第二讲数字图像处理中的一些基本概念ppt课件.ppt

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1、数字图像处理中的一些基本概念本讲提要1、人眼视觉原理：介绍景物形成原理以及观察图像时的一些客观现象。2、图像数字化：如何从模拟图像获得数字图像，以及数字图像的表达方式3、图像灰度直方图：介绍图像灰度直方图计算方法及作用4、数字图像处理中的比较通用的算法形式和一些基本概念5、图像文件的组织方式6、图像特征与噪声1人眼的视觉原理人类的视觉模型锥状细胞：负责彩色视觉有三种类型：红色、绿色、蓝色感光细胞可感受6~7百万种颜色数量：约6~7百万一根视神经连接一个锥状细胞人眼的最内层是视网膜，表面分布有大量光敏细胞杆状细胞广泛分布在视网膜上一根视神经连接若干杆状细胞数量：7500万~1.5亿对

2、低照度景物敏感负责黑白视觉人类的视觉模型三种锥状感光细胞对不同光波的感光灵敏度人眼对亮度的适应能力人眼是具有视觉适应性的亮适应性：人从黑暗处到明亮处的视觉行为过程暗适应性：人从明亮处到黑暗处的视觉行为过程感光灵敏度：杆状细胞与锥状细胞不同锥状细胞：明视觉杆状细胞：暗视觉暗适应性：从亮光处到暗光处的适应能力，一般20~30s亮适应性：从暗处到亮处的适应能力，一般1~2s景物的形成光线经过眼球到达视网膜，形成电脉冲，传导到视神经中枢，不同位置的光敏细胞可产生与接受光线强弱成比例的电脉冲，便在大脑中形成景物的感觉。人眼的视觉亮度范围视觉亮度范围是指人眼能够感知的亮度范围。人眼能够感知的亮

3、度范围是非常宽的。从百分之几cd/m2到几百万cd/m2；人眼适应了某一平均亮度的环境后，人眼所能感受的亮度范围要小得多。当平均亮度适中，能分辨的亮度上下限之比可为1000:1，当平均亮度较低时，该比值约只有10:1。人眼对亮度差别的感觉取决于相对亮度的变化，有Δs=k’*ΔB/B，经积分有s=k’lnB+k0k’为常数，表明亮度感觉与亮度的自然对数成线性关系人眼的分辨率人眼的分辨率是指人眼在一定距离上能区分开相邻两点的能力。可用能区分开的最小视角的倒数来描述。人眼的分辨率还与环境照度、被观测对象的相对对比度有关人眼分辨不同颜色的能力色觉，能辨别不同的颜色。视神经对不同波长光的感受

4、特性是不同的人眼能感受的光谱范围由400nm到760nm。色觉有三种性质：色调（色别）、亮度、饱和度色调：不同的色亮度：色彩的明暗、深浅程度色彩度（饱和度）色彩的纯度，以阳光的光谱色为标准，越接近光谱色，色彩饱和度越高物体颜色物体的色是人的视觉器官受光后在大脑的一种反映物体的色取决于物体对各种光线的吸收、反射和透视能力，分为有色物体和消色物体消色物体指黑色、白色、灰色物体，对照明光线具有非选择性吸收能力，根据入射光的反射率的大小区分为不同的颜色>75%10%

5、成分和亮度，所以物体呈现不同的颜色光源的光谱成分对物体颜色的影响有色光照射到消色物体时，物体反射色与入射光颜色相同，两种以上有色光同时照射到消色物体上，呈加色法效应有色光照射到有色物体时，物体的颜色呈减色法效应加色法原理加色法原理是利用三基色色光相加获得彩色的方法。基色是红、绿、蓝；不同比例的三基色光相加合成其他彩色红+绿=黄红+蓝=紫（品红）蓝+绿=青红+绿+蓝=白减色法原理减色法：利用白光减去补色获得彩色的方法。其基色是黄、青、品红（或紫）马赫带马赫带效应是指有一定反差的图像临界部位在视觉上给人以特别白或特别黑的感觉。马赫带上的亮度过冲是不同空间频率产生不同视觉响应的结果。视觉

6、系统对空间高频和空间低频的敏感性较差，对空间中频具有较高的敏感性，因而在亮度突变处亮度过冲现象，人眼感受到的是对比度的增强，这种现象有助于增强对图像轮廓的识别能力。马赫带效应示意图2.3图像数字化数字图像的生成将模拟图像数字化成数字图像数字化仪是将图像（胶片或像片）和图形（包括各种地图）的连续模拟量转换为离散的数字量的装置）应用各种光电转换设备获取数字图像数码相机等设备，具有光敏感器件和模数转换装置应用二维离散数学函数生成数字图像矩阵表示数字图像图像数字化图像数字化是将一幅画面转化成计算机能处理的数字图像的过程两个步骤把模拟图像分割成同样形状的小单元，进行空间离散化处理叫采样以各个

7、小单元的平均亮度值或中心部分的亮度值作为该单元的亮度值，为亮度值的离散化处理，量化模拟图像数字图像正方形点阵采样采样间隔和采样孔径的大小是两个很重要的参数。不同形状的采样孔径有缝无缝重迭采样方式:有缝、无缝和重迭Nyquist定理在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率大于信号中最高频率的2倍时，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息。量化采样后得到的空间上离散的像素，灰度是连续的，还不能用计算机进行处理。需将像素灰度转换成离散的整数值，即量化。量化后得到