遥感图像及其增强.ppt

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1、遥感图像及其增强遥感图像及其增强张超张超信息与电气工程学院信息与电气工程学院中国农业大学中国农业大学24 一月一月 2023主要内容遥感图像特点遥感图像特点遥感图像格式遥感图像格式遥感图像增强遥感图像增强 点增强点增强 领域增强（空间域）领域增强（空间域）p 低通滤波低通滤波p 高通滤波高通滤波遥感图像与普通图像区别？遥感图像与其它图像区别遥感图像与其它图像区别1、对象不同、对象不同2、拍摄方式不同（遥感影像有详细的图像获、拍摄方式不同（遥感影像有详细的图像获取参数）取参数）3、采用波段及其范围不同、采用波段及其范围不同4、遥感图像有、遥感图像有3+1种分辨率种分辨率5、遥感图像经过几何校正后

2、，具有地理坐标、遥感图像经过几何校正后，具有地理坐标系系6、遥感影像一般采用非压缩或无损压缩方式、遥感影像一般采用非压缩或无损压缩方式存储，特别是定量遥感的图像存储，特别是定量遥感的图像图像图像的特征的特征包括图像的自然特征和人工特征包括图像的自然特征和人工特征自然特征包括：自然特征包括：光谱特征：不同类型的地物在各个波段的数字光谱特征：不同类型的地物在各个波段的数字成像，就构成了数字图像的光谱特征。成像，就构成了数字图像的光谱特征。几何特征：包括图像的几何分辨率、图像的纹几何特征：包括图像的几何分辨率、图像的纹理结构及图像的几何形状理结构及图像的几何形状时相特征：在不同时间获得的同一地区各图

3、像时相特征：在不同时间获得的同一地区各图像之间存在的差异。之间存在的差异。图像的人工特征图像的人工特征即以自然特征为基础，人为定义的某些特性或参数即以自然特征为基础，人为定义的某些特性或参数1 统计特征（图像某一波段的最大值、最小值、均值、统计特征（图像某一波段的最大值、最小值、均值、标准差等）标准差等）2 直方图特征（某一波段的直方图分布，见下张幻灯直方图特征（某一波段的直方图分布，见下张幻灯片）片）3 灰度边缘特征（反映了图像中目标对象所占的面积灰度边缘特征（反映了图像中目标对象所占的面积大小和形状）大小和形状）4 线和角点特征（道路和河流等线状地物，角点代表线和角点特征（道路和河流等线状

4、地物，角点代表的局部结构关系不因视角而改变，图像几何校正的局部结构关系不因视角而改变，图像几何校正/配准中有用）配准中有用）5 纹理描述特征，图像局部不规则而在宏纹理描述特征，图像局部不规则而在宏观上有规律的特性称为纹理特性观上有规律的特性称为纹理特性以统计等方法计算的各种纹理测度以统计等方法计算的各种纹理测度图像统计直方图图像统计直方图图像直方图的定义（图像直方图的定义（1）一个灰度级别在范围一个灰度级别在范围0，L-1的的数字图像的直方图是一个离散函数数字图像的直方图是一个离散函数p(rk)=nk/nn是数字图像的是数字图像的像素总数像素总数nk是数字图像中第是数字图像中第k个灰度级的像素

5、总数个灰度级的像素总数rk是第是第k个灰度级，个灰度级，k=0,1,2,L-1图像及其直方图示例图像及其直方图示例直方图定义（直方图定义（2）一个灰度级别在范围一个灰度级别在范围0，L-1的的数字图像的直方图是一个离散函数数字图像的直方图是一个离散函数p(rk)=nk由于由于rk的增量是的增量是1，直方数可表示为：，直方数可表示为：p(k)=nk即，图像中不同灰度级像素出现的次数即，图像中不同灰度级像素出现的次数两种图像直方图定义的比较两种图像直方图定义的比较p(rk)=nk/n （第一种定义（第一种定义）p(rk)=nk （第二种定义）（第二种定义）第一种定义优点第一种定义优点使函数值正则化

