图像增强-图像锐化

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图像锐化主要影响图像中的低频分量,不影响图像中的高频分量。


图像锐化的主要目的有两个:


1.增强图像边缘,使模糊的图像变得更加清晰,颜色变得鲜明突出,图像的质量有所改善,产生更适合人眼观察和识别的图像;


2.希望通过锐化处理后,目标物体的边缘鲜明,以便于提取目标的边缘、对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取等,进一步的图像理解与分析奠定基础。


图像锐化一般有两种方法:


1.微分法


2.高通滤波法


这里主要介绍一下两种常用的微分锐化方法:梯度锐化和拉普拉斯锐化。


注意:由于锐化使噪声受到比信号还要强的增强,所以要求锐化处理的图像有较高的信噪比;否则,锐化后的图像的信噪比更低。


1.梯度锐化


基本理论


邻域平均法或加权平均法可以平滑图像,反过来利用对应的微分算法可以锐化图像。微分算法是求信号的变化率,有加强高频分量胡作用,从而使图像轮廓清晰。


由于图像模糊胡实质是图像受到平均或积分运算造成的,所以为了把图像中任何方向伸展的边缘肯模糊的轮廓变得清晰,可以对图像进行逆运算如微分运算,从而使图像清晰化。


在图像处理中,一阶微分是通过梯度算法来实现的,对于一幅图像用函数f(x,y)表示,定义在f(x,y)在点(x,y)处的梯度是一个矢量,定义为:



捕获


梯度的方向在函数f(x,y)最大变化率的方向上,梯度的幅度G[f(x,y)]可以由以下公式算出:



捕获


由上式可知:梯度的数值就是f(x,y)在其最大变化率方向上的单位距离所增加的量。


对于数字图像而言,微分可用差分来近似。因此上式可以写成:



捕获


为了便于编程和提高运算速度,在计算精度允许的情况下,可采用绝对差算法近似为: