下载文档原格式
预处理就是在图像分析中，对输入图像进行特征抽取等前所进行的处理。
输入图像由于图像采集环境的不同，如光照明暗程度以及设备性能的优劣等，往往存在有噪声，对比度不够等缺点。
另外，距离远近，焦距大小等又使得人脸在整幅图像中间的大小和位置不确定。
为了保证人脸图像中人脸大小，位置以及人脸图像质量的一致性，必须对图像进行预处理。
图像预处理的主要目的是消除图像中无关的信息，滤除干扰、噪声，恢复有用的真实信息，增强有关信息的可检测性和最大限度地简化数据，从而改进特征抽取的可靠性.人脸图像的预处理主要包括人脸扶正，人脸图像的增强，以及归一化等工作。
人脸扶正是为了得到人脸位置端正的人脸图像；图像增强是为了改善人脸图像的质量，不仅在视觉上更加清晰图像，而且使图像更利于计算机的处理与识别。
归一化工作的目标是取得尺寸一致，灰度取值范围相同的标准化人脸图像[4]。
2.1 几何规范化由于图像在提取过程中易受到光照、表情、姿态等扰动的影响,因此在识别之前需要对图像做归一化的预处理[4],通常以眼睛坐标为基准点,通过平移、旋转、缩放等几何仿射变换对人脸图像进行归一化。
因为人脸虽然是柔性的三维曲面,同一人脸因表情变化会有差异,但相对而言人的两眼之间的距离变化不会很大,因此双眼的位置及眼距,就成为人脸图像归一化的依据。
定位眼睛到预定坐标,将图像缩放至固定大小。
通过平移、旋转、缩放等几何仿射变换,可以对人脸图像做几何规范化处理,仿射变换的表达式为:]100][1,,[]1,,[323122211211a a a a a a v u y x = (2-1) 其中(u,v)表示输入图像中像素的坐标(x,y)表示输出图像中像素的坐标。
将上式展开可得322212312111u a x a v a u a y a v a ++=++= (2-2)平移变换就是给图像中的所有点的坐标都加上u ∆和v ∆ ,其变换表达式为]1u 01001][1,,[]1,,[v v u y x ∆∆= (2-3) 将图像中的所有点相对于坐标原点逆时针旋转θ角的变换表达式为]1000cos sin 0sin cos ][1,,[]1,,[θθθθ-=v u y x (2-4)缩放变换既是将图像按给定的比例r 放大或缩小,当1>r 时图像被放大,当10<<r 时图像被缩小,其变换表达式为]1000000r][1,,[]1,,[r v u y x = (2-5)本论文在对人脸图像特征提取之前，首先对所有的图像进行几何规范化，将两个人眼的位置固定在同一位置上，结果如图2.1,图2.2所示。
图像识别是一种通过计算机对图像进行分析和解读的技术。
在图像识别中，预处理是非常重要的一步，它能够帮助提高图像识别的准确性和效果。
本文将介绍图像识别中常见的预处理技术。
一、图像增强图像增强是一种常见的图像预处理技术，旨在提高图像的质量和清晰度。
在图像识别中，清晰度对于识别准确性至关重要。
常见的图像增强技术包括：锐化：通过增加图像的边缘和细节，使图像更加清晰和鲜明。
这可以通过应用滤波器来实现，如拉普拉斯滤波器或边缘增强滤波器。
对比度增强：通过调整图像的亮度和对比度来增强图像。
这可以通过直方图均衡化或自适应对比度增强等算法来实现。
二、图像去噪噪声是在图像中引入的不希望的干扰信号。
在图像识别中，噪声会干扰图像特征的提取和识别。
图像去噪是一种常见的预处理技术，旨在减少图像中的噪声并提高图像质量。
常见的图像去噪技术包括：中值滤波：采用中值滤波器对图像进行滤波，通过将图像中的每个像素替换为周围像素的中值来减少噪声。
小波去噪：使用小波变换对图像进行去噪，通过将图像分解成不同的频率分量，并进行去噪处理来消除噪声。
三、图像标准化图像标准化是一种常见的预处理技术，旨在使不同图像具有相似的亮度、对比度和颜色分布。
标准化可以消除不同图像之间的差异，从而提高图像识别的稳定性和准确性。
