第9章 噪声图像的产生及处理
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如何应对计算机视觉中的图像失真与噪声问题图像失真和噪声是计算机视觉领域中经常遇到的问题。
图像失真是指在图像的采集、传输、存储或显示过程中所引入的数据错误,导致图像质量的降低。
噪声是指图像中无关信息或干扰信号的存在,使得图像变得模糊或者包含不必要的细节。
在计算机视觉中,图像失真和噪声会对图像处理、分析和识别等任务造成不良影响。
因此,我们需要采取措施来应对这些问题,以提高图像质量和准确度。
下面将介绍一些常见的方法,可以帮助我们应对计算机视觉中的图像失真和噪声问题:1. 图像增强算法图像增强算法旨在改善图像的质量,减少图像失真和噪声对视觉任务的干扰。
其中,常用的方法包括:- 空域滤波:通过使用滤波器,对图像进行平滑、增强边缘或者去除噪声,常见的滤波器包括均值滤波、中值滤波和高斯滤波等。
- 频域滤波:通过将图像转换到频域进行处理,可以利用频域滤波器进行噪声抑制、细节增强等操作。
常见的频域滤波器有快速傅里叶变换(FFT)和小波变换等。
- 程序增强:通过调整图像的对比度、亮度和色彩平衡等参数,可以改善图像的视觉效果,减少失真和噪声的影响。
2. 噪声抑制算法针对图像中存在的噪声问题,可以采用以下方法进行抑制:- 统计滤波:通过对图像中的像素进行统计分析,利用概率模型估计噪声分布,并基于估计结果进行滤波处理。
- 自适应滤波:通过自适应调整滤波器的参数,根据图像的内容和复杂度来选择合适的滤波算法进行噪声抑制。
- 图像降噪神经网络:利用深度学习技术,训练神经网络模型来学习图像噪声的特征,进而实现图像降噪。
3. 图像恢复算法当图像受到严重失真或损坏时,我们需要恢复图像的信息和内容。
常见的图像恢复算法包括:- 图像插值:通过对图像采样点周围的像素值进行插值计算,恢复丢失的像素信息。
- 图像复原:通过数学模型和算法,对受损图像进行修复,恢复图像的细节和结构。
- 图像补全:通过在图像中缺失区域中利用周围的信息进行填充,还原图像的完整性。
数字图像处理知识点总结第二章:数字图像处理的基本概念2.3 图像数字化数字化是将一幅画面转化成计算机能处理的数字图像的过程。
包括:采样和量化。
2.3.1、2.3.2采样与量化1.采样:将空间上连续的图像变换成离散点。
(采样间隔、采样孔径)2.量化:采样后的图像被分割成空间上离散的像素,但是灰度是连续的,量化就是将像素灰度转换成离散的整数值。
一幅数字图像中不同灰度值的个数称为灰度级。
二值图像是灰度级只有两级的。
(通常是0和1)存储一幅大小为M×N、灰度级数为G的图像所需的存储空间:(bit)2.3.3像素数、量化参数与数字化所得到的数字图像间的关系1.一般来说,采样间隔越大,所得图像像素数越少,空间分辨率低,质量差,严重时会出现国际棋盘效应。
采样间隔越小,所的图像像素数越多,空间分辨率高,图像质量好,但是数据量大。
2.量化等级越多,图像层次越丰富,灰度分辨率高,图像质量好,但数据量大。
量化等级越少,图像层次欠丰富,灰度分辨率低,会出现假轮廓,质量变差,但数据量小。
2.4 图像灰度直方图2.4.1定义灰度直方图是反映一幅图像中各灰度级像素出现的频率,反映灰度分布情况。
2.4.2性质(1)只能反映灰度分布,丢失像素位置信息(2)一幅图像对应唯一灰度直方图,反之不一定。
(3)一幅图像分成多个区域,多个区域的直方图之和是原图像的直方图。
2.4.3应用(1)判断图像量化是否恰当(2)确定图像二值化的阈值(3)物体部分灰度值比其他部分灰度值大的时候可以统计图像中物体面积。
(4)计算图像信息量(熵)2.5图像处理算法的形式2.5.1基本功能形式(1)单幅->单幅(2)多幅->单幅(3)多幅/单幅->数字或符号2.5.2图像处理的几种具体算法形式(1)局部处理(邻域,如4-邻域,8-邻域)(移动平均平滑法、空间域锐化等)(2)迭代处理反复对图像进行某种运算直到满足给定条件。
