第2章图像与视觉基础ppt课件.ppt

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1、第二章图像与视觉基础本章主要内容：•采样和量化•图像的颜色模型•象素间联系•图像运算1.采样和量化●一幅图像必须在空间和灰度上都离散化计算机才可以处理。空间采样―空间坐标的离散化。灰度量化－灰度的离散化。1.1均匀采样和量化例如:只取交叉点象素的灰度值，记为：f(x,y)，构成图像文件→数字图像若Δx，Δy不变－均匀采样。△y△x1.1均匀采样和量化●图像空间分辨率N：M×N－采样。图像f(x,y)中0≤x≤M，0≤y≤N265x180133x9066x4533x221.1均匀采样和量化●图像密度分辨率K：灰度级G－量化256灰度级16灰度级8灰度级4灰度级1.2非均匀采

2、样●若M×N固定，改变Δx，Δy。比如：对人的脸Δx，Δy取小，背景Δx，Δy取大。●原则：在灰度变化大时用较密的采样。●缺点：①要确定边缘。②对含有较少均匀区域的图像也不使用，例如人群照片。1.3非均匀量化●人眼在灰度变化剧烈区估计灰度的能力差。－较少的灰度级,对边缘用较少的灰度级。●在灰度变化平缓区估计灰度的能力好。－较多的灰度级1.3非均匀量化马赫带效应(Machbandeffect)1.3非均匀量化原因：T亮度感觉实际①突变时有放大作用――警灯闪的原因②视觉暂留2.图像的颜色模型2.1、视觉系统对颜色的感知颜色是视觉系统对可见光的感知结果。可见光是波长在380nm

3、-780nm之间的电磁波。2.1视觉系统对颜色的感知2.1视觉系统对颜色的感知●我们看到的大多数光不是一种波长的光，而是由许多不同波长的光组合成的。人的视网膜有对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的三种锥体细胞，另外还有一种在光功率极端低的条件下才起作用的杆状体细胞，杆状细胞主要提供视野的整体视象，对低照度较敏感。2.1视觉系统对颜色的感知●红、绿和蓝三种锥体细胞对不同频率的光的感知程度不同，对不同亮度的感知程度也不同，如图2.2所示。2.2常用颜色模型常用颜色模型分为两类：●面向设备如：CMY、RGB、YUV、YIQ、YCrCb●面向视觉系统如：HSV、HIS等●面向计算如：C

4、IE-XYZ2.2.1RGB相加混色模型●计算机显示器使用的阴极射线管CRT(cathoderaytube)是一个有源物体。CRT使用3个电子枪分别产生红(Red)、绿(Green)和蓝(Blue)三种波长的光，并以各种不同的相对强度综合起来产生颜色。2.2.1RGB相加混色模型2.2.1RGB相加混色模型●从理论上讲，任何一种颜色都可用三基色按不同的比例混合得到。它们的比例不同，我们看到的颜色也就不同。某一种颜色和这三种颜色之间的关系可用下面的式子来描述：某一彩色＝rR＋gG＋bB其中r,g,b分别为RGB分量的份数2.2.1RGB相加混色模型●当三基色等量相加时，得到

5、白色；●等量的红绿相加而蓝为0值时得到黄色（Yellow）；●等量的红蓝相加而绿为0时得到品红(magenta)；●等量的绿蓝相加而红为0时得到青色(cyan)。●三基色相加的结果如图所示。2.2.1RGB相加混色模型●象素值，它表示特定颜色的强度。一个象素值往往用R、G、B三个分量表示。2.2.1RGB相加混色模型RGB彩色空间也可以由图所示的立方体来表示。2.2.2CMY相减混色模型●用彩色墨水或颜料进行混合，这样得到的颜色称为相减色。在理论上说，任何一种颜色都可以用三种基本颜料按一定比例混合得到。这三种颜色是青色(Cyan)、品红(Magenta)和黄色(Yello

6、w)，通常写成CMY，称为CMY模型。用这种方法产生的颜色之所以称为相减色，乃是因为它减少了为视觉系统识别颜色所需要的反射光。2.2.2CMY相减混色模型在相加混色中：●白色－R＝G＋B＝CRC互补色。（青色颜料吸收红光，显示青色）●白色－G＝R＋B＝MGM互补色。●白色－B＝R＋G＝YBY互补色2.2.2CMY相减混色模型这些三基色相减结果如图所示C＋Y＝白－R－B＝GC＋M＋Y＝白－R―G―B＝黑2.2.2CMY相减混色模型●彩色打印机采用的就是这种原理，印刷彩色图片也是采用这种原理。由于彩色墨水和颜料的化学特性，用等量的三基色得到的黑色不是真正的黑色，因此在印

7、刷术中常加一种真正的黑色(blackink)，所以CMY又写成CMYK。2.2.2CMY相减混色模型●相加色与相减色之间有一个直接关系，如下表所示。利用它们之间的关系，可以把显示的颜色转换成输出打印的颜色。相加混色和相减混色之间成对出现互补色。例如，当RGB为1∶1∶1时，在相加混色中产生白色，而CMY为1∶1∶1时，在相减混色中产生黑色。从另一个角度也可以看它们的互补性。从表中可以看到，在RGB中的颜色为1的地方，在CMY对应的位置上，其颜色值为0。例如RGB为0∶1∶0时，对应CMY为1∶0∶1。2.2.2CMY相减混色模