常见的图像标准化技术包括：灰度拉伸：通过调整图像中灰度值的范围，使图像的亮度和对比度在整个范围内均匀分布。
归一化：将图像中的像素值缩放到0到1的范围内，使不同图像的像素值具有相似的尺度。
四、图像裁剪和旋转在图像识别中，裁剪和旋转是常见的预处理技术，用于去除图像中的不相关部分或调整图像的朝向。
常见的图像裁剪和旋转技术包括：目标检测：使用目标检测算法来识别和定位图像中的特定对象或兴趣区域，并裁剪出这些区域作为识别的输入。
几何变换：通过对图像进行旋转、平移、缩放等几何变换来调整图像的朝向和大小，从而使其适应于不同的识别任务。
综上所述，图像识别中的预处理技术对于提高识别准确性和效果至关重要。
t1结构像的处理流程一、引言t1结构像的处理流程是指在处理图像时采用的一种特殊的结构，它能够有效地提取图像中的特征并进行分类和识别。
本文将介绍t1结构像的处理流程，包括图像预处理、特征提取和分类识别三个主要步骤。
二、图像预处理图像预处理是t1结构像处理流程的第一步，它的主要目的是对原始图像进行一系列的预处理操作，以便后续的特征提取和分类识别能够更加准确和有效。
图像预处理包括图像去噪、图像增强和图像分割等几个方面。
1. 图像去噪：通过降噪算法去除图像中的噪声，提高图像的质量和清晰度。
常用的去噪算法有中值滤波、高斯滤波等。
2. 图像增强：通过增强算法改善图像的对比度和亮度，使图像更加鲜明和易于观察。
常用的增强算法有直方图均衡化、拉普拉斯锐化等。
3. 图像分割：将图像分割成若干个具有相似特征的区域，以便后续的特征提取和分类识别。
常用的分割算法有阈值分割、区域生长等。
三、特征提取特征提取是t1结构像处理流程的核心步骤，它的主要目的是从预处理后的图像中提取出具有代表性的特征，以便进行后续的分类和识别。
特征提取主要包括形状特征、纹理特征和颜色特征等几个方面。
1. 形状特征：通过计算图像中对象的形状和几何属性来描述图像的特征。
常用的形状特征有面积、周长、轮廓等。
2. 纹理特征：通过计算图像中对象的纹理和颜色分布来描述图像的特征。
常用的纹理特征有灰度共生矩阵、小波变换等。
3. 颜色特征：通过计算图像中对象的颜色分布和颜色空间来描述图像的特征。
常用的颜色特征有颜色直方图、颜色矩等。
四、分类识别分类识别是t1结构像处理流程的最后一步，它的主要目的是根据从图像中提取的特征进行分类和识别。
分类识别主要包括特征选择、特征降维和分类器的构建等几个方面。
1. 特征选择：根据特征的重要性和区分度选择最具代表性的特征，以提高分类和识别的准确性和效率。
常用的特征选择方法有卡方检验、互信息等。
2. 特征降维：通过降低特征的维度和复杂度，以提高分类和识别的效率和鲁棒性。
图像识别中常见的预处理技术一、概述随着计算机视觉和人工智能的快速发展，图像识别已经成为了一个研究热点。
然而，由于图像数据本身的复杂性和噪声等因素的干扰，图像识别的准确性和性能受到了限制。
为了提高图像识别的准确性和效率，研究人员们提出了一系列的预处理技术。
本文将介绍几种常见的图像识别预处理技术，并讨论它们的原理和应用。
二、灰度化灰度化是图像预处理的基础步骤之一。
它将彩色图像转化为灰度图像，通过将每个像素的R、G、B三个分量进行加权平均来实现。
灰度化的好处是可以降低图像的维度，并提取出图像的主要特征。
在图像识别中，灰度化可以减少计算量，提高识别的效率。
三、去噪图像中的噪声是由于光线、传感器等原因引起的不希望的像素点。
这些噪声会影响图像的质量和识别结果。
为了降低噪声对图像识别的干扰，研究人员提出了多种去噪的方法。
其中，最为常见的方法是中值滤波和均值滤波。
中值滤波通过计算像素点周围邻域像素的中位数来去除噪声。
而均值滤波则是通过计算邻域像素的平均值来实现。
四、图像增强图像增强是一种旨在改善图像视觉质量的预处理技术。
在图像识别中，图像增强可以帮助提取更多有用的信息，并改善图像的对比度和亮度。