(3)跟踪处理选择满足适当条件的像素作为起始像素,检查输入图像和已得到的输出结果,求出下一步应该处理的像素。
第一章引言一.填空题1. 数字图像是用一个数字阵列来表示的图像。
数字阵列中的每个数字,表示数字图像的一个最小单位,称为像素2.像增强等;二是从图像到非图像的一种表示,如图像测量等。
5. 数字图像处理包含很多方面的研究内容。
其中,图像重建的目的是根据二维平面图像数据构造出三维物体的图像。
二.简答题1. 数字图像处理的主要研究内容包含很多方面,请列出并简述其中的4种。
①图像数字化:将一幅图像以数字的形式表示。
主要包括采样和量化两个过程。
②图像增强:将一幅图像中的有用信息进行增强,同时对其无用信息进行抑制,提高图像的可观察性。
③图像的几何变换:改变图像的大小或形状。
④图像变换:通过数学映射的方法,将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。
如傅利叶变换等。
⑤图像识别与理解:通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后,将其所期望获得的目标物进行提取,并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。
2. 什么是图像识别与理解?图像识别与理解是指通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后,将其所期望获得的目标物进行提取,并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。
比如要从一幅照片上确定是否包含某个犯罪分子的人脸信息,就需要先将照片上的人脸检测出来,进而将检测出来的人脸区域进行分析,确定其是否是该犯罪分子。
5. 简述图像几何变换与图像变换的区别。
①图像的几何变换:改变图像的大小或形状。
比如图像的平移、旋转、放大、缩小等,这些方法在图像配准中使用较多。
②图像变换:通过数学映射的方法,将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行分析。
比如傅里叶变换、小波变换等。
第二章图像的基本概念一.填空题1. 量化可以分为均匀量化和非均匀量化两大类。
2. 采样频率是指一秒钟内的采样次数。
3. 图像因其表现方式的不同,可以分为连续图像和离散图像两大类。
3.5. 对应于不同的场景内容,一般数字图像可以分为二值图像、灰度图像和彩色图像三类。
第一章数字图像处理根底1数字图像处理:将图像转换成一个数字矩阵存放在图像存储器中,然后利用计算机对图像信息进行数字运算和处理,以提高图像质量或者提取所需要的信息2数字图像获取:把客观场景发射或者发射的电磁波信息首先利用光学成像系统生成一副模拟图像,然后通过模数转换将模拟图像转换为计算机可以存储的离散化数字图像。
3采样:即图像空间坐标或位置的离散化,也就是把模拟图像划分为假设干图像元素,兵赋予它们唯一的地址。
;离散化的小区域就是数字图像的根本单元,称为像元也称像素。
量化:即电磁辐射能量的离散化,也就是把像元内的连续辐射亮度中离散的数字值来表示,这些离散的数字值也称灰度值,,因为它们代表了图像上不同的亮暗水平。
4遥感数字图像获取特征参数质量特征:⑴空间分辨率:数字图像上能被详细区分的最小单元的尺寸或大小⑵辐射分辨率传感器探测原件在接受光谱信号时,所能分辨的最小辐射度差信息量特征:⑴光谱分辨率:传感器探测元件在接收目标地物辐射能量时所用的波段数目⑵时间分辨率:对同一区域进行重复观测的最小时间间隔。
5模拟图像:在图像处理中通过某种物理量的强弱变化来记录图像亮度信息的图像6数字图像:把连续的模拟图像离散化成规那么网格并用计算机以数字的模式记录图像上各网格点亮度信息的图像7数字图像特性:①空间分布特性:1空间位置:数字图像以二维矩阵的结构的数据来描述物体,矩阵按照行列的顺序定位数据,所以物体的位置也是用行列号表示。