6、到使函数值正则化到0,1区间，成为区间，成为实数函数实数函数函数值的范围与数素的总数无关函数值的范围与数素的总数无关给出灰度级给出灰度级rk在图像中出现的概率密在图像中出现的概率密度的统计度的统计不同图像直方图对比不同图像直方图对比直方图用途：评价图像质量直方图用途：评价图像质量图像直方图谷做为灰度阈值可以得到合图像直方图谷做为灰度阈值可以得到合理的物体的边界理的物体的边界直方图用途：图像分割直方图用途：图像分割图像边界阈值选择图像边界阈值选择遥感遥感数字图像的存储格式数字图像的存储格式基本图像格式基本图像格式:BMPTIFFJPEG遥感图像存储方式遥感图像存储方式:BSQBIPBIL数字图像

7、存储数字图像存储图像描述信息图像描述信息一般以结构或类来描述一般以结构或类来描述主要包括：宽、高等主要包括：宽、高等图像数据图像数据数组数组顺序存放的连续数据顺序存放的连续数据BMPheadData图像的表示图像的表示:计算机表示计算机表示headData头和数据分别在两个文件中头和数据分别在两个文件中ENVI图像格式typedef struct tagBITMAPFILEHEADER /bmfh WORD bfType;/图像类型图像类型BMP DWORD bfSize;/图像大小。图像大小。WORD bfReserved1;WORD bfReserved2;DWORD bfOffBits;

8、/数据偏移量。数据偏移量。BITMAPFILEHEADER;BMP图像的描述信息图像的描述信息BMP图像文件包括：文件头；信息头；图像数据三部分图像文件包括：文件头；信息头；图像数据三部分文件头文件头图像的表示图像的表示:计算机表示计算机表示BMP图像的描述信息图像的描述信息-信息头信息头typedef struct tagBITMAPINFOHEADER/bmih DWORD biSize;/数据结构的尺寸数据结构的尺寸 LONG biWidth;/位图以象素为单位的宽。位图以象素为单位的宽。LONG biHeight;/位图以扫描行为单位的高位图以扫描行为单位的高 WORD biPlane

9、s;/目标设备的平面数，必须为目标设备的平面数，必须为1 WORD biBitCount /每一个色平面象素的位数每一个色平面象素的位数1、4 DWORD biCompression;/压缩类型。压缩类型。BI_RGB,BI_REL4 DWORD biSizeImage;/图像以字节为单位的尺寸图像以字节为单位的尺寸 LONG biXPelsPerMeter;/x方向的分辨率方向的分辨率dpm LONG biYPelsPerMeter;/y方向的分辨率方向的分辨率dpm DWORD biClrUsed;/实际使用色彩数实际使用色彩数 DWORD biClrImportant;/重要色彩数重要色

10、彩数 BITMAPINFOHEADERBMP文件中的图像数据文件中的图像数据图像阵列记录了图像的每一个像素图像阵列记录了图像的每一个像素值，在生成图像文件时，值，在生成图像文件时，Windows从位图的左下角开始，从左到右从从位图的左下角开始，从左到右从下到上，将图像的像素值一一记录下到上，将图像的像素值一一记录下来。下来。图像阵列有压缩和非压缩两种存储图像阵列有压缩和非压缩两种存储格式。格式。基本图像格式基本图像格式-TIFFTIFF是Tag Image File Format的缩写，是由Aldus公司和Microsoft公司共同开发设计的图像文件格式。TIFF图像文件主要由三部分组成：文件

11、头、标识信息区和图像数据区由于应用了标识的功能，TIFF图像文件才能够实现多幅图像（多波段）的存储TIFF文件的特点文件的特点善于应用指针的功能，可以存储多幅图像善于应用指针的功能，可以存储多幅图像文件内数据区没有固定的排列顺序，只规定文文件内数据区没有固定的排列顺序，只规定文件头必须在文件前端，对于标识信息区和图像件头必须在文件前端，对于标识信息区和图像数据区在文件中可以随意存放数据区在文件中可以随意存放可以制定私人用的标识信息可以制定私人用的标识信息除了除了RGB模式外，模式外，TIFF图像文件还能够接受图像文件还能够接受CMYK等多种不同的图像模式等多种不同的图像模式可以存储多份调色板数

12、据，调色板的数据类型可以存储多份调色板数据，调色板的数据类型和排列顺序较为特殊和排列顺序较为特殊能提供多种不同的压缩数据的方法，便于使用能提供多种不同的压缩数据的方法，便于使用者选择者选择图像数据可以分割成几个部分分别存档图像数据可以分割成几个部分分别存档JEPGJPEG（Joint Photographic Experts GROUP）是由）是由国际标准组织（国际标准组织（ISO：International Standardization Organization）和国际电话电报）和国际电话电报咨询委员会（咨询委员会（CCITT Consultation Committee of the I