常见的图像增强方法包括直方图均衡化和对比度拉伸。
直方图均衡化通过调整图像的像素分布来增强图像的对比度。
而对比度拉伸则是通过线性变换来扩展像素值的范围，从而增强亮度差异。
五、图像裁剪和缩放在图像识别中，图像大小的一致性是非常重要的。
为了保证图像在识别过程中的准确性，常常需要对图像进行裁剪和缩放。
图像裁剪可以去除无关的背景信息，而图像缩放则可以统一图像的大小和尺度。
通过裁剪和缩放，可以减少冗余信息，提高识别的准确性和效率。
六、图像分割图像分割是指将图像分割为若干个互不重叠的区域。
在图像识别中，图像分割可以帮助提取出感兴趣的目标，从而减少计算量，提高识别的效率。
常见的图像分割方法包括阈值分割、边缘检测和区域生长等。
阈值分割是一种基于像素灰度值的分割方法，通过设定阈值，将图像分为前景和背景两部分。
遥感图像处理的基本步骤和技巧遥感图像处理是利用遥感技术获取的遥感图像数据进行分析、处理和解释的过程。
遥感图像处理技术在环境监测、资源管理、农业和城市规划等领域具有广泛的应用。
本文将介绍遥感图像处理的基本步骤和技巧。
一、图像预处理图像预处理是遥感图像处理的第一步，目的是改善图像质量，消除噪声和其他不必要的干扰。
常见的图像预处理技术包括辐射校正、大气校正和几何纠正。
辐射校正是将原始图像中的数字数值转换为辐射亮度值，以消除由于不同仪器和观测条件引起的辐射差异。
大气校正则是通过对图像进行大气光校正，消除大气吸收和散射效应，获得更准确的地物辐射亮度信息。
几何纠正是校正图像中的几何畸变，使其与实际地面特征对应。
二、图像增强图像增强是通过增加图像的对比度和清晰度，突出感兴趣的地物信息。
常见的图像增强技术包括直方图均衡化、滤波和波段变换。
直方图均衡化是通过调整图像像素的亮度分布，增强图像对比度。
滤波是通过应用各种滤波器来去除图像中的噪声和模糊。
波段变换是将图像从一种波段转换到另一种波段，以提取不同地物特征。
三、特征提取特征提取是从图像中提取与感兴趣地物相关的信息。
常见的特征提取技术包括阈值分割、边缘检测和纹理分析。
阈值分割是将图像分为不同的区域，使每个区域具有相似的亮度或颜色特征。
边缘检测是寻找图像中的边界线，以辅助划分地物边界。
纹理分析是通过提取图像的纹理特征来描述地物的空间结构。
四、分类与识别分类与识别是将特定地物进行分类和识别的过程。
常见的分类与识别技术包括监督分类、无监督分类和目标检测。
监督分类是通过使用已知类别的训练样本，建立分类器对图像进行分类。
无监督分类是根据图像像素的统计特征将图像自动分为不同的类别。
目标检测是在图像中检测和识别特定的目标，例如建筑物、道路等。
五、图像解译与分析图像解译与分析是对处理后的遥感图像进行解释和分析的过程。
通过对图像分析可以获取地表特征的数量和质量信息，用于环境变化监测、资源管理和规划决策。
电脑技术用于图像处理的方法与技巧随着电脑技术的不断发展，图像处理成为了一个重要的领域。
无论是在娱乐、医疗、安全还是工程设计等领域，图像处理都发挥着重要的作用。
本文将探讨一些电脑技术用于图像处理的方法与技巧，帮助读者更好地理解和应用这些技术。
一、图像预处理图像预处理是图像处理的第一步，其目的是对原始图像进行去噪、增强和校正等操作，以提高后续处理的效果。
常用的图像预处理方法包括：灰度化、平滑滤波、边缘检测和直方图均衡化等。
灰度化是将彩色图像转换为灰度图像的过程。
在灰度图像中，每个像素点的数值代表了其亮度信息，而不再包含颜色信息。
这样做的好处是可以减少处理的复杂性，提高处理速度。
平滑滤波是一种常用的去噪方法，它通过对图像进行模糊操作，减少图像中的噪声。
常见的平滑滤波方法有均值滤波、中值滤波和高斯滤波等。
选择合适的滤波方法取决于图像的特点和处理的需求。
边缘检测是一种常用的增强方法，它可以提取图像中物体的边界信息。
