3. 強度轉換與空間濾波

第三章　強度轉換與空間濾波

• It makes all the difference whether one sees darkness through the light or brightness through the shadows. (David Lindsay)
• 空間域
  • 表達式 Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods - Digital Image Processing-Pearson (2007), 第 128 頁
  • 空間濾波器
  • 空間濾波器又稱空間遮罩、核、模板或視窗
  • 基本強度轉換
    • 負片
    • Log
    • Gamma
      • gamma correction
      • 一般的對比處理
  • 逐段線性轉換函數
    • 對比度擴展
    • 門檻化函數
    • 強度準位切片
    • 位元平面切片
  • 直方圖處理
    • 直方圖是PDF的近似
    • 直方圖自動處理函數通常是最好的，但有時也需要使用直方圖指定技術(又稱直方圖匹配)
    • 直方圖自動處理函數例子Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods - Digital Image Processing-Pearson (2007), 第 152 頁
    • 有些情況需要將小區域進行局部細節增強
      • 需要根據影像中每個像素鄰域上的強度分布來提出轉換函數
      • 例子 FIGURE 3.26 Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods - Digital Image Processing-Pearson (2007), 第 163 頁
  • 空間濾波
    • 包含一鄰域(neighborhood)以及預訂運算
    • 分有線性與非線性的
    • 平滑空間濾波器
      • 低通濾波
      • 全部相同的權重也稱為Box filter
    • 排序統計濾波器
      • 中值濾波
        • 對被胡椒鹽是雜訊破壞的影像很有效
      • 最大值濾波
        • 找出影像亮點
      • 最小值濾波器
        • 找出影像暗點
    • 銳化空間濾波器
      • GPT 數位影像處理中，二階導數
      • 拉普拉斯
        • 拉普拉絲運算子
          • 濾波器遮罩 Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods - Digital Image Processing-Pearson (2007), 第 184 頁
      • 鈍化遮罩
        • 模糊原影像 → 減去模糊影像形成鈍化遮罩 → 加到原影像上
        • 例子Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods - Digital Image Processing-Pearson (2007), 第 187 頁
        • 加上超過一倍的鈍化遮罩稱為高增幅濾波
      • 梯度
        • Roberts cross-gradient operators
        • Sobel operators
        • 運算子 Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods - Digital Image Processing-Pearson (2007), 第 189 頁

        The gradient is used frequently in industrial inspection, either to aid hu- mans in the detection of defects or, what is more common, as a preprocessing step in automated inspection. Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods - Digital Image Processing-Pearson (2007), 第 191 頁

    • 結合增強方法
      • 身體骨頭核子掃描例子
        • 目標: 銳化並凸顯出骨骼細節
        • The strategy we will follow is to utilize the Lapla- cian to highlight fine detail, and the gradient to enhance prominent edges. For reasons that will be explained shortly, a smoothed version of the gradient image will be used to mask the Laplacian image (see Fig. 2.30 regarding mask- ing). Finally, we will attempt to increase the dynamic range of the intensity lev- els by using an intensity transformation.
        • 中值濾波在醫學影像中不可接受
        • Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods - Digital Image Processing-Pearson (2007), 第 193 頁
    • 模糊技術
      • 模糊邏輯
      • 模糊集合理論
      • 常見歸屬函數
      • 基礎的模糊邏輯應用
        1. Fuzzify the inputs
        2. Perform any required fuzzy logical operations
        3. Apply an implication method
        4. Apply an aggregation method to the fuzzy sets from step 3
        5. Defuzzify the final output fuzzy set
      • 空間濾波與模糊集合