取与处理图像信息。现在，图像处理技术已经成功应用于许多领域，其中，纸币识别、车牌识别、文字识别、指纹识别等已为大家所熟悉。 图像分割是指将一幅图像分解为若干互不交叠的、有意义的、具有相同性质的区域。好的图像分割应具有以下特征：（1）分割出来的各区域对某种性质（例如灰度、纹理）而言具有相似性，区域内部是连通的且没有过多小孔。（2）相邻区域对分割所依据的性质有明显的差异。（3）区域边界是明确的。 大多数图像分割方法只是部分满足上述特征。如果强调分割区域的同性质约束，则
图像处理实验报告 1、实验目的： (1)用高斯低通滤波器对图像进行处理，并了解效果以及产生该效果的原因。 (2)生成图片，并对该图片进行多种滤波器处理：算术均值，几何均值，谐波均值，逆谐波均值，中值滤波，中点滤波，最大，最小值滤波等。并分析比较。 2、实验思路： (1) 先将原图像进行零填充，然后再FFT。使用函数paddedsize.计算图像FFT所用的填充尺寸，获得填充参数，使用dftuv函数获得U，V的值，代入高斯滤波器传递函数，最后通过频域滤波得到图像。 (2)实验要求的滤波器都可以用自定义函数spfilt实现。主要的难点在于是spfilt函数的使用。 3、实验代码 （1） f = imread('c.bmp'); subplot(2,2,1),imshow(f,[]), title('原始图像'); PQ = paddedsize(size(f));%用函数paddedsize获得填充参数 [U,V]= dftuv(PQ(1),PQ(2));%计算PQ1*PQ2大小的矩形每一点到矩形原点距离的平方 D0=30; H = exp(-(U.^2 +V.^2)/(2*(D0^2)));%高斯滤波传递函数 for i=1:1:10; F = fft2(f,PQ(1),PQ(2));%得到有填充的傅里叶变换 g = dftfilt(f,H);%频域处理得到滤波图像 f=g; end;
subplot(2,2,2),imshow(g,[]), title('D0=30'); D0=30;%改变循环的值重复以上步骤 H = exp(-(U.^2 +V.^2)/(2*(D0^2))); for i=1:1:20; F = fft2(f,PQ(1),PQ(2)); g = dftfilt(f,H); f=g; end; subplot(2,2,3),imshow(g,[]), title('20次滤波'); D0=30; H = exp(-(U.^2 +V.^2)/(2*(D0^2))); for i=1:1:50; F = fft2(f,PQ(1),PQ(2)); g = dftfilt(f,H); f=g; end; subplot(2,2,4),imshow(g,[]), title('50次滤波'); （2） tk = 1 : 17+7 : (17+7)*10; I = zeros(210+10*2, (17+7)*10); for i = 1 : length(tk)-1 I(10:10+210, tk(i+1):tk(i+1)+6) = 1; end
实验报告 课程名称医学图像处理 实验名称图像分割 专业班级 姓名 学号 实验日期 实验地点 2015—2016学年度第 2 学期
050100150200250 图1 原图 3 阈值分割后的二值图像分析：手动阈值分割的阈值是取直方图中双峰的谷底的灰度值作为阈值，若有多个双峰谷底，则取第一个作为阈值。本题的阈值取
%例2 迭代阈值分割 f=imread('cameraman.tif'); %读入图像 subplot(1,2,1);imshow(f); %创建一个一行二列的窗口，在第一个窗口显示图像title('原始图像'); %标注标题 f=double(f); %转换位双精度 T=(min(f(:))+max(f(:)))/2; %设定初始阈值 done=false; %定义开关变量，用于控制循环次数 i=0; %迭代，初始值i=0 while~done %while ~done 是循环条件，~ 是“非”的意思，此 处done = 0; 