常见的边缘检测算法有Sobel算子、Prewitt算子和Canny算子等。
这些算子通过对图像进行卷积操作，将边界区域的像素值增强，从而使边界更加清晰。
直方图均衡化是一种常用的校正方法，它通过调整图像的灰度分布，使得图像中的亮度信息更加均匀。
这样做的好处是可以提高图像的对比度，使得图像更加清晰。
二、图像分割图像分割是将图像分成若干个互不重叠的区域的过程。
图像分割可以将图像中的目标物体从背景中提取出来，为后续的目标识别、目标跟踪等任务提供基础。
常用的图像分割方法有阈值分割、区域生长和边缘检测等。
阈值分割是一种简单而有效的图像分割方法，它根据像素的灰度值与预设的阈值进行比较，将像素分为目标和背景两类。
阈值的选择对分割结果有重要影响，可以通过试验和分析来确定合适的阈值。
区域生长是一种基于像素相似性的图像分割方法，它从种子点开始，逐渐将与种子点相似的像素合并成一个区域。
区域生长方法可以根据不同的相似性度量来进行，如灰度相似性、颜色相似性和纹理相似性等。
医学图像处理算法及应用一、前言医学图像处理算法的发展与日俱增，被广泛应用于医学影像的诊断、治疗和研究领域。
本文将着重介绍医学图像处理的各类算法以及其应用。
二、医学图像处理算法1、图像预处理算法图像预处理是将原始图像进行预处理以优化图像质量的过程。
图像预处理算法主要包括：图像增强、去噪、降噪、减少伪影等。
其中，图像增强是提高图像的对比度和亮度，使图像更加清晰的过程。
图像去噪是去除图像中的噪声，使图像更加干净的过程。
2、图像分割算法图像分割是将图像分为不同的区域的过程。
图像分割主要应用于医学影像中的病灶分割，常见的矩形分割、阈值分割、区域分割、边缘分割等方法。
3、图像配准算法图像配准是将医学影像中不同时间和不同模态的图像进行配准的过程。
图像配准可以提高医学影像的诊断和治疗的准确性。
4、图像重建算法图像重建是从投影数据中重建二维和三维图像的过程。
图像重建算法常见的有滤波反投影算法、迭代算法等。
5、图像特征提取算法图像特征提取是从医学影像中提取图像特征的过程，主要应用于医学影像中的疾病诊断和治疗。
常见的特征提取算法包括基于形态学的特征提取算法、基于灰度共生矩阵的特征提取算法、基于小波变换的特征提取算法等。
三、医学图像处理应用1、医学影像的诊断医学影像处理主要应用于医学影像的诊断。
医生通过医学影像处理技术对医学影像中的病灶进行分析和诊断，从而判断病情的严重程度和可能的治疗方案。
2、医疗影像手术导航医疗影像手术导航是一种基于医学影像的手术安排和操作的技术。
医生可以通过医学影像处理技术制定手术计划，进行手术操作。
3、医学图像的治疗医学影像处理在医学影像的治疗中也有广泛的应用。
医学影像可以帮助医生进行疾病的诊断和治疗，帮助医生选择最合适的治疗方法和手术方案。
4、医学影像研究除了医学影像的诊断和治疗应用之外，医学影像处理技术还被广泛应用于医学影像的研究领域。
医学影像处理可以帮助医学研究员进行研究数据的分析和统计，从而得出更为准确的结论。
图像识别中常见的预处理技术图像识别是计算机视觉领域的一个重要研究方向，它通过对图像进行处理和分析，使计算机能够理解和识别图像中的内容。
在图像识别中，预处理技术起着至关重要的作用。
本文将介绍图像识别中常见的预处理技术，并分析其应用和效果。
一、图像去噪图像去噪是图像预处理的一项基础工作。
图像中的噪声会影响到图像的质量和后续处理的效果，因此在进行图像识别之前，首先需要对图像进行去噪处理。
常用的图像去噪方法有中值滤波、均值滤波和高斯滤波等。
中值滤波通过计算像素邻域的中值来去除噪声，适用于椒盐噪声等。
均值滤波通过计算像素邻域的平均值来去除噪声，适用于高斯噪声等。
高斯滤波通过计算像素邻域的加权平均值来去除噪声，并能保持图像的细节特征。
二、图像增强图像增强是指对图像的明暗、对比度等参数进行调整，以提高图像的视觉效果。
