数字图像处理之采样、量化、插值、傅里叶变换ppt课件.ppt

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1、数字图像处理上海理工大学印刷光学秦杨第2讲数字图像与印刷图像的获取2.1如何不失真获取图像2.2印刷图像如何获取2.1如何不失真获取图像图像数字化连续图像：二维坐标系中具有连续变化的，即图像画面的像点是无限稠密的，同时其灰度值（即图像从暗到亮的变化值）也是无限稠密的图像，称为连续图像。连续图像又称为模拟图像。离散图像：是指用一个数字阵列表示的图像。该阵列中每一个元素称为像素。离散图像又称为数字图像。2.1.1图像的获取像素：组成数字图像的基本元素。连续图像可以认为是由无数个像素组成的，而且没一点的灰度值都是

2、从黑到白有无限多个可能取值。数字图像可以认为是按某种规律（如模拟/数字转换）编成一系列二进制数码（0和1）来表示图像上每个点的信息。获取图像就是将连续图像转化为数字图像。2.2.2图像的获取(ImageAcquisition)图像获取即图像的数字化过程，包括扫描、采样和量化。图像获取设备由5个部分组成：采样孔，扫描机构，光传感器，量化器和输出存储体。关键技术有：采样——成像技术；量化——模数转换技术。图像获取设备(1)采样孔：使数字化设备实现对特定图像元素的观测，不受图像其它部分的影响。(2)图像扫描机构：

3、使采样孔按照预先定义的方式在图像上移动，从而按顺序观测每一个像素。(3)光传感器：通过采样检测图像每一个像素的亮度。通常采用CCD阵列。(4)量化器：将光传感器输出的连续量转化为整数值。典型的量化器是A/D转换电路，它产生一个与输入电压或电流成比例的数值。(5)输出存储装置：将量化器产生的颜色值(灰度或彩色)按某种格式存储，以用于后续的计算机处理。Anexampleofthedigitalimageacquistionprocess图像数字化图像数字化过程图像的数字化包括采样和量化两个过程。采样量化图像的矩

4、阵表示设连续图像f(x,y)经数字化后，可以用一个离散量组成的矩阵g(i,j)（即二维数组）来表示。矩阵表示的几点说明g(i,j)代表(i,j)点的灰度值，即亮度值。以上数字化有以下几点说明：（1）由于g(i,j)代表该点图像的光强度，而光是能量的一种形式，故g(i,j)必须大于零，且为有限值，即：0＜g(i,j)＜∞。（2）数字化采样一般是按正方形点阵取样的，除此之外还有三角形点阵、正六角形点阵取样。如图2-1所示。（3）以上是用g(i,j)的数值来表示(i,j)位置点上灰度级值的大小，即只反映了黑

5、白灰度的关系。如果是一幅彩色图像，各点的数值还应当反映色彩的变化，可用g(i,j,λ)表示，其中λ是波长。如果图像是运动的，还应是时间t的函数，即可表示为g(i,j,λ,t)。Basicexperimentalsetupusedtocharacterizebrightnessdiscrimination图2-1采样网格(a)正方形网格;(b)正六角形网格采样2.1.1采样空间上或时域上连续的图像（模拟图像）变换成离散采样点（像素）集合的操作称为采样。由于图像基本是采取二维平面信息的分布方式来描述的，所以为

6、了对它进行采样操作，需要先将二维信号变为一位信号，再对一维信号完成采样。换句话说就是讲二维采样转化为两次一维采样操作来实现。图2-2是采样原理示意图。采样图2-2采样示意图采样的具体做法具体做法是，先沿垂直方向按一定间隔从上到下顺序地沿水平方向直线扫描，取出各水平线上灰度值的一维扫描。而后再对一维扫描线信号按一定间隔采样得到离散信号，即先沿垂直方向采样，再沿水平方向采样这两个步骤完成采样操作。采样后得到的二维离散信号的最小单位就是像素。一般情况下，水平方向的间隔和垂直方向的采样间隔相同。对于运动图像（即时间

7、域上的连续图像），需先在时间轴上采样，再沿垂直方向采样，最后沿水平方向采样由这三个步骤完成。连续图像经过采样之后所获得的数字图像的效果与以下几个评价参数有关。图像分辨率：采样所获得的图像总像素的多少。（如数码相机的30万像素）采样密度：图像上单位长度所包含的采样点数。采样密度的倒数是采样间隔。采样频率：是指一秒钟内采样的的次数。它反映了采样点之间的间隔大小，采样频率越高，丢失的信息越少，采样出的样本细腻逼真图像的质量好，但要求的存储量越大。（图像大小：对一幅图像采样时，若每行（即横向）像素为M个，每列（即

8、纵向）像素为N个，则图像大小为M×N个像素。）扫描分辨率：表示一台扫描仪输入图像的细微程度。指每英寸（1英寸=2.5cm）扫描所得到的点。单位DPI。数值越大表示被扫描的图像转化为数字化图像越逼真，扫描仪质量越好。无论采用那种评价参数，都反映采样点间隔的选取是一个很重要的问题。显然，想要获得更加清晰的图像质量，就要提高图像采样像素点数，也就是要使用更多的像素点来表示该图像，但是相对要付出更大存储空间的代价采样间隔