数字图像处理与分析基础
第六章 图像增强技术
黄爱民 安向京 骆力
中国水利水电出版社
新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材
ISBN7-5084-2930-3
数字图像处理与分析基础
第六章 图像增强
? 目的：改善图像的质量。
? 对某种具体的、特定的应用有益。
? 预处理
数字图像处理与分析基础
改善图像视觉效果的算子分类
? 1、对图像内容的敏感程度：
? 上下文无关：位置不变，参数确定
? 上下文有关：位置变化，参数由图像局部特征确
定
? 2、覆盖的运算面积：局部运算、整体运算
? 3、应用目标：清除噪声、增强特征
? 4、所属技术范畴：频域法、空域法、混合法
? 注意数据的对应关系
数字图像处理与分析基础
图 6-1 图像中 (x,y)点的 5*5邻域
x
算子 T作用的点
(x,y)及其邻域
y图像原点
图像 (x,y)
数字图像处理与分析基础
图像增强
? 6.1频域滤波
? 6.2点运算
? 6.3图像间算术和逻辑运算
? 6.4线性空域滤波
? 6.5非线性空域滤波
? 6.6彩色图像增强
? 6.7几何运算
数字图像处理与分析基础
需保留的频率分量,H(u,v)=1；
需抑制的频率分量,H(u,v)=0。
f(x,y) F(u,v) H(u,v)F(u,v) G(u,v) G(x,y)
FFT H(u,v) FFT-1
6.1频域滤波
)},(),({),( 1 vuFvuHFyxg ??
数字图像处理与分析基础
频域滤波流程
? （ 1）对输入图像进行中心移位变换：
用 (-1)x+y乘以原始图像 f(x,y)；
? （ 2）由（ 1）的结果计算相应的 DFT，
即 F(u,v)；
? （ 3）设计适当的滤波函数 H(u,v)，并用
H(u,v)乘以 F(u,v)；
? （ 4）计算（ 3）所得结果的 IDFT；
? （ 5）保留 (4)结果的实部；
? （ 6）用 (-1)x+y乘以（ 5）的结果，得到
滤波增强后的图像 g(x,y）。
数字图像处理与分析基础
频率滤波
? 6.1.1频域平滑
? 6.1.2频域锐化
? 6.1.3带通（带阻）滤波
? 6.1.4同态滤波
? 6.1.5小结
数字图像处理与分析基础
6.1.1频域低通滤波
22
0;0
),(
.),(,0
),(,1
),(:.1
vuvuD
DvuifD
DvuifD
vuHI LP F
??
?
?
?
?
?
?
图 6-3理想低通滤波器 （ a） 变换函数透视图； （ b） 图像方式
显示的滤波器 （ c） 滤波器的剖面图
数字图像处理与分析基础
截止频率与所保留能量的关系
图 6-4低通滤波器的能量与 D0的关系 （ a） 尺寸为 500?500像素的图像 （ b）
图像的 Fourier谱 。 叠加的圆环分别具有 5,15,30,80,230像素的半
径, 分别包含的能量为 90.0%,94.6%,96.4%,98.0%,99.55
? ??
?
?
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1
0
1
0
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N
u
N
v
T vuEE
),(),(),( 22 vuIvuRvuE ??
? ?? u v TEvuE ]/),([100?
数字图像处理与分析基础
IHPF的图像处理效果
（ c）（ b）（ a）
图 6-5 图像 6-3（ a）经过理想低通滤波器的结果，
对应的半径分别为 15,30,80，滤去的能量为 5.4%,3.6%,2%。
数字图像处理与分析基础
振铃效应
G(u,v)=H(u,v)F(u,v)
g(x,y)=h(x,y)*f(x,y)
图 6-6（ a） 半径为 5的脉冲图像 （ b） 相应的空间滤波器
（ c） 空域的 5个脉冲 （ d） 滤波结果
数字图像处理与分析基础
滤波器 1
数字图像处理与分析基础
滤波器 2
数字图像处理与分析基础
巴特沃思滤波器 Butterworth
]/),([1 1),(:.2 2
0
nDvuDvuHB L P F ??
图 6-7 BLPF特性曲线
数字图像处理与分析基础
BLPF的滤波结果
图 6-8 二阶 BLPF滤波的结果 （ a） 原图像,
（ b） 半径 15,（ b） 半径 30,（ d） 半径 80
数字图像处理与分析基础
指数滤波器或高斯滤波器
n0 ]v ) / D- [ D ( u,ev)H ( u,:3, E LP F ?