图像增强可以改善图像的可视化效果，同时也能提高图像在识别算法中的准确性。
常见的图像增强方法有直方图均衡化、对数变换和伽马变换等。
直方图均衡化通过将直方图拉伸到整个灰度范围内，来增强图像的对比度。
对数变换通过对图像的像素值进行对数变换，来增强图像的低对比度区域。
伽马变换通过对图像的灰度级进行非线性映射，来增强图像的亮度和对比度。
三、图像标准化图像标准化是指对图像的尺度、方向和光照等进行校正，以便于后续的图像识别。
图像标准化可以消除因图像采集设备和环境等因素引起的差异，提高图像识别的鲁棒性。
常见的图像标准化方法有尺度标准化、方向标准化和光照标准化等。
尺度标准化通过将图像缩放到固定的尺寸，来消除尺度的差异。
方向标准化通过计算图像的梯度方向，来将图像的方向统一到一个范围内。
光照标准化通过对图像的亮度进行校正，来消除光照的差异。
四、图像分割图像分割是将图像划分成若干个具有独立特征的区域或对象的过程。
图像分割可以将复杂的图像场景分解为易于识别的子图像，提高图像识别的准确性和效率。
常见的图像分割方法有阈值分割、边缘检测和区域生长等。
人脸识别是一种广泛应用于安全检查、身份验证、人机交互等领域的技术。
为了实现准确的人脸识别，需要对输入的人脸图像进行预处理。
预处理技术可以增强图像质量、减少噪声、增强图像对比度、增强图像细节等，为后续的人脸检测、人脸比对等算法提供更好的输入数据。
一、图像增强图像增强是一种常用的预处理技术，包括对比度增强、亮度调整、噪声抑制等。
通过增强图像的对比度，可以提高人脸的识别精度；通过调整图像的亮度，可以改善人脸的视觉效果，同时减少光照等因素对识别准确性的影响。
通过噪声抑制技术，可以去除图像中的噪声，提高图像质量。
二、人脸检测人脸检测是人脸识别中的关键步骤，它可以将图像中的人脸区域从背景中分离出来。
常用的算法包括基于特征的方法、基于深度学习的方法等。
在进行人脸检测时，需要对图像进行二值化处理，以便更准确地识别出人脸区域。
三、图像归一化图像归一化是一种常用的预处理技术，它可以将不同尺寸、不同光照条件下的人脸图像调整到相同的尺度，从而减少光照等因素对识别准确性的影响。
常用的归一化方法包括标准差归一化、最小-最大归一化等。
四、颜色空间转换人脸图像通常是在RGB 颜色空间中表示的，但RGB 颜色空间中的某些颜色对人眼不可见，这可能会影响图像质量。
因此，在人脸识别中，可以采用一些颜色空间转换技术，如灰度处理、HSV 颜色空间等，以改善图像质量。
五、降噪处理人脸图像中常常存在噪声，如光照不均、面部毛发等，这些噪声会影响人脸识别的准确性。
因此，在进行人脸识别前，可以采用降噪处理技术，如中值滤波、双边滤波等，以去除噪声，提高图像质量。
综上所述，人脸识别中的图像预处理技术包括图像增强、人脸检测、图像归一化、颜色空间转换和降噪处理等。
这些技术可以提高人脸识别的准确性，增强图像质量，为人脸识别系统的应用提供更好的支持。
未来，随着深度学习技术的发展，基于深度学习的人脸识别预处理技术将更加成熟，有望为人脸识别应用带来更好的效果。
生物医学工程中的图像处理技术方法总结生物医学工程是一门综合学科，通过应用工程技术和生物医学的原理，致力于发展用于诊断、监测和治疗的医疗设备和技术。
其中，图像处理技术在生物医学工程中扮演着重要的角色。
本文将对生物医学工程中常用的图像处理技术方法进行总结。
1. 图像预处理图像预处理是指在进行后续处理之前，对原始图像进行降噪、增强和几何校正等操作。
其中，降噪是常用的预处理步骤，包括中值滤波、高斯滤波和小波去噪等方法。
增强可以通过直方图均衡化、对比度增强和锐化等技术来改善图像的质量。
几何校正主要涉及到图像的旋转、缩放和校正等操作，用于纠正图像中的畸变。
2. 图像分割图像分割是将图像划分为具有相似特征的区域的过程。
在生物医学工程中，图像分割常用于提取感兴趣的区域，如病灶、组织器官等。
