15、图像几何处理与增强技术解析

图像几何处理与增强技术解析

1. 减法平滑（反锐化掩膜）

减法平滑，也被称为反锐化掩膜，是一种用于图像锐化的技术。平滑后的图像保留了低空间频率细节，但会削弱边缘和线条等高频特征（除非使用阈值处理来保留清晰的过渡）。如果从原始图像中减去平滑后的图像，就可以得到高频细节，主要是边缘和线条。

具体操作步骤如下：
1. 对原始图像进行平滑处理，得到平滑后的图像。
2. 用原始图像减去平滑后的图像，得到高频细节图像。
3. 将高频细节图像添加回原始图像，得到锐化后的图像。

在这个过程中，差值操作可能会产生负值。如果结果不用于显示，这不是问题；但如果需要显示，可给所有像素添加一个固定的亮度值偏移，并将结果重新缩放到显示亮度范围，使中灰色代表无差异。正值差异会比中间范围更亮，负值差异会更暗。

该技术常用于Landsat多光谱扫描仪彩色合成图像的锐化。不过，锐化后的图像虽然高频细节更清晰，但也可能会增强噪声。这种技术通常通过一个等效的单一模板来实现，该模板将平滑、减法和添加到原始图像这三个步骤合并为一个操作。

2. 边缘检测

在前面定义的算子可以有效地检测边缘，同时也会增强一般的高频细节。如果将梯度估计器$r_1$和$r_2$分开，而不进行(5.5a)中的幅度运算，它们可以分别检测垂直和水平方向的边缘。通过查看Roberts、Sobel和Prewitt算子的模板结构可以看出这一点。

此外，还可以构建能检测对角线方向边缘的模板。以下是合适的Roberts和Sobel对角线边缘检测器模板：
| Roberts | Sobel |
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