圖像的點(diǎn)運(yùn)算主要用于改變一副圖像的灰度分布范圍。操作對(duì)象是單個(gè)像素值，輸出像素值只與輸入像素值有關(guān)。
灰度直方圖
橫坐標(biāo)表示圖像的灰度值，取值為0~255
縱坐標(biāo)表示出現(xiàn)次數(shù)的多少貨概率的高低。
matlab中，函數(shù)imhist()來(lái)獲得灰度直方圖。imhist(I, n) n可指定灰度級(jí)數(shù)。
[counts1, x] = imhist(…）
返回值counts為直方圖的數(shù)據(jù)向量，counts(i)表示第i個(gè)灰度區(qū)間中的像素?cái)?shù)目。
stem()函數(shù)繪制針形圖。
圖像灰度化方法
- 平均值法：每個(gè)像素的值為RGB三個(gè)分量的平均值
- 最大值法：每個(gè)像素的值為RGB三個(gè)分量的最大值
- 加權(quán)平均值法：基于紅綠藍(lán)三個(gè)分量不同的權(quán)值，然后相加。
R=G=B=0.299R+0.587G+0.114B為最合理的灰度圖像
利用r = a(:,:,1);即可提取出R色彩灰度圖。GB同理。
灰度線性變換
灰度線性變換，就是將圖像的像素值通過(guò)指定的線性函數(shù)進(jìn)行變換，以此增強(qiáng)或者減弱圖像的灰度。
g(x,y) = k·f(x,y) + d
- k>1時(shí)
此時(shí)用于增加圖像對(duì)比度，圖像的像素值在變換后全部增大，整體顯示效果增強(qiáng)。 - k=1時(shí)
此時(shí)用于調(diào)節(jié)圖像亮度。通過(guò)改變d值來(lái)達(dá)到增加或者減少圖像亮度的目的。 - 0<k<1時(shí)
此時(shí)效果與k>1時(shí)恰恰相反，圖像的對(duì)比度和整體效果都被削弱了。 - k<0時(shí)
這種情況下，原始圖像中較亮的區(qū)域會(huì)變暗，較暗的區(qū)域變量，若k=-1, d=255則可以實(shí)現(xiàn)反色效果。
matlab對(duì)于矩陣計(jì)算有著先天的優(yōu)勢(shì)，如果換一種環(huán)境，則需要優(yōu)化處理方法。由于256中取值只對(duì)應(yīng)256種變換結(jié)果，可使用灰度映射表的方法，對(duì)所有灰度取值提前進(jìn)行變換運(yùn)算，并將結(jié)果保存在一個(gè)大小為256的數(shù)組中，提高效率。
灰度非線性變換
灰度對(duì)數(shù)變換
基本形式為：
y=log(1+x)/b
函數(shù)圖見p43
對(duì)數(shù)變換擴(kuò)展低灰度值而壓縮高灰度值，讓圖像灰度分布更加符合人的視覺特征?？梢栽黾訄D像暗部的細(xì)節(jié)。
灰度冪次變換
基本表達(dá)式為：
y = cx^r
當(dāng)指數(shù)稍大時(shí)，如r>=2時(shí)，變換曲線趨近于一條垂直線，產(chǎn)生的圖像近乎全黑，故實(shí)際引用時(shí)會(huì)是它們?nèi)≈翟?和1之間。
y=255c(x/255)^r 修改變換公式，使x和y取值在0~255之間
- r<1時(shí)，擴(kuò)展低灰度值，壓縮高灰度值，圖像變亮
- r>1時(shí)，擴(kuò)展高灰度級(jí)，壓縮低灰度級(jí)，圖像變暗
冪次賓歡常用于顯示設(shè)備的伽瑪校正中。
matlab自帶灰度變換基本函數(shù)imadjust()
%將low_in到high_in之間的值映射到low_out到high_out之間的值。
%默認(rèn)均為[0 1],如果取為[0 1],[1 0]即可實(shí)現(xiàn)反色效果.
%gamma用于調(diào)整曲線形狀，見p46
灰度指數(shù)變換
基本表達(dá)式為
y = b^(c(x-a))-1
指數(shù)變換擴(kuò)展圖像高灰度級(jí)，壓縮低灰度級(jí)。
灰度拉伸
灰度拉伸為改變圖像對(duì)比度的常用方法。
其與線性變換類似，不過(guò)采用的是分段線性變換。
通常用兩個(gè)控制點(diǎn)(x1,y1),(x2,y2)分三段實(shí)現(xiàn)灰度拉伸。
中間線段斜率大于1，可以提高圖像的對(duì)比度；小于1降低對(duì)比度。
若x1=x2,y1=0,y2=255,將產(chǎn)生一個(gè)二值圖像。
見p51
由此觀之，imadjust()的兩個(gè)參數(shù)，low_in與high_in即為x1,x2; low_out與high_out即為y1,y2。用此函數(shù)可以輕松實(shí)現(xiàn)灰度拉伸。
灰度均衡
對(duì)于連續(xù)的灰度密度函數(shù)，均衡公式為：
離散型的灰度均衡公式為
DB表示轉(zhuǎn)化后的灰度值，DA是轉(zhuǎn)化前的灰度值，Hi表示第i級(jí)的像素個(gè)數(shù)，A0為像素總數(shù)。
matlab中用histeq()函數(shù)實(shí)現(xiàn)灰度均衡化
直方圖的規(guī)定化
規(guī)定化即為獲得具有制定直方圖的輸出圖像。又稱直方圖匹配。
實(shí)現(xiàn)過(guò)程為現(xiàn)將原圖做均衡化，
再將匹配圖像也做均衡處理，兩者便相等，再求得反函數(shù)，可得：
z = F-1(s)=F-1[T(r)]
帶入原圖像素r即可獲得輸出圖像。
matlab中應(yīng)用J = histeq(I, hgram)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
可將J變?yōu)橐詇gram為直方圖的圖像。
以上內(nèi)容來(lái)自《數(shù)字圖像處理：原理與實(shí)踐（matlab版）》左飛著，電子工業(yè)出版社。此為學(xué)習(xí)筆記。