传统的图像分割方法包括阈值分割、边缘检测和区域生长等。
近年来，基于机器学习和深度学习的图像分割方法也得到了广泛应用，如基于像素级分类的卷积神经网络（CNN）和全卷积网络（FCN）等。
3. 特征提取特征提取是从图像中提取与目标有关的信息的过程。
在生物医学工程中，特征提取可用于识别病理特征、分析组织结构等。
传统的特征提取方法包括形态学处理、纹理特征提取和形状描述等。
近年来，基于深度学习的特征提取方法也取得了重大突破，如卷积神经网络的卷积层提取图像特征，并通过全连接层进行分类或回归。
4. 图像配准图像配准是将多幅图像根据一个参考图像进行对齐的过程。
在生物医学工程中，图像配准可用于融合多模态图像、纠正运动伪影等。
常用的图像配准方法包括基于特征的配准、基于相似度度量的配准和基于变换模型的配准等。
其中，基于特征的配准方法利用特征点或特征描述子进行匹配和对齐；基于相似度度量的配准方法通过最小化图像间的差异度量来实现对齐；基于变换模型的配准方法通过拟合变换模型实现对齐。
5. 目标检测与识别目标检测与识别是在图像中寻找和识别特定目标的过程。
在生物医学工程中，目标检测与识别广泛应用于医学影像分析、肿瘤检测、细胞分析等领域。
图像预处理的主要方案1引言模拟世界的影像要为计算机系统所处理和理解一般要经过图像采集、图像预处理、特征取样、匹配分析等阶段。
由于获取图像的工具或手段的影响成像系统获取的图像即原始图像由于受到种种条件限制和随机干扰往往不能直接使用必须在视觉信息处理的早期阶段对原始图像进行灰度校正、噪声过滤等图像预处理使获取图像无法完全体现原始图像的全部信息。
因此对图像进行预处理就显得非常重要。
预处理的目的是改善图像数据抑制不需要的变形或者增强某些对于后续处理来说比较重要的图像特征。
图1图像处理的输入输出简图在图像分析中对输入图像进行特征抽取、分割和匹配前所进行的处理。
图像预处理的主要目的是消除图像中无关的信息恢复有用的真实信息增强有关信息的可检测性和最大限度地简化数据从而改进特征抽取、图像分割、匹配和识别的可靠性。
预处理过程一般有数字化、几何变换、归一化、平滑、复原和增强等步骤。
2数字化一幅原始照片的灰度值是空间变量位置的连续值的连续函数。
在M ×N点阵上对照片灰度采样并加以量化归为2b个灰度等级之一可以得到计算机能够处理的数字图像。
为了使数字图像能重建原来的图像对M、N和b值的大小就有一定的要求。
在接收装置的空间和灰度分辨能力范围内M、N和b的数值越大重建图像的质量就越好。
当取样周期等于或小于原始图像中最小细节周期的一半时重建图像的频谱等于原始图像的频谱因此重建图像与原始图像可以完全相同。
由于M、N和b三者的乘积决定一幅图像在计算机中的存储量因此在存储量一定的条件下需要根据图像的不同性质选择合适的M、N和b值以获取最好的处理效果。
3几何变换用于改正图像采集系统的系统误差和仪器位置的随机误差所进行的变换。
对于卫星图像的系统误差如地球自转、扫描镜速度和地图投影等因素所造成的畸变可以用模型表示并通过几何变换来消除。
随机误差如飞行器姿态和高度变化引起的误差难以用模型表示出来所以一般是在系统误差被纠正后通过把被观测的图和已知正确几何位置的图相比较用图中一定数量的地面控制点解双变量多项式函数组而达到变换的目的。
4归一化使图像的某些特征在给定变换下具有不变性质的一种图像标准形式。
图像的某些性质例如物体的面积和周长本来对于坐标旋转来说就具有不变的性质。
在一般情况下某些因素或变换对图像一些性质的影响可通过归一化处理得到消除或减弱从而可以被选作测量图像的依据。
例如对于光照不可控的遥感图片灰度直方图的归一化对于图像分析是十分必要的。
灰度归一化、几何归一化和变换归一化是获取图像不变性质的三种归一化方法。
5平滑消除图像中随机噪声的技术。
对平滑技术的基本要求是在消去噪声的同时不使图像轮廓或线条变得模糊不清。