13、nternational Telephone and Telegraph）为）为静态图像所建立的第一个国际图像压缩标准静态图像所建立的第一个国际图像压缩标准MPEG（连续帧）（连续帧）JPEG压缩流程压缩流程符号符号解码器解码器DCT逆向变换逆向变换DCT正向变换正向变换量化器量化器符号符号编码器编码器构造构造8x8的子图的子图合成合成8x8的子图的子图输入图像输入图像NxN压缩图像压缩图像压缩的图像压缩的图像解压图像解压图像颜色空间颜色空间转换转换零偏置零偏置转换转换颜色空间颜色空间转换转换零偏置零偏置转换转换遥感图像存储格式遥感图像存储格式1、BSQ（Band Sequential）格式）

14、格式按图像的波段顺序存储，每个波段以像元的行列号按图像的波段顺序存储，每个波段以像元的行列号排列排列2、BIL（Band Interleaved by line）格式）格式按波段顺序相间的排列各行像元数据。按波段顺序相间的排列各行像元数据。3、BIP（Band Interleaved by Pixel）格式）格式按波段顺序相间的排列各列像元数据按波段顺序相间的排列各列像元数据B1B2B3B1B2B3B1 B2 B3BSQBILBIP遥感遥感图像的增像的增强处理理遥感图像增强处理的目的遥感图像增强处理的目的改善图像的质量，提高图像目视效果，改善图像的质量，提高图像目视效果，突出所需要的信息，为进

15、一步遥感目突出所需要的信息，为进一步遥感目视判读做预处理工作视判读做预处理工作例如：图像对比度不够，图像有噪声、例如：图像对比度不够，图像有噪声、图像边界模糊等图像边界模糊等具体讲：改善图像的灰度等级，提高具体讲：改善图像的灰度等级，提高图像的对比度，平滑滤波消除噪声，图像的对比度，平滑滤波消除噪声，突出地物对象边缘等突出地物对象边缘等遥感图像增强分类遥感图像增强分类空间增强空间增强点运算点运算线性变换；非线性变换；直方图调整线性变换；非线性变换；直方图调整邻域运算：图像平滑钝化；图像锐邻域运算：图像平滑钝化；图像锐化化频率域增强频率域增强图像平滑图像平滑图像锐化图像锐化 图像增强图像增强:点

16、运算增强点运算增强点运算点运算灰度级变换增强灰度级变换增强灰度级变换特点灰度级变换特点获取变换函数的方法获取变换函数的方法固定函数、交互样点插值固定函数、交互样点插值灰度级变换的应用灰度级变换的应用亮度调整、对比度拉伸、亮度调整、对比度拉伸、密度分割密度分割灰度级变换的分析灰度级变换的分析点运算（点运算（point operation）特点）特点对于一幅输入图像，经过点运算后，产生对于一幅输入图像，经过点运算后，产生的输出图像的灰度值仅由相应输入像素点的输出图像的灰度值仅由相应输入像素点的灰度值决定，与周围像素不发生直接联的灰度值决定，与周围像素不发生直接联系系点运算又称为对比度增强、对比度拉

17、伸或点运算又称为对比度增强、对比度拉伸或灰度变换灰度变换包括：线性变换，非线性变换（包括直方包括：线性变换，非线性变换（包括直方图调整）图调整）线性变换线性变换线性变换；分段线性变换线性变换；分段线性变换 y=ax+b255021623255023150输入输出输入输出50150255非线性变换非线性变换指数变换指数变换 y=beax+c对数变换对数变换 y=blog(ax+1)+c 图像增强图像增强:点运算增强点运算增强获取取变换函数的方法（函数的方法（1）固定函数：指数函数、正弦函数、分段固定函数：指数函数、正弦函数、分段线性方程、性方程、对数函数，如数函数，如显示傅立叶的示傅立叶的s=c

18、 log(1+|r|)2550255142021623 图像增强图像增强:点运算增强点运算增强获取取变换函数的方法（函数的方法（2）交互交互样点插点插值用用过点的三次点的三次样条插条插值曲曲线，获得得变换函数函数Photoshop软件调整图软件调整图像像 图像增强图像增强:点运算增强点运算增强灰度级变换的应用（灰度级变换的应用（1）亮度调整亮度调整加亮、减暗图像加亮、减暗图像25512825521825512825532加亮减暗 图像增强图像增强:点运算增强点运算增强灰度灰度级变换的的应用（用（2）对比度拉伸比度拉伸提高、降低提高、降低对比度比度255482550255128255142218

