图像邻域操作简介

邻域操作是指将每个输入的像素值及其某个邻域的像素值结合处理而得到对应的输出像素值的过程。邻域通常形状规则。

滑动邻域操作一次处理一个像素。滑动邻域操作的步骤如下。

1）选择一个单独的像素。

2）确定该像素的滑动邻域。

3）对邻域中的像素值应用一个函数求值，该函数将返回标量计算结果。

4）将计算结果作为输出图像中对应的像素的值。

5）对输入图像的每个像素都重复以上步骤。

邻域操作的方法充分地利用了图像相邻像素间的颜色关系，利用相邻像素间的颜色分布对图像进行平滑、增强、边缘提取、滤波、恢复等操作。

例程2-10是进行邻域操作的MATLAB源程序，其运行结果如图2-14所示。

例程2-10(www.xing528.com)

图2-14 例程2-10的运行结果

下面结合例程2-10讲解邻域操作的过程。在运行例程2-10之后，矩阵C在图像上滑动的时候，首先要修改原始图像的（2，2）元素，修改方法如下：

1）使用滑块矩阵C与以原图像的（2，2）为中心的3×3邻域矩阵对应元素相乘，得到了新的3×3矩阵L。

2）把矩阵L的所有元素相加，其和作为新图像的（2，2）元素值。如此下去，最后第一行、第一列和最后一行、最后一列的元素没有修改。

编程点睛：在对图像进行邻域操作编程时，主要是利用多重循环语句来实现。例如，在四重循环中，外面两重是对滑块进行操作，让滑块逐行逐列滑动；里面两重循环主要是对邻域内的图像灰度值进行操作。在例程2-10中，里面两重循环用语句“L=I（i-1：i+1，j-1：j+1）.^*C”来实现了，该语句中矩阵乘法是两个大小一样的矩阵对应元素相乘。

经验分享：如何提高二维双线性灰度插值的实时性

如何提高算法的实时性是数字图像处理领域研究的热点。对于二维双线性灰度插值，可以利用二维双线性函数的可分离性，即二维双线性函数可以看做两个一维线性函数的乘积，将二维双线性灰度插值算法分为两步一维线性插值来实现：先沿着水平方向进行一维线性插值，再沿着垂直方向进行一维线性插值，从而达到提高其运算效率的目的。