数字图像处理第2章ppt课件.ppt

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1、数字图像处理第二章数字图像基础主要内容视觉感知—人眼光和电磁波图像获取采样和量化图像表示连通性和链码(人的某些视觉特性)图像获取图像获取：图像的数字化过程，包括扫描、采样和量化。图像获取设备：5个组成部分，采样孔，扫描机构，光传感器，量化器和输出存储体。关键技术：——采样（成像技术）；量化（模数转换技术）。图像获取设备分类：——取决于CCD的规格黑白摄像机、彩色摄像机、扫描仪、数字相机等；其它的专用设备，如显微摄像设备、红外摄像机、高速摄像机、胶片扫描器等。此外，遥感卫星、激光雷达等设备提供其它类型的数字图像。图像获取采样和量化采样

2、和量化采样和量化图像量化取样点数和量化级数的选取条件：图像有M*N个像素，每个像素有Q个灰度级别。取值规则：M、N和Q通常总是取为2的整数次幂。Q=2b，若Q=256，则b=8，称为图像的8bit量化，或称256级灰度。取值范围：由于存在量化误差，原则上b越大重建图像失真越小。对于人眼应用b取5-8；对于卫星图片等图像分析应用b取8-12。M*N必须满足奈奎斯特取样定理，否则会因取样点数不够产生混淆失真。采样和量化1024×1024→512×512→256×256→128×128→64×64采样数采样和量化灰度级数采样和量化实际需要

3、：1）当图像中有大面积灰度变化缓慢的平滑区域（如人脸），则b加大，M*N可变小。否则会出现假轮廓（马赛克效果）。2）当复杂的图像时（如球场观众），则b减小，M*N可加大。否则会丢失图像细节。（图像象素间相关性）量化方法均匀量化——简单地在灰度范围内等间隔量化。非均匀量化——对像素灰度出现频度少的部分量化间隔取大，而对频度大的量化间隔取小。（一般情况下，对灰度变化比较平缓的部分用比较多的量化级，在灰度变化比较剧烈的地方用比较高的分辨率）采样和量化最佳量化器使量化误差最小的量化方法为最佳量化。一般用均方误差测度。设：z和q分别代表数字图

4、像像素亮度和其量化值；p(z)为像素亮度概率密度函数；z的取值范围在H1～H2之间，量化总层数为K，δ2表示量化器量化的均方误差。解：根据均方误差定义可得采样和量化上式分别对zk和qk求导，并令等于0。对zk求导:对qk求导:采样和量化若p(z)为常数，则此时量化误差为即在H1和H2之间等间隔分成K层，每一层的中间位置作为量化级qk。对于非均匀分布，根据概率密度采用反复迭代逼近最佳量化层和判决层位置。采样和量化图像分辨率每英寸像素点的数目：像素/英寸，像素/厘米（如：扫描仪的指标300dpi）或者是指要精确测量和再现一定尺寸的图像所

5、必需的像素个数。单位：像素*像素（如：数码相机指标30万像素（640*480））图像表示二值图像和灰度图像位平面图像24位彩色图像色彩模型索引图像图像表示1位二值图像8位灰度图像图像表示图像表示位平面图像图像表示24位彩色图像：通常真彩色用三字节的R、G、B来表示，即8:8:8=24位。R、G、B（三基色波长（CIE）Blue:435.8nm,Green:546.1nm,Red:700nm）图像表示图像表示色彩模型RGB模型(相加混色模型，用于发光物体)图像表示CMYK模型（相减混色模型，用于不发光物体，多见于印刷）（青色Cyan，

6、洋红Magenta和黄色Yellow）。K为真正黑色。颜色1颜色2颜色3混合结果黄色Y洋红M红R青色C黄色Y绿G青色C洋红M蓝B111RGBCMY=－图像表示HSB模型（HSI)基于人类对颜色的感觉，HSB模型描述颜色的三个基本特征。又称为HSI空间。色相（或色调Hue）是从物体反射或透过物体传播的颜色。在0到360度的标准色轮上，色相是按位置度量的。在通常的使用中，色相是由颜色名称标识的，比如红、橙或绿色。饱和度（Saturation）有时也称色品，指颜色的强度或纯度。饱和度表示色相中灰成分所占的比例，用从0%（灰色）到100%（

7、完全饱和）的百分比来度量。在标准色轮上，从中心向边缘饱和度是递增的。亮度（Brightness/Intensity）是颜色的相对明暗程度，通常用从0%（黑）到100%（白）的百分比来度量。图像表示图像表示在绘画艺术上，饱和度的概念可描述如下：是一种纯色加上白色染料后的结果，此时色彩的饱和度发生变化而色彩的亮度不发生变化。同样在绘画艺术上，亮度的概念可描述如下：是一种纯色加上黑色染料后的结果，此时色彩的亮度发生变化而色彩的饱和度不发生变化。图像表示调色板（palette）：图像的色彩索引表。若图像的色彩数远小于全色彩数时，每个像素的值

8、用色彩索引表的位置表示可以大大节约存储空间。这种技术常用于各种图像的存储格式中，如bmp,tif,gif等。（图像表示用到调色板时，像素值是palette的地址）索引图像图像表示色度图颜色的三种基本特性量：亮度：与物体的反射率成正比色