19、0降低部分提高 图像增强图像增强:点运算增强点运算增强灰度灰度级变换的的应用（用（2）提高提高对比度比度通常通通常通过直方直方图得到两个拐点的位置得到两个拐点的位置降低降低对比度比度降低降低对比度一般用于比度一般用于输出出设备的灰度的灰度级小于小于输入入图像的灰度像的灰度级的情况，如在的情况，如在8位的位的计算机屏幕算机屏幕上上显示示11位的位的卫星影像星影像时。图像增强图像增强:点运算增强点运算增强灰度灰度级变换的的应用（用（2）局部提高、局部降低局部提高、局部降低对比度比度大于大于45度提高；小于度提高；小于45度降低度降低255482550255128255142196021623线性非

20、线性 图像增强图像增强:点运算增强点运算增强灰度灰度级变换的的应用（用（3）灰度灰度级切片（密度分割，彩色切片（密度分割，彩色编码（伪彩彩色）色）255482550134176密度分割密度分割 density slice 所谓密度分割将图像的象元按灰度进行归所谓密度分割将图像的象元按灰度进行归类，归类函数可用以下函数曲线表示：类，归类函数可用以下函数曲线表示：i2550密度分割后伪彩色处理密度分割后伪彩色处理分割后各类图斑用不同颜色表示出来，以分割后各类图斑用不同颜色表示出来，以示区别。这种处理又称作伪彩色（颜色查示区别。这种处理又称作伪彩色（颜色查找表）处理。密度分割的关键是确定像元找表）处

21、理。密度分割的关键是确定像元灰度分割的阈值。灰度分割的阈值。直方图调整直方图调整直方图均衡化直方图均衡化直方图规定化（直方图匹配）直方图规定化（直方图匹配）直方图均衡化直方图均衡化一种调节图像对比度质量的算法一种调节图像对比度质量的算法使用的方法是灰度级变换：使用的方法是灰度级变换：s=T(r)将原图像的直方图通过变换函数变换为均匀的将原图像的直方图通过变换函数变换为均匀的直方图；直方图；然后按均匀直方图修改原图像；然后按均匀直方图修改原图像；最终获得一幅灰度均匀分布的新图像。最终获得一幅灰度均匀分布的新图像。直方图均衡化示意直方图均衡化示意直方图均衡化步骤直方图均衡化步骤1、统计原图像每一灰

22、度级的像元数和累积像元数、统计原图像每一灰度级的像元数和累积像元数2、根据如下变换函数式计算每一灰度级、根据如下变换函数式计算每一灰度级xa均衡化均衡化后对应的新值，并四舍五入取整，得到新的灰度后对应的新值，并四舍五入取整，得到新的灰度级级xb L-1为变换后灰度级为变换后灰度级 N为像素总个数为像素总个数3、以新值替代原灰度值，形成均衡化后的新图像、以新值替代原灰度值，形成均衡化后的新图像4、根据原图像像元统计值对应找到新图像像元统、根据原图像像元统计值对应找到新图像像元统计值，做出新直方图计值，做出新直方图直方图规定化直方图规定化(匹配匹配)直方图规定化是指使一幅图像的直方图变成规直方图规

23、定化是指使一幅图像的直方图变成规定形状的直方图，而对图像进行变换的增强方定形状的直方图，而对图像进行变换的增强方法法规定的直方图可以是规定的直方图可以是一幅图像的直方图一幅图像的直方图，通过，通过变换，使两辐图像的亮度变化规律尽可能的接变换，使两辐图像的亮度变化规律尽可能的接近近规定的直方图也可以是规定的直方图也可以是指定函数形式的直方图指定函数形式的直方图，从而使变换后图像的亮度变化尽可能的服从这从而使变换后图像的亮度变化尽可能的服从这种函数分布种函数分布在遥感在遥感图像镶嵌图像镶嵌以及以及融合融合中经常用到，又称为中经常用到，又称为直方图匹配直方图匹配直方图规定化直方图规定化直方图均衡化是