说明是无限循环，循环体里面应该还 有循环退出条件，否则就循环到死了; r1=find(f<=T); %按前次结果对t进行二次分 r2=find(f>T); %按前次结果重新对t进行二次分 Tnew=(mean(f(r1))+mean(f(r2)))/2; %新阈值两个范围内像素平均值和的一半done=abs(Tnew-T)<1; %设定两次阈值的比较，当满足小于1时，停止循环， 1是自己指定的参数 T=Tnew; %把Tnw的值赋给T i=i+1; %执行循坏，每次都加1 end f(r1)=0; %把小于初始阈值的变成黑的 f(r2)=1; %把大于初始阈值的变成白的 subplot(1,2,2); %创建一个一行二列的窗口，在第二个窗口显示图像imshow(f); %显示图像 title('迭代阈值二值化图像'); %标注标题 图4原始图像图5迭代阈值二值化图像 分析：本题是迭代阈值二值化分割，步骤是：1.选定初始阈值，即原图大小取平均；2.用初阈值进行二值分割；3.目标灰度值平均背景都取平均；4.迭代生成阈值，直到两次阈值的灰 度变化不超过1，则稳定；5.输出迭代结果。
医学图像分割理论方法概述 医学图像分割就是一个根据区域间的相似或不同把图像分割成若干区域的过程。目前,主要以各种细胞、组织与器官的图像作为处理的对象,图像分割技术主要基于以下几种理论方法。 1.基于统计学的方法 统计方法是近年来比较流行的医学图像分割方法。从统计学出发的图像分割方法把图像中各个像素点的灰度值看作是具有一定概率分布的随机变量,观察到的图像是对实际物体做了某种变换并加入噪声的结果,因而要正确分割图像,从统计学的角度来看,就是要找出以最大的概率得到该图像的物体组合。用吉布斯(Gibbs)分布表示的Markov随机场(MRF)模型,能够简单地通过势能形式表示图像像素之间的相互关系,因此周刚慧等结合人脑MR图像的空间关系定义M arkov随机场的能量形式,然后通过最大后验概率 (MAP)方法估计Markov随机场的参数,并通过迭代方法求解。层次MRF采用基于直方图的DAEM算法估计标准有限正交混合( SFNM)参数的全局最优值,并基于MRF先验参数的实际意义,采用一种近似的方法来简化这些参数的估计。林亚忠等采用的混合金字塔Gibbs随机场模型,有效地解决了传统最大后验估计计算量庞大和Gibbs随机场模型参数无监督及估计难等问题,使分割结果更为可靠。 2.基于模糊集理论的方法 医学图像一般较为复杂,有许多不确定性和不精确性,也即模糊性。所以有人将模糊理论引入到图像处理与分析中,其中包括用模糊理论来解决分割问题。基于模糊理论的图形分割方法包括模糊阈值分割方法、模糊聚类分割方法等。模糊阈值分割技术利用不同的S型隶属函数来定义模糊目标,通过优化过程最后选择一个具有最小不确定性的S函数,用该函数表示目标像素之间的关系。这种方法的难点在于隶属函数的选择。模糊C均值聚类分割方法通过优化表示图像像素点与C各类中心之间的相似性的目标函数来获得局部极大值,从而得到最优聚类。Venkateswarlu等改进计算过程,提出了一种快速的聚类算法。 2. 1 基于模糊理论的方法模糊分割技术是在模糊集合理论基础上发展起来的,它可以很好地处理MR图像内在的模糊性和不确定性,而且对噪声不敏感。模糊分割技术主要有模糊阈值、模糊聚类、模糊边缘检测等。在各种模糊分割技术中,近年来模糊聚类技术,特别是模糊C - 均值( FCM)聚类技术的应用最为广泛。FCM是一种非监督模糊聚类后的标定过程,非常适合存在不确定性和模糊性特点的MR图像。然而, FCM算法本质上是一种局部搜索寻优技术,它的迭代过程采用爬山技术来寻找最优解,因此容易陷入局部极小值,而得不到全局最优解。近年来相继出现了许多改进的FCM分割算法,其中快速模糊分割( FFCM)是最近模糊分割的研究热点。FFCM算法对传统FCM算法的初始化进行了改进,用K - 均值聚类的结果作为模糊聚类中心的初值,通过减少FCM的迭代次数来提高模糊聚类的速度。它实际上是两次寻优的迭代过程,首先由K - 均值聚类得到聚类中心的次最优解,再由FCM进行模糊聚类,最终得到图像的最优模糊分割。
