第2章数字图像基础ppt课件.ppt

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1、第2章数字图像基础DigitalImageFundamentals主要内容视觉感知要素光和电磁波谱颜色基础图像取样和量化像素间的一些基本关系2.1视觉感知要素ElementsofVisualPerception本节简单地综述了人类视觉系统的构造、人眼中图像的形成及对亮度的适应和鉴别。2.1.1人眼的构造(1)StructureoftheHumanEye眼球的平均直径约20mm。有三层薄膜（眼角膜/巩膜，脉络膜和视网膜）包围着眼睛。虹膜的收缩和扩张控制进入眼睛的光量。虹膜中间的瞳孔的直径约2～8mm来自外部的光在视网膜上成像。每只眼睛有600～700万个锥状体（白昼视觉），主要

2、分布在中央凹。每只眼睛有7500万～15000万个杆状体，用于给出总体图像，它们没有色彩感觉，在低照明度下对图像较敏感（如：夜视觉）。可以把中央凹看作1.5×1.5mm的方形传感器。眼睛中最高敏感区的锥状体数量约为337,000个，与一个中等分辨率30万像素的CCD（电荷耦合器，charge-coupleddevice）相当。2.1.2人眼中图像的形成ImageFormationintheEye眼睛的晶状体与普通光学透镜之间的主要差别在于眼睛的适应性强。晶状体的聚焦中心与视网膜间的距离在14～17mm之间。视网膜图像主要反射在中央凹域上，然后由光接收器的相应刺激作用产生感觉，

3、感觉把辐射能转变为电脉冲，最后由大脑解码。h=2.55mm2.1.3亮度适应和鉴别(1)BrightnessAdaptationandDiscrimination人的视觉系统能适应的光强度级别范围约量级。主观亮度（人的视觉系统感觉到的亮度）是进入人眼的光强度的对数函数。人的视觉不能同时在这么大范围工作，存在亮度适应现象。人眼能同时鉴别的光强度级的范围是很小的。在低照明级别，亮度辨别较差，在高照明级别，亮度辨别较好。亮度适应级范围2.1.3亮度适应和鉴别(2)BrightnessAdaptationandDiscrimination在低照明级别，亮度辨别较差，在高照明级别，亮度

4、辨别较好。2.1.3亮度适应和鉴别(3)BrightnessAdaptationandDiscrimination感觉亮度不是简单的强度函数的例1：视觉系统倾向不同强度区域边界周围的欠调或过调现象2.1.3亮度适应和鉴别(4)BrightnessAdaptationandDiscrimination感觉亮度不是简单的强度函数的例2：视觉系统的同时对比现象，即感觉的亮度区域不是简单地取决于强度。2.1.3亮度适应和鉴别(5)BrightnessAdaptationandDiscrimination在错觉中，眼睛填上了不存在的信息或错误地感知物体地几何特点。2.1.3亮度适应和鉴

5、别(6)BrightnessAdaptationandDiscrimination2.1.3亮度适应和鉴别(7)BrightnessAdaptationandDiscrimination2.2光和电磁波谱(1)LightandtheElectromagneticSpectrum2.2光和电磁波谱(2)LightandtheElectromagneticSpectrum电磁波谱的可见光波段约为：0.43μm(紫色）～0.79μm（红色）2.2光和电磁波谱(3)LightandtheElectromagneticSpectrum应用实例：γ射线成像Gamma-RayImaging

6、γ射线成像主要用于核医学和天文观察．在核医学中，这种处理是将放射性同位素注射到病人体内，当这种物质衰变时放射出γ射线，然后用γ射线检测器产生图像．应用实例：Ｘ射线成像X-rayImagingX射线是最早用于成像的电磁辐射源之一。Ｘ射线管是带有阴极和阳极的真空管．阴极加热释放自由电子，这些电子以很高的速度向阳极流动，当电子撞击一个原子核时，能量被释放并形成Ｘ射线辐射。Ｘ射线的能量由另一边的阳极电压控制，而Ｘ射线的数量由施加于阴极灯丝的电源控制。应用实例：紫外波段成像ImagingintheUltravioletBand紫外线被用于荧光显微镜方法，这是显微镜方法中发展最快的领域。

7、荧光是在19世纪中叶发现的．当紫外辐射光子与荧光材料内原子中的电子碰撞时，它把电子提高到较高的能级，随后受激电子释放到较低的能级并以可见光范围内的低能光子放光。应用实例：可见光及红外线波段成像用光显微镜方法获取图像的例子应用实例：微波波段成像ImagingintheMicrowaveBand微波波段成像的典型应用是雷达。成像雷达的独特之处是在任何范围、任何时间内不考虑气候、光照条件的收集数据能力。雷达波可以穿透云层，在一定条件下还可以通过植被、冰层和极干燥的沙漠。成像雷达的工作原理像一个闪光照相机，它自