24、直方图规定化的桥梁直方图均衡化是直方图规定化的桥梁 图像增强图像增强:点运算增强点运算增强灰度灰度级变换的分析的分析灰度灰度级变换对层次的影响次的影响 由于由于变换是在有限个灰度是在有限个灰度级上上进行的，因行的，因此有此有时候会造成候会造成层次的次的丢失失 改改变图像原有的真像原有的真实的光的光谱响响应关系，使关系，使图像不能反映不同地像不能反映不同地类地物反射特性地物反射特性改改变图像像视觉效果，效果，对于遥感于遥感图像像计算机算机自自动分分类或者遥感定量分析一般不做或者遥感定量分析一般不做空域邻域增强空域邻域增强空域邻域卷积运算空域邻域卷积运算图像平滑去噪图像平滑去噪图像锐化图像锐化卷卷

25、 积积频域增强与空域模板增强的关系频域增强与空域模板增强的关系卷积的离散表达式，基本上可以理解为模板运算卷积的离散表达式，基本上可以理解为模板运算的数学表达方式的数学表达方式 M-1 N-1g(x,y)=f*h=f(m,n)h(x m,y n)m=0 n=0因此，卷积的冲击响应因此，卷积的冲击响应h(x,y)，被称为空域卷积模，被称为空域卷积模板，在模板相对原点是对称时成立板，在模板相对原点是对称时成立 图像增强图像增强:空域过滤器空域过滤器空域过滤器空域过滤器空域过滤器的基本概念空域过滤器的基本概念钝化（平滑）过滤器钝化（平滑）过滤器锐化过滤器锐化过滤器123456789 图像增强图像增强:

26、空域过滤空域过滤空域过滤处理的基本概念空域过滤处理的基本概念空域过滤及过滤器的定义空域过滤及过滤器的定义 使用空域模板进行的图像处理，被称使用空域模板进行的图像处理，被称为为空域过滤空域过滤。模板本身被称为。模板本身被称为空域过滤器空域过滤器 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤空域过滤分类空域过滤分类处理效果分类处理效果分类空域过滤器空域过滤器非线性过滤器非线性过滤器线性过滤器线性过滤器带通带通低通低通高通高通中值中值最小值最小值最大值最大值锐化过滤器锐化过滤器平滑过滤器平滑过滤器 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤线性过滤器的定义线性过滤器的定义线线性性过过滤滤器器是是线线性性系系统统和和频

27、频域域过过滤滤概概念念在在空空域域的的自自然然延延伸伸。其其特特征征是是结结果果像像素素值值的的计计算算由由下下列公式定义：列公式定义：R=w1z1+w2z2+wnzn其中：其中：wi i=1,2,n 是模板的系数是模板的系数 zi i=1,2,n 是被计算像素及其邻是被计算像素及其邻域像素的值域像素的值123456789 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤低通滤波器低通滤波器主要用途：主要用途：平滑图像、去除噪音平滑图像、去除噪音高通滤波器高通滤波器主要用途：主要用途：边缘增强、边缘提取边缘增强、边缘提取带通滤波器带通滤波器主要用途：主要用途：删除特定频率、增强中很少用删除特定频率、增强中很

28、少用 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤非线性过滤器的定义非线性过滤器的定义使用模板进行计算，结果值直接取决于像素邻使用模板进行计算，结果值直接取决于像素邻域的值，而域的值，而不不使用如下乘积和的计算使用如下乘积和的计算:R=w1z1+w2z2+wnzn中值滤波中值滤波主要用途：主要用途：平滑图像、去除噪音平滑图像、去除噪音计算公式：计算公式：R=midzk|k=1,2,9 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤最大值滤波，去除胡椒噪声（暗）最大值滤波，去除胡椒噪声（暗）主要用途：主要用途：寻找最亮点寻找最亮点计算公式：计算公式：R=max zk|k=1,2,9最小值滤波：去除盐噪声（亮）最小值滤

29、波：去除盐噪声（亮）主要用途：主要用途：寻找最暗点寻找最暗点计算公式：计算公式：R=min zk|k=1,2,9123456789一般用中值滤波，最大值，最小值很少用一般用中值滤波，最大值，最小值很少用 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤平滑过滤器平滑过滤器平滑过滤器的主要用途平滑过滤器的主要用途低通空域滤波低通空域滤波中值滤波中值滤波 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤平滑过滤器的主要用途平滑过滤器的主要用途对图像处理前，删去无用的细小细节对图像处理前，删去无用的细小细节连接中断的线段和曲线连接中断的线段和曲线降低噪音降低噪音钝化处理，恢复过分锐化的图像钝化处理，恢复过分锐化的图像图像创艺（

