数字图像处理第1章 绪论ppt课件.ppt

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1、数字图像处理本书章节第1章绪论第2章Matlab图像处理工具箱第3章图像的变换第4章图像的增强第5章图像的还原第6章图像编码与压缩技术第7章数字图像处理的应用与发展第一章绪论1.1图像的概念图像是当光辐射能量照在物体上，经过它的反射或透射，或由发光物体本身发出的光能量，在人的视觉器官中所重现出的物体的视觉信息。与图像密切相关的两个基本概念是图片（picture）和图形（graphics）。一般认为，图片是图像的一种类型。图形与图像的数据结构不同，图形采用矢量结构，图像则采用栅格结构。图像处理包括图像

2、增强、模式识别、景物分析和计算机视觉模型等领域。1.2图像的分类1.按照图像的存在形式分类实际图像：通常为二维分布，又可分为可见图像和不可见图像。可见图像指人眼能够看到并能接受的图像，包括图片、照片、图、画、光图像等。不可见图像如温度、压力、高度和人口密度分布图等。抽象图像：如数学函数图像，包括连续函数和离散函数。图像的分类2.按照图像亮度等级分类按照图像亮度等级分类，可分为二值图像和灰度图像。二值图像：只有黑白两种亮度等级的图像。灰度图像：有多重亮度等级的图像。图像的分类3.按照图像

3、的光谱分类按照图像的光谱特性分类，可分为彩色图像和黑白图像。彩色图像：图像上的每个点有多于1个的局部特性，如在彩色摄影和彩色电视中重现的3基色（红、绿、蓝）图像，每个像点就有分别对应3个基色的3个亮度值。黑白图像：每个像点只有一个亮度值分量，如黑白照片、黑白电视画面等。图像的分类4.按照图像是否随时间变换分类按照图像是否随时间变换分类，可分为静止图像与活动图像。静止图像：不随时间而变换的图像，如各类图片等。活动图像：随时间而变换的图像，如电影和电视画面等。图像的分类5.按照图像所占空

4、间和维数分类按照图像所占空间和维数分类，可分为二维图像和三维图像。二维图像：平面图像，如照片等。三维图像：空间分布的图像，一般使用2个或者多个摄像头完成。1.3图像的表示图像信号的表示图像的亮度一般可以用多变量函数表示为I=f(x,y,z,λ,t)式中，x、y、z表示空间某个点的坐标；λ为光的波长；t为时间轴坐标。当z=z0（常数）时，则表示二维图像；当λ=λ0时，则表示单色图像；当t=t0时，则表示静态图像。1.3.1图像信号的表示由3基色原理知，I可表示为3个基色分量的和，即I=IR+

5、IG+IB式中1.3.2数字图像的表示一幅m×n的数字图像可用矩阵表示为数字图像中的每个像素都对应于矩阵中相应的元素。把数字图像表示成矩阵的优点在于，能应用矩阵理论对图像进行分析处理。数字图像的表示灰度图像是指每个像素由一个量化灰度来描述的图像，没有彩色信息，如图所示。若图像像素灰度只有两级（通常取0（黑色）或1（白色）），这样的图像称为二值图像。数字图像的表示彩色图像是指每个像素由红、绿、蓝（分别用R、G、B表示）3原色构成的图像，其中R、G、B是由不同的灰度级描述的。1.4人类的视觉视觉研

6、究可分为视觉生理、视觉特性、视觉模型3个方面。人眼构造和视觉现象1.4.1人眼构造和视觉现象上图为人眼的横截面的简单示意图。前部为一圆球，其平均直径约为20mm左右，由3层薄膜包着，即角膜和巩膜外壳、脉络膜和视网膜。角膜是一种硬而透明的组织，盖着眼睛的前表面；巩膜与角膜连在一起，是一层包围着眼球剩余部分的不透明膜。脉络膜位于巩膜的里边，这层膜包含有血管网，它是眼睛的重要滋养源，脉络膜外壳着色很重，因此有助于减少进入眼内的外来光和眼球内的回射。1.4.2人类视觉特性1.亮度适应能力暗光适应亮光适应亮光

7、适应所需时间比暗光适应短的多，它仅需要1～2s，而暗光适应需10～30s。人类视觉特性人能适应亮度的范围是很宽的，由暗视阈值到强闪光之间的光强度差别约为级。上图中短交叉线说明，在交叉点以上，主观感觉亮度与进入眼内的外界刺激光强并非成线性关系。图中还表明，在很大范围内，主观亮度与光强度的对数成线性关系。图中曲线的下部表明了白昼视觉的暗视觉的不同。人类视觉特性2.同时对比度由于人眼对亮度有很强的适应性，因此很难精确判断刺激的绝对亮度。即使有相同亮度的刺激，由于其背景亮度不同，人眼所感受的主观亮度是

8、不一样的。人类视觉特性3.对比灵敏度眼睛的对比灵敏度可以由实验测得。在均匀照度背景I上设有一照度为ΔI+I的光斑，眼睛刚能分辨出的照度差ΔI是I的函数，当背景照度I增大时，能够分辨出光斑的ΔI也需要增大，在相当宽的强度范围内ΔI/I的数值为一常数，约等于0.02。这个比值称为韦伯（Weber）比。但是在亮度很强或很弱时，这个比值就不再保持为常数。人类视觉特性4.分辨率对于空间上或者时间上两相邻的视觉信号，人们刚能鉴别出二者存在的能力称为视觉系统的分辨率。这一特