基于拉普拉斯金字塔的图像细节增强 摘要：拉普拉斯金字塔被广泛地运用于到多尺度的图像分解和图像分析中，但由于拉普拉斯金字塔的构成是在高斯金字塔的基础上演变而来的，它被认为是不适合于应用到边缘保持平滑的感知操作中。为了解决这些问题，许多方法已被提出。虽然这些方法被证明是成功的，但他们常伴有较高的计算成本或是需要后期处理。我们算法是运用边缘像素值来区分大型边缘上的小规模细节。在这个结果的基础上，我们提出了一套图像过滤器，以实现图像的细节增强，我们做法的优势是算法的简单性和灵活性，并且不会降低边或引进光晕。 关键词：拉普拉斯金字塔；细节增强；图像过滤器 image details enhancement based on laplacian pyramid pei renjing (computer school of wuhan university,wuhan430072,china) abstract:the laplacian pyramid is widely used in the multi-scale image decomposition and image analysis,but because the composition of the laplacian pyramid is evolved on the basis of the gaussian pyramid,it was considered not suitable for application to the edge preserving smooth-aware operation.to solve these problems,many methods have been proposed.although these methods proved to be successful,but they are often accompanied by a high computational cost or
数字图像处理实验报告 实验二图像变换实验 1．实验目的 学会对图像进行傅立叶等变换，在频谱上对图像进行分析，增进对图像频域上的感性认识，并用图像变换进行压缩。 2．实验内容 对Lena或cameraman图像进行傅立叶、离散余弦、哈达玛变换。在频域，对比他们的变换后系数矩阵的频谱情况，进一步，通过逆变换观察不同变换下的图像重建质量情况。 3. 实验要求 实验采用获取的图像，为灰度图像，该图像每象素由8比特表示。具体要求如下： （1）输入图像采用实验1所获取的图像（Lena、Cameraman）； （2）对图像进行傅立叶变换、获得变换后的系数矩阵； （3）将傅立叶变换后系数矩阵的频谱用图像输出，观察频谱； （4）通过设定门限，将系数矩阵中95%的（小值）系数置为0，对图像进行反变换，获得逆变换后图像； （5）观察逆变换后图像质量，并比较原始图像与逆变后的峰值信噪比（PSNR）。 （6）对输入图像进行离散余弦、哈达玛变换，重复步骤1-5； （7）比较三种变换的频谱情况、以及逆变换后图像的质量（PSNR）。 4. 实验结果 1. DFT的源程序及结果 J=imread('10021033.bmp'); P=fft2(J); for i=0:size(P,1)-1 for j=1:size(P,2) G(i*size(P,2)+j)=P(i+1,j); end end Q=sort(G); for i=1:size(Q,2) if (i 《埃及金字塔》创意美术课程教案 2. 金字塔的科学与神秘至今为世人所敬仰。激励学生努力学习，探索新知。 3. 了解埃及金字塔的建造与玛雅文化的关系，感受古埃及人民的智慧与力量。 ArcGIS影像构建金字塔小窍门 摘要：在对影像构建金字塔的过程中，有一个问题常常困扰着我们，那就是如何提速金字塔的构建？下面我们就一起来看几个增速金字塔构建的小窍门。 在对影像构建金字塔的过程中，有一个问题常常困扰着我们，那就是如何提速金字塔的构建？下面我们就一起来看几个增速金字塔构建的小窍门。 1、ArcGIS中金字塔如何创建呢？ 