30、阴影、软边、朦胧效果）图像创艺（阴影、软边、朦胧效果）图像增强图像增强:空域过滤空域过滤过滤器模板系数的设计过滤器模板系数的设计根据空域中低通冲激响应函数的图形根据空域中低通冲激响应函数的图形来设计模板的系数来设计模板的系数例如，选择例如，选择高斯函数高斯函数作为冲激函数作为冲激函数0 图像增强图像增强:空域过滤器空域过滤器设计模板系数的原则设计模板系数的原则1）大于）大于02）模板的和为）模板的和为1，所以下面的模板要除以，所以下面的模板要除以251111111111111111111111111模板大小一般为奇数33；55；770 空域滤波数字卷积实验以下图为例，试看卷积实验过程。10 1

31、0 11 11 1210 10 11 11 1210 11 11 11 1210 10 200 11 1211 11 11 12 1211 11 12 12 1210 10 13 11 12浅灰字 卷积模板元素值暗红 数字图像灰度值12 124 21 2 1 卷积模板（低通滤波器）10 10 10 11 1211 10 11 11 1211 12 35 23 1310 34 58 34 121123 35 23 1210 10 13 13 1210 10 13 11 12 滤波结果图 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤模板尺寸对过滤器效果的影响模板尺寸对过滤器效果的影响模板尺寸越大，图像越模糊

32、，图像细节丢失越模板尺寸越大，图像越模糊，图像细节丢失越多多低通空域滤波的缺点和问题低通空域滤波的缺点和问题图像处理的目的是去除噪音，但是，低通滤波图像处理的目的是去除噪音，但是，低通滤波在去除噪音的同时也钝化了边和尖锐的细节在去除噪音的同时也钝化了边和尖锐的细节 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤中值滤波中值滤波中值滤波的原理中值滤波的原理用模板区域内像素的中值，作为结果值用模板区域内像素的中值，作为结果值R=midzk|k=1,2,9强强迫迫突突出出的的亮亮点点（暗暗点点）更更象象它它周周围围的的值值，以以消除孤立的亮点（暗点）消除孤立的亮点（暗点）中值过滤器是非线性的中值过滤器是非线性的

33、 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤中值滤波算法的实现中值滤波算法的实现将模板区域内的像素排序，求出中值。将模板区域内的像素排序，求出中值。例如：例如：3x3的模板，第的模板，第5个是中值，个是中值，5x5的模板，第的模板，第13个是中值，个是中值，7x7的模板，第的模板，第25个是中值，个是中值，9x9的模板，第的模板，第41个是中值。个是中值。对于同值像素，连续排列。对于同值像素，连续排列。如（如（10，15，20，20，20，20，20，25，100）最终值最终值20 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤高效的排序算法很重要，如：高效的排序算法很重要，如：冒泡法排冒泡法排序序中值滤波算法的

34、特点中值滤波算法的特点在在去去除除噪噪音音的的同同时时，可可以以比比较较好好地地保保留边的锐度和图像的细节留边的锐度和图像的细节 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤锐化过滤器锐化过滤器锐化过滤器的主要用途锐化过滤器的主要用途高通滤波高通滤波微分过滤器微分过滤器 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤锐化过滤器的主要用途锐化过滤器的主要用途图像识别中，分割前的边缘提取图像识别中，分割前的边缘提取锐化处理模糊的图像锐化处理模糊的图像图像出图创艺（突出边界轮廓的图像）图像出图创艺（突出边界轮廓的图像）图像的目标识别、提取图像的目标识别、提取基于特征的遥感图像融合中，融合前特征增强基于特征的遥感图像融合中

35、，融合前特征增强 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤基本高通滤波基本高通滤波过滤器模板系数的设计过滤器模板系数的设计过滤器效果的分析过滤器效果的分析高通空域滤波的缺点和问题高通空域滤波的缺点和问题算法实现和提高效率算法实现和提高效率 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤过滤器模板系数的设计过滤器模板系数的设计根据空域中高通冲激响应函数的形状根据空域中高通冲激响应函数的形状来设计模板的系数来设计模板的系数0Laplace 图像增强图像增强:空域过滤器空域过滤器设计模板系数的原则设计模板系数的原则1）中心系数为正值，外围为负值）中心系数为正值，外围为负值2）系数之和为）系数之和为01-118-11-

