定義：灰度變換是按某一既定的變換關(guān)系逐點(diǎn)改變?cè)磮D像中每一個(gè)像素灰度值。目的是為了按照目的改善顯示效果，增強(qiáng)某些圖像信號(hào)，調(diào)整灰度分布，是一種空域圖像處理方法。

公式

基于當(dāng)前像素值s和某一灰度轉(zhuǎn)換函數(shù)T，將當(dāng)前像素值s轉(zhuǎn)化為另一像素值值S：

主要可以起到以下作用：改善圖像的質(zhì)量，提高圖像的對(duì)比度；突出圖像感興趣的特征或者抑制不需要的特征；改變圖像的直方圖分布。根據(jù)顯示需求的不同，可以選擇或設(shè)計(jì)不同的T函數(shù)。

常見的灰度變換形式

線性變換

線性變換適用于以下情景：在曝光度不足或過度的情況下，圖像灰度可能會(huì)局限在一個(gè)很小的范圍內(nèi)。用一個(gè)線性單值函數(shù)，對(duì)圖像內(nèi)的每一個(gè)像素做線性擴(kuò)展，將有效地改善圖像視覺效果，適用于全場(chǎng)像素的灰度增強(qiáng)及擴(kuò)展，轉(zhuǎn)換函數(shù)如下：

其中，a的大小主要控制圖像的對(duì)比度，a>1時(shí)，對(duì)比度得到增強(qiáng)，a<1時(shí)，對(duì)比度減弱，b主要控制整體灰度值的變換，配合a取值的不同取得不同的效果，a=1 b>0則整體變亮，a=1 b<0則整體變暗。

分段線性變換

為了突出感興趣的灰度區(qū)間，相對(duì)抑制那些不感興趣的灰度區(qū)間，可采用分段線性變換。常用的三段線性變換如下圖所示，點(diǎn)(r1，s1)和(r2，s2)的位置之間的灰度范圍可以實(shí)現(xiàn)比例最大的擴(kuò)展，操縱著灰度增強(qiáng)的范圍。

對(duì)數(shù)變換

對(duì)數(shù)變換，將源圖像中范圍較窄的低灰度值映射到范圍較寬的灰度區(qū)間，同時(shí)將范圍較寬的高灰度值區(qū)間映射為較窄的灰度區(qū)間，從而擴(kuò)展了灰度值較低的像素值，對(duì)低灰度值的細(xì)節(jié)進(jìn)行增強(qiáng)，而對(duì)應(yīng)的反對(duì)數(shù)變換的作用是壓縮灰度值較低的區(qū)間，擴(kuò)展高灰度值的區(qū)間，增強(qiáng)高灰度的細(xì)節(jié)，主要形式如下所示：

同時(shí)對(duì)數(shù)變換被廣泛應(yīng)用于灰度動(dòng)態(tài)范圍的壓縮(如超聲圖像解包絡(luò)以后采用對(duì)數(shù)壓縮)，從而能夠更好的壓縮過大的動(dòng)態(tài)范圍，顯示圖像細(xì)節(jié)。

伽馬變換

伽馬變換主要用于圖像的校正，對(duì)灰度值過高(圖像過亮)或者過低(圖像過暗)的圖像進(jìn)行修正，增加圖像的對(duì)比度，從而改善圖像的顯示效果。表達(dá)式如下：

當(dāng)γ<1時(shí)，γ的值越小，對(duì)圖像低灰度值的擴(kuò)展越明顯；當(dāng)γ>1時(shí)，γ的值越大，對(duì)圖像高灰度值部分的擴(kuò)展越明顯。這樣就能夠顯示更多的圖像的低灰度或者高灰度細(xì)節(jié)

參考文獻(xiàn)

[1]Baidoo E. Implementation of Gray Level Image Transformation Techniques[J]. International Journal of Modern Education & Computer Science, 2018, 10(5).

[2]https://www.javatpoint.com/dip-gray-level-transformation

[3]https://www.tutorialspoint.com/dip/gray_level_transformations.htm

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總結(jié)

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