单景影像金字塔构建： ArcToolbox->Data ManagementTools->Raster->Raster Properties->Build Pyramids 对于尚未构建金字塔的单景影像，在影像添加至ArcMap窗口时，会得到“是否构建金字塔”的提示，这个时候也可以选择构建金字塔。 批量影像金字塔构建： ArcToolbox->Data ManagementTools->Raster->Raster Properties-> Build Pyramids And Statistics 对于数据量比较大的影像，推荐利用批量工具进行金字塔构建。 2、如何提速金字塔的构建呢？ 金字塔构建过程中有几个可设的参数，它们正是提速金字塔构建的秘密所在。如上图所示，红框中的可选项。 （1）金字塔级别Pyramidlevels (optional) 金字塔等级是指建立的金字塔层级数量。默认的级别是-1，此时会构建完整的影像金字塔。如果这里设成空值，得到的效果和-1相同。 如果设为0，那么将不会建立金字塔。同时，这也是删除影像金字塔的方法。 金字塔最高级别可以设为29，任何高于29的值都会当作-1处理。 通过上面的描述大家应该清楚，如果按照默认的设置，完整的构建出影像金字塔，耗费的时间一定会较长，所以可以根据需要进行金字塔级别设置。 中南大学 数字图像处理实验报告实验三数学形态学及其应用 实验三 数学形态学及其应用 一．实验目的 1.了解二值形态学的基本运算 2.掌握基本形态学运算的实现 3.了解形态操作的应用 二．实验基本原理 腐蚀和膨胀是数学形态学最基本的变换，数学形态学的应用几乎覆盖了图像处理的所有领域，给出利用数学形态学对二值图像处理的一些运算。 膨胀就是把连接成分的边界扩大一层的处理。而收缩则是把连接成分的边界点去掉从而缩小一层的处理。 二值形态学 I(x,y), T(i,j)为 0/1图像Θ 腐蚀：[]),(&),(),)((),(0,j i T j y i x I AND y x T I y x E m j i ++=Θ== 膨胀：[]),(&),(),)((),(0 ,j i T j y i x I OR y x T I y x D m j i ++=⊕== 灰度形态学T(i,j)可取10以外的值 腐蚀： []),(),(min ),)((),(1 ,0j i T j y i x I y x T I y x E m j i -++=Θ=-≤≤ 膨胀： []),(),(max ),)((),(1 ,0j i T j y i x I y x T I y x D m j i +++=⊕=-≤≤ 1.腐蚀Erosion: {}x B x B X x ?=Θ: 1B 删两边 2B 删右上 图5-1 剥去一层（皮） 2.膨胀Dilation: {}X B x B X x ↑⊕:＝ 1B 补两边 2B 补左下 图5-2 添上一层（漆） 3.开运算open ： B B X ⊕Θ=)(X B 4.闭close ：∨ Θ⊕=B B X X B )( 5.HMT(Hit-Miss Transform:击中——击不中变换) 条件严格的模板匹配 ),(21T T T =模板由两部分组成。1T ：物体，2T ：背景。 {} C x x i X T X T X T X ??=?21, 图5-3 击不中变换示意图 性质： （1）φ=2T 时，1T X T X Θ=? （2）)()()(21T X T X T X C Θ?Θ=? C T X T X )()(21Θ?Θ= )/()(21T X T X ΘΘ= 6.细化/粗化 (1)细化（Thin ） C T X X T X XoT )(/??=?= 去掉满足匹配条件的点。 图5-4 细化示意图 系统细化{}n B oB XoB T Xo ))(((21=， i B 是1-i B 旋转的结果（90?，180?，270?）共8种情况 适于细化的结构元素 1111000d d I = d d d L 10110 0= (2)粗化（Thick ） )(T X X T X ??=? 用(){}0,01=T (){}0,12=T 时，X X X T X =?