常用的平滑方法有中值法、局部求平均法和k近邻平均法。
局部区域大小可以是固定的也可以是逐点随灰度值大小变化的。
此外有时应用空间频率域带通滤波方法。
6复原校正各种原因所造成的图像退化使重建或估计得到的图像尽可能逼近于理想无退化的像场。
在实际应用中常常发生图像退化现象。
例如大气流的扰动光学系统的像差相机和物体的相对运动都会使遥感图像发生退化。
基本的复原技术是把获取的退化图像gxy看成是退化函数hxy和理想图像fxy的卷积。
它们的傅里叶变换存在关系GuvHuvFuv。
根据退化机理确定退化函数后就可从此关系式求出Fuv再用傅里叶反变换求出fxy。
通常把称为反向滤波器。
实际应用时由于Huv随离开uv平面原点的距离增加而迅速下降为了避免高频范围内噪声的强化当u2v2大于某一界限值W娿时使Muv等于1。
W0的选择应使Huv在u2v2≤W 娿范围内不会出现零点。
图像复原的代数方法是以最小二乘法最佳准则为基础。
寻求一估值弮使优度准则函数值最小。
这种方法比较简单可推导出最小二乘法维纳滤波器。
当不存在噪声时维纳滤波器成为理想的反向滤波器。
7增强对图像中的信息有选择地加强和抑制以改善图像的视觉效果或将图像转变为更适合于机器处理的形式以便于数据抽取或识别。
例如一个图像增强系统可以通过高通滤波器来突出图像的轮廓线从而使机器能够测量轮廓线的形状和周长。
图像增强技术有多种方法反差展宽、对数变换、密度分层和直方图均衡等都可用于改变图像灰调和突出细节。
实际应用时往往要用不同的方法反复进行试验才能达到满意的效果。
图像对比度处理是空间域图像增强的一种方法。
由于图像灰度范围狭窄会使图像的对比度不理想可用对比度增强技术来调整图像灰度值的动态范围。
图像增强技术主要有两种方法空间域法和频率域法空间域方法主要是在空间域内对图像像素直接运算处理频率域方法就是在图像的某种变换域对图像的变换值进行运算如先对图像进行付立叶变换再对图像的频谱进行某种计算如滤波等最后将计算后的图像逆变换到空间域本章首先讨论直方图修正方法然后介绍各种滤波技术。
7.1直方图修正许多图像的灰度值是非均匀分布的其中灰度值集中在一个小区间内的图像是很常见的。
直方图均衡化是一种通过重新均匀地分布各灰度值来增强图像对比度的方法。
经过直方图均衡化的图像对二值化阈值选取十分有利一般来说直方图修正能提高图像的主观质量因此在处理艺术图像时非常有用。
直方图修正的一个简单例子是图像尺度变换把在灰度区间ba内的像素点映射到zzk1区间一般情况下由于曝光不充分原始图像灰度区间ba常常为空间zzk1的子空间此时将原区间内的像素点z映射成新区间内像素点z的函数表示为zzzbazazk1171上述函数的曲线形状见图51a上述映射关系实际上将ba区间扩展到区间zzk1上使曝光不充分的图像黑的更黑白的更白。
如果图像的大多数像素灰度值分布在区间ba则可以使用7.2式所示的映射函数bzzazzbzazazabzzzkk11172若要突出图像中具有某些灰度值物体的细节而又不牺牲其它灰度上的细节可以采用分段灰度变换使需要的细节灰度值区间得到拉伸不需要的细节得到压缩以增强对比度当然也可以采用连续平滑函数进行灰度变换。
这一方法存在的问题是当直方图被延伸后所得到的新直方图并不均匀也就是说各灰度值所对应的像素数并不相等因此更好的方法应该是既能扩展直方图又能使直方图真正地呈现均匀性如果预先设定灰度值分布那么就可以用下面的方法假定pi是原直方图中在灰度级zi上的像素点的数目iq是要得到的直方图在灰度级zi上的像素点的数目从原直方图的左边起找到灰度值k1使得111111kiikiipqp73灰度级1211...kzzz上的像素点将映射到新图像的灰度级为z1的像素点上现在求灰度值k2使得2212111kiikiipqqp74下一区间像素值121...kkzz被映射到灰度级z2上重复这一过程直到原始图像的所有灰度值都得到处理在那里原始图像对比度很弱原