グレーレベル変換

基本変換のチュートリアルでは、いくつかの基本変換について説明しました。このチュートリアルでは、基本的なグレーレベル変換のいくつかを見ていきます。

画像エンハンスメント

画像を強調すると、強調されていない画像と比較して、より良いコントラストとより詳細な画像が得られます。画像エンハンスメントには非常に用途があります。医用画像、リモートセンシングでキャプチャされた画像、衛星からの画像などを強調するために使用されます

変換関数を以下に示します。

s = T(r)

ここで、rは入力画像のピクセル、sは出力画像のピクセルです。Tは、rの各値をsの各値にマップする変換関数です。画像の強調は、以下で説明するグレーレベル変換を通じて行うことができます。

グレーレベル変換

3つの基本的なグレーレベル変換があります。

  • Linear
  • Logarithmic
  • べき乗則

これらの遷移の全体的なグラフを以下に示します。

線形変換

まず、線形変換について見ていきます。線形変換には、単純なアイデンティティと負の変換が含まれます。アイデンティティ変換については、画像変換のチュートリアルで説明しましたが、この変換について簡単に説明します。

アイデンティティの遷移は直線で示されます。この遷移では、入力画像の各値が出力画像の相互の値に直接マッピングされます。その結果、同じ入力画像と出力画像になります。したがって、アイデンティティ変換と呼ばれます。以下に示します。

負の変換

2番目の線形変換は、恒等変換の反転である負の変換です。負の変換では、入力画像の各値がL-1から減算され、出力画像にマッピングされます。

結果はこんな感じです。

入力画像

出力画像

この場合、次の遷移が実行されています。

s =(L – 1)– r

アインシュタインの入力画像は8bpp画像であるため、この画像のレベル数は256です。方程式に256を入れると、次のようになります。

s = 255 – r

したがって、各値は255で減算され、結果の画像は上に表示されています。つまり、明るいピクセルは暗くなり、暗い画像は明るくなります。そしてそれはイメージネガになります。

下のグラフに示されています。

対数変換

対数変換には、さらに2つのタイプの変換が含まれます。対数変換と逆対数変換。

ログ変換

対数変換は、この式で定義できます。

s = c log(r + 1)。

ここで、sとrは出力と入力画像のピクセル値であり、cは定数です。画像に0のピクセル強度がある場合、log(0)は無限大に等しいため、値1が入力画像の各ピクセル値に追加されます。したがって、最小値を少なくとも1にするために、1が追加されます。

対数変換中、画像の暗いピクセルは、高いピクセル値と比較して拡大されます。高いピクセル値は、対数変換で圧縮されます。これにより、次の画像が強調されます。

ログ変換のcの値は、探している拡張機能の種類を調整します。

入力画像

ログ変換画像

逆対数変換は、対数変換の反対です。

べき乗則の変換

さらに2つの変換があり、n乗変換とn乗根変換が含まれます。これらの変換は、次の式で与えることができます。

s = cr ^γ

この記号γはガンマと呼ばれ、この変換はガンマ変換とも呼ばれます。

γの値の変化は、画像の強調を変化させます。さまざまなディスプレイデバイス/モニターには独自のガンマ補正があるため、さまざまな強度で画像を表示します。

このタイプの変換は、さまざまなタイプのディスプレイデバイスの画像を強調するために使用されます。異なるディスプレイデバイスのガンマは異なります。たとえば、CRTのガンマは1.8から2.5の間にあります。これは、CRTに表示される画像が暗いことを意味します。

ガンマを修正します。

s = cr ^γ

s = cr ^(1 / 2.5)

同じ画像ですが、ガンマ値が異なります。

例えば

ガンマ= 10

ガンマ= 8

ガンマ= 6