=? X 21 1 1 2 3 T ? XoT X ? X X ?T X ΘT T ⊕ Web3.0的到来后基于互联网营销模式层出不穷，seo就是其中一块炙手可热的领域。本人对百度算法跟踪研究已近5年的时间，我主要从事的是算法逆向，一直以来，也跟着我现在所在的网彩传播得SEO团队一起，也就是通过一些相关指标来判断百度排名规则。 在叙述百度算法之前我先讲一下我在前不久之前看到百度搜索研发部博客中的一篇文章《浅谈网页搜索排序中的投票模型》里面叙述了美国的选举制度，这其实就是百度的其中一种投票体系的原型，我是这么认为的。用一张简单的图来阐述一下整个过程： 看了上图我相信大家都应该明白，排序的残产生应该是在“总数据库”和百度服务器之间发生的变化，百度蜘蛛会采集很多内容回来，全部存放入总服务器，总服务器通过规则判断筛选后最终在web 服务器上放出页面给出排序，其实就是在“总数据库”发生了一些列的算法变化。当然我这边阐述的内容中的各个服务器和名称全部是我个人定义，但基本的逻辑应该是如此的，按照数据分析的原则：数据收集——数据处理——数据分析仪——数据展现，其实就很能概括百度这一行为。 虽然百度一方面做着推广竞价，一方面又希望给广大用户一个良好的检索体验，可能很多seoer 又恨又爱，但是根据官方的各种文本我们还是姑且相信百度搜索研发部门还是希望给用户一个好的检索体验。 说到了这里我不得不用一张图来给大家展示一下，什么是金字塔模型： 看了这图后，可能有限人应该会有质疑，这很像漏斗原理，对！没错，就跟漏斗原理很像，但是没用金字塔来的励志，大家都希望能够获得金字塔最高峰。 排序筛选过程又是如何的呢？我们引用一下百度搜索研发部文章内的一段内容： “系统里有n个网页，有m个特征（页面质量、页面内容丰富度、页面超链、文本相关性等）对n个网页有不同的打分，如何根据这些特征的”投票“，选出最适合放在第一位的网页呢？ 从选举的例子中，我们可以得到的几个启示： 1. 设计算法时，要避免出现“赢者通吃”带来的信息丢失问题。 2. 不要因为某几个特征特别好，就把某个网页排到最前，或者因为某几个特征特别差，就把某个网页抛弃。 3. 最合适放在首位的网页不一定是在每个特征上都最好，而应该是能够兼顾所有特征，综合表现最好的那个。 4. 搜索引擎使用者对搜索结果的点击行为，可以看成是对搜索结果进行的“投票”，这样的“投票”信息的使用方式，也要注意考虑是否会带来选举过程中出现的种种不合理。《埃及金字塔》创意美术课程教案
知识点： 简单图形的创作与设计
课程名称：埃及金字塔
课程类别：设计
适学年龄：3-4 岁
教学时长：60 分钟
艺术目标：
1. 体验简单图形的创作与设计作为艺术创作的魅力。
2. 多元化媒材的使用激发小朋友兴趣，感受艺术不同表现的魅力。
知识目标：
1. 通过图形演示三角形概念，联想生活中三角形物品，引入主题。
2. 了解金字塔的产生根源与相关文化。
3. 简单了解金字塔的五种类型，及其建筑特点和建筑结构。
4. 观看视频资料了解世界上最大的三座金字塔，总结古代建筑的历史地位和作用。
5. 简单图形的创作与设计游戏互动，为后面的创作做铺垫。
技能目标：
1. 简单图形的创作与设计。
2. 学习各种画面场景的想象。
成长目标：
了解埃及金字塔，丰富幼儿对金字塔相关知识的认知，体验简单图形的创作与设计作为艺术
创作的魅力，鼓励幼儿积极体验活动中的乐趣，感受艺术不同表现的魅力。
情感目标：
1. 通过欣赏、认识古埃及金字塔，了解古人的创造力量，逐步提高学生学习兴趣，激发学
生探索新知的欲望。
教学重点： 了解金字塔的历史及社会地位，了解金字塔的演变过程，产生根源及金字塔的
建筑特点。
教学难点：金字塔是如何利用天文、地理、物理学原理建造而成的，金字塔与玛雅文化的关
系。
教具：PPT、一张 20cm 左右的正方形卡纸、大一不一的多种三角形彩色卡纸
学具：
教学引导
15minsArcGIS影像构建金字塔小窍门
数字图像处理实验报告实验三
金字塔算法模型初识
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