表一个像素点。矩阵可以是双精度类型,其值域为[0,1];也可以为uint8类型,其数据范围为[0,255]。矩阵的每个元素代表不同的亮度或灰度级。
(3) 二进制图像
二进制图像中,每个点为两离散值中的一个,这两个值代表开或关。二进制图像保存在一个由二维的由0(关)和1(开)组成的矩阵中。从另一个角度讲,二进制图像可以看成为一个仅包括黑与白的灰度图像,也可以看作只有两种颜色的索引图像。
二进制图像可以保存为双精度或uint8类型的双精度数组,显然使用uint8类型更节省空间。在图像处理工具箱中,任何一个返回二进制图像的函数都是以uint8类型逻辑数组来返回的。
(4) RGB图像
与索引图像一样,RGB图像分别用红,绿,蓝三个亮度值为一组,代表每个像素的颜色。与索引图像不同的是,这些亮度值直接存在图像数组中,而不是存放在颜色图中。图像数组为M*N*3,M,N表示图像像素的行列数。
3 利用MATLAB增强图像清晰度
图像增强是一类基本的图像处理技术,其目的是对图像进行加工,以得到对具体应用来说视觉效果更好、更有用的图像。这里的好和有用要因具体的应用目的和要求而异,并且所需的具体增强技术也可不同。
目前常用的增强技术根据其处理所进行的空间不同,可分为基于图像域的方法和基于变化域的方法。第一类,直接在图像所在的空间进行处理,也就是在像素组成的空间里直接对像素进行操作;第二类,在图像的变化域对图像进行间接处理[7]。
空域增强方法可表示为:g(x,y)=EH[f(x,y)]。
其中f(x,y)和g(x,y)分别为增强前后的图像,EH代表增强操作。
3.1 空域变换增强
3.1.1 增强对比度
增强对比度实际是增强原图像的各部分的反差。实际中往往是通过原图中某两个灰度值之间的动态范围来实现的(如图3-1)。
图3-1 增强对比度
在图3-1中可以看出,通过变换可以使原图的较高的和较低的灰度值的动态
范围减小了,而原图在二者之间的动态范围增加了,从而其范围的对比度增加了
[8]
。
MATLAB代码所示: X1=imread('pout.tif'); figure,imshow(X1) f0=0;g0=0; f1=70;g1=30; f2=180;g2=230; f3=255;g3=255; r1=(g1-g0)(f1-f0); b1=g0-r1*f0; r2=(g2-g1)(f2-f1); b2=g1-r2*f1; r3=(g3-g2)(f3-f2);
b3=g2-r3*f2; [m,n]=size(X1); X2=double(X1); for i=1:m for j=1:n f=X2(i,j); g(i,j)=0; if(f>=0)&(f<=f1) g(i,j)=r1*f+b1; elseif (f>=f1)&(f<=f2) g(i,j)=r2*f+b2; elseif (f>=f2)&(f<=f3) g(i,j)=r3*f+b3; end end end
figure,imshow(mat2gray(g)) 图像处理图示(如图3-2和图3-3):
图3-2 原图 图3-3增强对比度所得图像
3.1.2 图像求反
对图像求反是将原来的灰度值翻转,简单的说就是使黑变白,使白变黑。 普通的黑白底片和照片就是这样的关系。具体的变换就是将图像中每个像素的灰度值根据变换曲线进行映射[5]。 MATLAB代码所示: X1=imread('pout.tif'); f1=200; g1=256; k=g1f1; [m,n]=size(X1); X2=double(X1); for i=1:m for j=1:n f=X2(i,j); g(i,j)=0; if(f>=0)&(f<=f1) g(i,j)=g1-k*f; else g(i,j)=0; end end end
figure,imshow(mat2gray(g)) 图像处理图如图3-4所示:
图3-4 图像求反后
3.2 空域滤波增强
一般情况下,像素的邻域比该像素要大,也就是说这个像素的邻域中除了本身以外还包括其他像素。在这种情况下,g(x,y)在(x,y)位置处的值不仅取决于f(x,y)在以(x,y)为中心的邻域内所有的像素的值[8]。如仍以s和t分别表示f(x,y)在(x,y)位置处的灰度值,并以n(s)代表f(x,y)在(x,y)邻域内像素的灰度值,则 t=EA[s,n(s)]。
为在邻域内实现增强操作,常可利用模板与图像进行卷积。每个模板实际上是一个二维数组,其中各个元素的取值定了模板的功能,这种模板操作也称为空域滤波。
3.2.1 基本原理
空域滤波可分为线形滤波和非线形滤波两类。 线形滤波器的设计常基于对傅立叶变换的分析。 非线形空域滤波器则一般直接对邻域进行操作。
另外各种滤波器根据功能又主要分成平滑滤波和锐化滤波。平滑可用低通来实现,锐化可用高通来实现。
平滑滤波器:它能减弱或消除傅立叶空间的高频分量,但不影响在低频分量。因为高频分量对应图像中的区域边缘等灰度值具有较大较快变化的部分,滤波器