因是灰度值分布在一小区间内直方图均衡化通过映射灰度值来逼近均匀分布从而改善了对比度但是这一方法在均衡化后的直方图中仍然留下了间隙除非输入图像中具有同一灰度级的像素点在输出图中被延伸至几个灰度级如果直方图被延伸则在原始图像中具有相同灰度值的像素点在新的图像中可能会被延伸成不同的灰度值最简便的方法就是为相同灰度值的每一个像素点分配一个随机的输出值为了把像素点均匀地分布在n个输出值11...nkkkqqq的范围内假定使用一个随机数发生器其产生的随机数均匀地分布在01内输出的像素点标号可以由随机数r通过计算公式rnk得到换句话说对每一次决策抽出一个随机数乘以区间内的输出值数目n后四舍五入取整最后将这一偏移量加到最低标号k上7.2图像线性运算许多图像处理系统都可以用一个线性系统作为模型输入线性系统输出xygxy对于线性系统当系统输入是一个中心在原点的脉冲xy时输出gxy就是系统的脉冲响应此外如果系统响应与输入脉冲的中心位置无关则该系统称为空间不变系统对于线性系统当系统输入是一个中心在原点的脉冲xy时输出gxy就是系统的脉冲响应此外如果系统响应与输入脉冲的中心位置无关则该系统称为空间不变系统输入空间不变线性系统输出00yyxx00yyxxg线性空间不变系统LinearSpaceInvariantLSI完全能用其脉冲响应来描述输入LSI系统输出fxygxyhxy其中fxy和hxy是输入和输出图像上面的系统必须满足关系式2121yxhbyxhayxfbyxfa其中fxy1和fxy2是输入图像hxy1和hxy2是对应于fxy1和fxy2的输出图像a和b是常系数比例因子对这样的系统其输出hxy可以用输入fxy与其脉冲响应gxy的卷积来定义.ydxdyyxxgyxfyxgyxfyxh75图像域的卷积对应于频率域的乘积因此对于图像域中非常费时的大滤波器卷积若使用快速付立叶变换fastfouriertransformFFT可以大大地提高计算效率FFT是许多图像处理应用领域里十分重要的方法但是在机器视觉中由于大多数算法是非线性的或空间可变的因此不能使用付立叶变换方法对于视觉模型为线性的、空间不变的系统由于滤波尺度很小使用快速付立叶变换几乎得不到什么益处因此在视觉预处理阶段通常使用线性滤波器如平滑滤波器等来完成图像时域卷积73线性滤波器图像常常被强度随机信号也称为噪声所污染一些常见的噪声有椒盐SaltPepper噪声、脉冲噪声、高斯噪声等椒盐噪声含有随机出现的黑白强度值而脉冲噪声则只含有随机的白强度值正脉冲噪声或黑强度值负脉冲噪声与前两者不同高斯噪声含有强度服从高斯或正态分布的噪声高斯噪声是许多传感器噪声的很好模型例如摄像机的电子干扰噪声ab图2被高斯噪声所污染的图像a原始图像b高斯噪声线性平滑滤波器去除高斯噪声的效果很好且在大多数情况下对其它类型的噪声也有很好的效果。
线性滤波器使用连续窗函数内像素加权和来实现滤波。
特别典型的是同一模式的权重因子可以作用在每一个窗口内也就意味着线性滤波器是空间不变的这样就可以使用卷积模板来实现滤波。
如果图像的不同部分使用不同的滤波权重因子且仍然可以用滤波器完成加权运算那么线性滤波器就是空间可变的。
任何不是像素加权运算的滤波器都属于非线性滤波器。
非线性滤波器也可以是空间不变的也就是说在图像的任何位置上可以进行相同的运算而不考虑图像位置或空间的变化。
下面主要介绍两种线性滤波器均值滤波器和高斯滤波器。
7.4非线性滤波均值滤波和高斯滤波运算的主要问题是有可能模糊图像中的尖锐不连续部分两种非线性滤波算法中值滤波和边缘保持滤波算法可以避免以上问题。
8结论在图像的各个领域中如医学影像、生物识别、视频监控等图像预处理都是必需的。
事实上图像预处理算法的灵活度、复杂度、对图像处理芯片资源的占用度以及处理时间的长度将直接对整个系统运行产生举足轻重的影响。
因此图像预处理是一项艰巨而又关键的任务直接决定了后续图像处理与分析的准确性和便捷性。