2形状:点状线状和面状3大小:线状物体的长度或面状物体的面积,表现为像元的集聚数量4空间关系:包含,相邻,相离三种拓扑关系②数值统计特性:对图像的灰度分布进行统计分析。
图像的灰度直方图:用来描述一幅数字图像的灰度分布,横坐标为灰度级,纵坐标为灰度级在图中出现8直方图的用途:1图像获取质量评价2边界阙值的选择3噪声类型的判断9遥感数字图像的输出特征参数:1输出分辨率:屏幕分辨率和打印的分辨率2灰度分辨率:指输出设备能区分的最小灰度差3颜色空间模型:RGB 模型CMYK模型HSI颜色模型10数字图像种类:1.黑白图像:二值数字图像,0表示黑色1表示白色;2.灰度图像:单波段图像每个像元的灰度值的取值范围由灰度量决定;3.伪彩色图像:把单波段图像的各灰度值按照一定规那么映射到颜色空间中某一对应颜色;4.彩色图像:由红绿蓝3个颜色通道的数字层组成的图像第二章数字图像存储1比特序:一个字节中8个比特的存储顺序称为比特序。
目 录第一章 绪论1.1 选题背景及意义 (1)1.2 图像去噪的发展现状 (2)1.3 本课题研究主要内容 (3)第二章 图像预处理及C++Builder编程环境2.1 常见图像类型及读存实现 (7)2.1.1 图像的色彩模型 (7)2.1.2 图像类型表示 (8)2.1.3 常见图像文件的读入与保存实现 (9)2.2 图像的预处理 (10)2.3 C++ Builder编程环境 (15)2.3.1 C++ Builder功能特点 (15)2.3.2 本课题涉及到的C++ Builder控件 (17)第三章 图像的时域去噪方法研究及实现3.1 图像常见噪声的添加方法 (19)3.1.1 噪声的定义和分类 (19)3.1.2 随机噪声的添加方法与实现 (20)3.1.3 椒盐噪声的添加方法与实现 (20)3.2 时域去噪的常用算法与实现 (21)3.2.1 传统均值滤波 (21)3.2.2 模糊加权均值滤波 (22)3.2.3 传统中值滤波 (23)3.2.4 加权多级中值滤波 (24)3.2.5 多级非线性加权平均中值滤波 (25)3.2.6 均值加速中值滤波 (26)3.2.7 递归极大中值滤波 (28)3.2.8多级中值滤波滤波 (29)3.2.9 改进的多向多级中值滤波 (32)3.3 图像去噪效果的评价标准 (32)3.4 对比实验及结果分析 (34)3.5 结论 (38)第四章 总结及展望4.1 工作总结 (39)4.2 技术展望 (39)参考文献 (41)致谢 (42)附 录 (42)第一章 绪 论1.1 选题背景及意义人类通过眼、耳、鼻、舌、身接受信息,感知世界,并进而认识世界和改造世界。
据统计,人类约有70%的信息是通过视觉系统获取的。
粗略地说,图像是二维或三维景物呈现在人心目中的影像。
如果接受并加工识别这种视觉信息的是电子计算机,则称之为计算机图像处理和识别。
近年来,由于计算机技术的迅猛发展,计算机的速度越来越快,图像处理系统的价格日益下降,从而使图像处理得以广泛应用于众多的科学与工程领域,如遥感、工业检测、医学、气象、侦察、通信、智能机器人等。
数字图像处理每章课后题参考答案第一章和第二章作业:1.简述数字图像处理的研究内容。
2.什么是图像工程?根据抽象程度和研究方法等的不同,图像工程可分为哪几个层次?每个层次包含哪些研究内容?3.列举并简述常用表色系。
1.简述数字图像处理的研究内容?答:数字图像处理的主要研究内容,根据其主要的处理流程与处理目标大致可以分为图像信息的描述、图像信息的处理、图像信息的分析、图像信息的编码以及图像信息的显示等几个方面,将这几个方面展开,具体有以下的研究方向:1.图像数字化,2.图像增强,3.图像几何变换,4.图像恢复,5.图像重建,6.图像隐藏,7.图像变换,8.图像编码,9.图像识别与理解。
2.什么是图像工程?根据抽象程度和研究方法等的不同,图像工程可分为哪几个层次?每个层次包含哪些研究内容?答:图像工程是一门系统地研究各种图像理论、技术和应用的新的交叉科学。
根据抽象程度、研究方法、操作对象和数据量等的不同,图像工程可分为三个层次:图像处理、图像分析、图像理解。
