Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований

  • Метод улучшения изображений путем эквализации гистограммы с использованием EV-окрестности
  • Медианная фильтрация
  • KNV-окрестность
  • Сглаживание изображений с использованием EV-окрестности

Список литературы

  1. Ким В., Ярославский Л.П. Ранговые алгоритмы обработки изображений / Ин-т проблем передачи информ. АН СССР. - Рук.деп. в ВИНИТИ 30.05.1985 г. N 3793-85. - М., 1985 .- 40 с.
  2. Yaroslavsky L.P. Rank filters as an instrumentation tool for image enhancement. 1994. - 4p.
  3. Дэвид Г. Порядковые статистики. - М.: Наука, 1979. - 336 с.
  4. Беликова Т.П., Ярославский Л.П. Использование адаптивных амплитудных преобразований для препарирования изображений // Вопросы радиоэлектроники, сер. Общетехническая. – 1974, вып.14. – С. 88 – 98.
  5. Тьюки Дж. Анализ результатов наблюдений. М. : Мир, 1981. – 160 с.
  6. Image quality enhancement technique for X–ray testing / Vorobel R., Zhuravel I., Opyr N., Popov B. // 2nd International Conference on Computer Methods and Inverse Problems in Nondestructive Testing and Diagnostics. Proceedings. Minsk,20–23 October 1998.–P.449–455.
  7. Pitas I., VenetsanopoulosA.Nonlinear order statistic filters for image filtering and edge detection/ Signal Processing. 1986. - Vol.10. - N 4. - P. 395-414.

Обзор методов цифровой обработки изображений: Разностные методы

Психофизические эксперименты показывают, что фотографическое или телевизионное изображение с подчеркнутыми границами часто воспринимается субъективно лучше, чем фотометрически совершенная продукция. Процедуру подчеркивания границ реализуют с использованием методов нечеткого маскирования (разностных методов) [1, 2].

Суть этих методов состоит в следующем. Исходное изображение сканируют двумя апертурами с различной разрешающей способностью. В одной апертуре разрешающая способность отвечает норме, а во второй - ниже нормы. В результате образуются два массива: массив элементов изображения Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №1 - открытая онлайн библиотека и массив элементов нечеткого изображения Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №2 - открытая онлайн библиотека . Результат формируется путем вычитания изображений по алгоритму:

Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №3 - открытая онлайн библиотека , (1)

где Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №4 - открытая онлайн библиотека - коэффициент пропорциональности (в большинстве случаев - Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №5 - открытая онлайн библиотека ) [3].

Более распространенным вариантом этого метода является выражение [4, 5, 6]

Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №6 - открытая онлайн библиотека , (2)

где Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №4 - открытая онлайн библиотека - коэффициент усиления контрастности; Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №8 - открытая онлайн библиотека - среднеарифметическое значение яркостей элементов скользящей апертуры с центром в элементе с координатами Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №9 - открытая онлайн библиотека размером Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №10 - открытая онлайн библиотека элементов

Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №11 - открытая онлайн библиотека , (3)

Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №12 - открытая онлайн библиотека - константа (часто Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №13 - открытая онлайн библиотека ).

В зависимости от размеров апертуры скользящего окна результат действия разностных методов находится в пределах от локального усиления контуров до выравнивания общего фона на изображении.

В пространственной области усиление высоких частот осуществляет также алгоритм, представленный формулой

Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №14 - открытая онлайн библиотека , (4)

где S - заданная окрестность элемента Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №9 - открытая онлайн библиотека изображения, которая окружает центральный элемент с координатами Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №9 - открытая онлайн библиотека , включая его самого; Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №17 - открытая онлайн библиотека - среднеарифметическое значение элементов Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №18 - открытая онлайн библиотека -окрестности, которая состоит из Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №19 - открытая онлайн библиотека элементов.

Недостатком метода нечеткого маскирования, представленного выражением (4), является то, что коэффициент усиления Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №4 - открытая онлайн библиотека - константа. Это приводит к одинаковому усилению слабоконтрастных участков и участков с достаточным контрастом. В работе [7] предложено адаптивное определение коэффициента усиления Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №21 - открытая онлайн библиотека :

Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №22 - открытая онлайн библиотека , (5)

где

Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №23 - открытая онлайн библиотека , (6)

Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №24 - открытая онлайн библиотека - "желательная", изначально заданная дисперсия, Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №25 - открытая онлайн библиотека - дисперсия в локальном скользящем окне размером Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №10 - открытая онлайн библиотека элементов

Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №27 - открытая онлайн библиотека ,

а параметр Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №12 - открытая онлайн библиотека - "желательное", изначально заданное значение среднего (корректирующие слагаемое). Однако этот метод имеет недостаток: рядом с усилением мелких деталей изображения, он искажает участки с одинаковыми уровнями яркостей [3].

В работе [8] предложен метод, который позволяет формировать коэффициент усиления адаптивно относительно локальных участков изображения. Предложенный алгоритм усиления локальных контрастов обобщает рассмотренный выше метод (4)-(6) и представляется следующим выражением:

Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №29 - открытая онлайн библиотека , (7)

где

Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №30 - открытая онлайн библиотека , (8)

Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №31 - открытая онлайн библиотека - нормирующий множитель, Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №32 - открытая онлайн библиотека ; Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №33 - открытая онлайн библиотека - среднее значение яркости всего изображения размером Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №34 - открытая онлайн библиотека элементов

Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №35 - открытая онлайн библиотека , (9)

Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №36 - открытая онлайн библиотека - стандартное среднеквадратическое отклонение

Программная реализация в среде MATLAB методов обработки изображений с использованием ранговых преобразований - №37 - открытая онлайн библиотека . (10)

Существуют другие, более сложные модификации метода нечеткого маскирования. К таким методам можно отнести методы коррекции фоновой составляющей, на которую накладывается высокочастотная текстура объектов и деталей изображения [2]. Использование этого подхода приводит к усилению локальных контрастов деталей различных размеров и улучшению визуального восприятия изображений. Известны также методы представления детальной составляющей изображения через локальный контраст [9]. Они позволяют создавать новые классы методов нечеткого маскирования, базирующиеся на нелинейных преобразованиях локальных контрастов. Это в свою очередь говорит об общности различных методов преобразования контрастности изображений [9, 10, 11].

Список литературы