图 6-9高斯滤波器 （ a） 传递函数的透视图； （ b） 图像形式；
（ c） 径向剖面图
数字图像处理与分析基础
ELPF的滤波效果
图 6-10 高斯滤波器的处理效果，
从左到右依次为原图、半径 15,30,80
第六章 图像增强技术
黄爱民 安向京 骆力
中国水利水电出版社
新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材
ISBN7-5084-2930-3
数字图像处理与分析基础
第六章 图像增强
? 目的：改善图像的质量。
? 对某种具体的、特定的应用有益。
? 预处理
数字图像处理与分析基础
改善图像视觉效果的算子分类
? 1、对图像内容的敏感程度：
? 上下文无关：位置不变，参数确定
? 上下文有关：位置变化，参数由图像局部特征确
定
? 2、覆盖的运算面积：局部运算、整体运算
? 3、应用目标：清除噪声、增强特征
? 4、所属技术范畴：频域法、空域法、混合法
? 注意数据的对应关系
数字图像处理与分析基础
图 6-1 图像中 (x,y)点的 5*5邻域
x
算子 T作用的点
(x,y)及其邻域
y图像原点
图像 (x,y)
数字图像处理与分析基础
图像增强
? 6.1频域滤波
? 6.2点运算
? 6.3图像间算术和逻辑运算
? 6.4线性空域滤波
? 6.5非线性空域滤波
? 6.6彩色图像增强
? 6.7几何运算
数字图像处理与分析基础
需保留的频率分量,H(u,v)=1；
需抑制的频率分量,H(u,v)=0。
f(x,y) F(u,v) H(u,v)F(u,v) G(u,v) G(x,y)
FFT H(u,v) FFT-1
6.1频域滤波
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数字图像处理与分析基础
频域滤波流程
? （ 1）对输入图像进行中心移位变换：
用 (-1)x+y乘以原始图像 f(x,y)；
? （ 2）由（ 1）的结果计算相应的 DFT，
即 F(u,v)；
? （ 3）设计适当的滤波函数 H(u,v)，并用
H(u,v)乘以 F(u,v)；
? （ 4）计算（ 3）所得结果的 IDFT；
? （ 5）保留 (4)结果的实部；
? （ 6）用 (-1)x+y乘以（ 5）的结果，得到
滤波增强后的图像 g(x,y）。
数字图像处理与分析基础
频率滤波
? 6.1.1频域平滑
? 6.1.2频域锐化
? 6.1.3带通（带阻）滤波
? 6.1.4同态滤波
? 6.1.5小结
数字图像处理与分析基础
6.1.1频域低通滤波
22
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图 6-3理想低通滤波器 （ a） 变换函数透视图； （ b） 图像方式
显示的滤波器 （ c） 滤波器的剖面图
数字图像处理与分析基础
截止频率与所保留能量的关系
图 6-4低通滤波器的能量与 D0的关系 （ a） 尺寸为 500?500像素的图像 （ b）
图像的 Fourier谱 。 叠加的圆环分别具有 5,15,30,80,230像素的半
径, 分别包含的能量为 90.0%,94.6%,96.4%,98.0%,99.55
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数字图像处理与分析基础
IHPF的图像处理效果
（ c）（ b）（ a）
图 6-5 图像 6-3（ a）经过理想低通滤波器的结果，
对应的半径分别为 15,30,80，滤去的能量为 5.4%,3.6%,2%。
数字图像处理与分析基础
振铃效应
G(u,v)=H(u,v)F(u,v)
g(x,y)=h(x,y)*f(x,y)
图 6-6（ a） 半径为 5的脉冲图像 （ b） 相应的空间滤波器
（ c） 空域的 5个脉冲 （ d） 滤波结果
数字图像处理与分析基础
滤波器 1
数字图像处理与分析基础
滤波器 2
数字图像处理与分析基础
巴特沃思滤波器 Butterworth
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图 6-7 BLPF特性曲线
数字图像处理与分析基础
BLPF的滤波结果
图 6-8 二阶 BLPF滤波的结果 （ a） 原图像,
（ b） 半径 15,（ b） 半径 30,（ d） 半径 80
数字图像处理与分析基础
指数滤波器或高斯滤波器
n0 ]v ) / D- [ D ( u,ev)H ( u,:3, E LP F ?
图 6-9高斯滤波器 （ a） 传递函数的透视图； （ b） 图像形式；
（ c） 径向剖面图
数字图像处理与分析基础
ELPF的滤波效果
图 6-10 高斯滤波器的处理效果，
从左到右依次为原图、半径 15,30,80