图像处理着重强调在图像之间进行的变换。
比较狭义的图像处理主要满足对图像进行各种加工以改善图像的视觉效果。
图像处理主要在图像的像素级上进行处理,处理的数据量非常大。
图像分析则主要是对图像中感兴趣的目标进行检测和测量,以获得它们的客观信息从而建立对图像的描述。
图像分析处于中层,分割和特征提取把原来以像素描述的图像转变成比较简洁的非图形式描述。
图像理解的重点是进一步研究图像中各目标的性质和它们之间的相互联系,并得出对图像内容含义的理解以及对原来客观场景的解释,从而指导和规划行为。
图像理解主要描述高层的操作,基本上根据较抽象地描述进行解析、判断、决策,其处理过程与方法与人类的思维推理有许多相似之处。
第三章图像基本概念1.图像量化时,如果量化级比较小时会出现什么现象?为什么?答:当实际场景中存在如天空、白色墙面、人脸等灰度变化比较平缓的区域时,采用比较低的量化级数,则这类图像会在画面上产生伪轮廓(即原始场景中不存在的轮廓)。
第9章小波图像编码由于小波变换技术在20世纪90年代初期已经比较成熟,因此从那时起就开始出现各种新颖的小波图像编码方法。
这些编码方法包括EZW,在EZW算法基础上改进的SPIHT和EBCOT等。
由于EZW算法的开拓给后来者带来很大的启发,它是一种有效而且计算简单的图像压缩技术,因此本章将重点介绍。
9.1从子带编码到小波编码9.1.1子带编码子带编码(subband coding,SBC)的基本概念是把信号的频率分成几个子带,然后对每个子带分别进行编码,并根据每个子带的重要性分配不同的位数来表示数据。
在20世纪70年代,子带编码开始用在语音编码上。
由于子带编码可根据子带的重要性分别进行编码等优点,20世纪80年代中期开始在图像编码中使用。
1986年Woods,J.W.等科学家曾经使用一维正交镜像滤波器组(quadrature mirror filter banks,QMF)把信号的频带分解成4个相等的子带,如图9—1所示。
图9—1(a)表示分解方法,图9—1(b)表示其相应的频谱。
图中的符号2↓表示频带降低1/2,HH表示频率最高的子带,LL表示频率最低的子带。
这个过程可以重复,直到符合应用要求为止。
这样的滤波器组称为分解滤波器树(decomposition filter trees)。
9.1.2多分辨率分析S.Mallat于1988年在构造正交小波基时提出了多分辨率分析(multiresolution analysis)的概念。
从空间上形象地说明了小波的多分辨率的特性,提出了正交小波的构造方法和快速算法,叫做Mallat算法。
根据Mallat和Meyer等科学家的理论,使用一级小波分解方法得到的图像如图9—2所示。
如果在一级分解之后继续进行分析,这种分解过程叫做多分辨率分析,实际上就是多级小波分解的概念。
使用多级小波分解可以得到更多的分辨率不同的图像,这些图像叫做多分辨率图像(multiresolution images)。
ps 里去除噪点的原理
PS里去除噪点的原理主要是通过图像处理技术来减少或消除图像中的噪点,从而提高图像的清晰度和质量。
具体来说,去除噪点主要依赖于以下几个原理:
1. 噪声检测:首先需要检测图像中的噪声,这通常是通过比较周围像素的亮度或颜色信息来实现的。
如果某个像素的亮度或颜色与周围像素显著不同,则可能被视为噪声。
2. 噪声平滑:一旦检测到噪声,就可以使用各种平滑算法来减少或消除它。
这些算法可以通过平均周围的像素值来减少噪声,或者使用更复杂的算法,如中值滤波或自适应滤波。
3. 细节增强:在去除噪声的同时,有时还需要增强图像的细节。
这可以通过各种细节增强算法来实现,例如使用拉普拉斯算子或高斯算子来增强图像的边缘和细节。
4. 色彩校正:在某些情况下,噪声可能会导致颜色失真。
因此,在去除噪声后,可能还需要进行色彩校正,以确保图像的颜色看起来自然和准确。
总之,PS里去除噪点的原理主要是通过检测、平滑、增强和校正等技术来
减少或消除图像中的噪声,从而提高图像的质量和清晰度。