36、111-11-111-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-18-1-1-1-1-1-1-1-1400-100-1 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤高通过滤器效果的分析高通过滤器效果的分析常常数数或或变变化化平平缓缓的的区区域域，结结果果为为0或或很很小小，图像整体很暗，亮度被降低了图像整体很暗，亮度被降低了在暗的背景上边缘被增强了在暗的背景上边缘被增强了图像的整体对比度降低了图像的整体对比度降低了计算时会出现负值，要进行相应处理计算时会出现负值，要进行相应处理 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤高通空域滤波的缺点和问题高通空域滤波的缺点和问题高通滤波在增强了边的同时，丢失了图高通

37、滤波在增强了边的同时，丢失了图像的层次和亮度（图像变暗）像的层次和亮度（图像变暗）图像增强图像增强:空域过滤空域过滤微分过滤器微分过滤器微分过滤器的原理微分过滤器的原理过滤器扩大因子及模板系数的设计过滤器扩大因子及模板系数的设计微分过滤器效果的分析微分过滤器效果的分析 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤微分过滤器的原理微分过滤器的原理均均值值产产生生钝钝化化的的效效果果，而而均均值值与与积积分分相相似似，由由此此而而联联想想到到，微微分分同同样样能能产产生生相相反反的的效效果果，即即锐锐化化的效果的效果在在图图像像处处理理中中应应用用微微分分最最常常用用的的方方法法是是计计算算梯梯度度。函数函

38、数f(x,y)在在(x,y)处的梯度为一个向量：处的梯度为一个向量：f=f/x,f/y 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤微分过滤器的原理微分过滤器的原理 计算这个向量的大小为：计算这个向量的大小为：f=mag(f)=(f/x)2+(f/y)21/2 考考虑虑一一个个3x3的的图图像像区区域域，z代代表表灰灰度度级级，上上式式在在点点z5的的值值可可用用数数字字方方式式近近似似。最最简简单单的的是是用用x方方向向的差（的差（z5 z6）和）和y方向的差（方向的差（z5 z8），组合为：），组合为：f (z5-z6)2+(z5-z8)21/2z2z8z5z3z9z6z1z7z4 图像增强图像增强

39、:空域过滤空域过滤微分过滤器的原理微分过滤器的原理用绝对值替换平方和平方根有：用绝对值替换平方和平方根有：f|z5-z6|+|z5-z8|另外一种使用交叉差来近似计算梯度：另外一种使用交叉差来近似计算梯度：f (z5-z9)2+(z6-z8)21/2 f|z5-z9|+|z6-z8|z2z8z5z3z9z6z1z7z4 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤微分过滤器模板系数设计微分过滤器模板系数设计Roberts交叉梯度算子交叉梯度算子Prewitt梯度算子梯度算子Sobel梯度算子梯度算子 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤微分过滤器模板系数设计微分过滤器模板系数设计Roberts交叉梯度算子

40、交叉梯度算子 f|z5-z9|+|z6-z8|梯度计算由两个模板组成，第一个求得梯度的第梯度计算由两个模板组成，第一个求得梯度的第一项，第二个求得梯度的第二项，然后求和，得一项，第二个求得梯度的第二项，然后求和，得到梯度。到梯度。两个模板称为两个模板称为Roberts 交叉梯度算子交叉梯度算子z2z8z5z3z9z6z1z7z401-10-1001 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤微分过滤器模板系数设计微分过滤器模板系数设计Prewitt梯度算子梯度算子3x3的梯度模板的梯度模板 f|(z7 +z8+z9)-(z1+z2+z3)|+|(z3 +z6+z9)-(z1+z4+z7)|z2z8z5z3z9z6z1z7z4-110-110-110000-1-1-1111 图像增强图像增强:空域过滤空域过滤微分过滤器模板系数设计微分过滤器模板系数设计Sobel梯度算子梯度算子3x3的梯度模板的梯度模板 f|(z7 +2z8+z9)-(z1+2z2+z3)|+|(z3 +2z6+z9)-(z1+2z4+z7)|z2z8z5z3z9z6z1z7z4-220-110-110000-1-1-2112本次课程结束下次课程讲遥感图像解译！