第2章 图像图像处理系统及视觉系统（第22讲）ppt课件.ppt

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1、第二章数字图像处理基础2.1图像数字化2.2数字图像的显示2.3色度学基础与颜色模型2.4灰度直方图2.5图像文件格式2.6图像的基本运算第二部分数字图像可以用一个离散量组成的矩阵g(i,j)（即二维数组）来表示。其中：矩阵中的每一个元素称为像元、像素或图像元素。而g(i,j)代表(i,j)点的灰度值，即亮度值。2.1图像数字化模拟图像数字图像正方形点阵和正六边形具体来说，就是把一幅图画分割成上图所示的一个个小区域（像元或像素），并将各小区域灰度用整数来表示，形成一幅数字图像。一、图像数字化过程：矩阵中的每一个元素称

2、为像元、像素或图像元素。而g(i,j)代表(i,j)点的灰度值，即亮度值。以上数字化有以下几点说明：（1）由于g(i,j)代表该点图像的光强度，而光是能量的一种形式，故g(i,j)必须大于零，且为有限值，即：0＜g(i,j)＜∞。（2）数字化采样一般是按正方形点阵取样的，除此之外还有三角形点阵、正六角形点阵取样。（3）以上是用g(i,j)的数值来表示(i,j)位置点上灰度级值的大小，即只反映了黑白灰度的关系，如果是一幅彩色图像，各点的数值还应当反映色彩的变化，可用g(i,j,λ)表示，其中λ是波长。如果图像是运动

3、的，还应是时间t的函数，即可表示为g(i,j,λ,t)。概念：采样：将空间上连续的图像变换成离散点的操作。采样点：用空间上部分点的灰度值代表图像的这些点。采样步骤：１）先沿垂直方向按一定间隔从上到下顺序地沿水平方向直线扫描，取出各水平线上灰度值的一维扫描。２）再对一维扫描线信号按一定间隔采样得到离散信号。（水平方向采样）对于运动图像，需先在时间轴上采样，再沿垂直方向采样，最后沿水平方向采样由这三个步骤完成。1.采样采样采样示意图对一幅图像采样时，若每行（即横向）像素为M个，每列（即纵向）像素为N个，则图像大小为M×N

4、个像素。?采样对一幅图像采样时，若每行（即横向）像素为M个，每列（即纵向）像素为N个，则图像大小为M×N个像素。在进行采样时，采样点间隔的选取是一个非常重要的问题，它决定了采样后图像的质量，即忠实于原图像的程度。采样间隔的大小选取要依据原图像中包含的细微浓淡变化来决定。一般，图像中细节越多，采样间隔应越小。一维采样定理：若一维信号g(t)的最大频率为ω，以T≤1/2ω为间隔进行采样，则能够根据采样结果g(iT)(i=…,-1,0,1，…)完全恢复g(t)，即式中2.量化原因：经采样图像被分割成空间上离散的像素，

5、但其灰度是连续的，还不能用计算机进行处理。量化：将像素灰度转换成离散的整数值的过程。灰度级数：一幅数字图像中不同灰度值的个数，用G表示。量化图2-3量化示意图（a）量化；(b)量化为8bit量化量化过程示意图一般来说，g就是表示图像像素灰度值所需的比特位数(如６bit或８bit)。一幅大小为M×N、灰度级数为G的图像所需的存储空间，即图像的数据量，大小为M×N×g(bit）黑白图像是指图像的每个像素只能是黑或白，没有中间的过渡，故又称为二值图像。二值图像的像素值为0或1。例如量化灰度图像灰度图像是指每个像素由一个量

6、化的灰度值来描述的图像。它不包含彩色信息。彩色图像彩色图像是指每个像素由R、G、B三原色像素构成的图像，其中R、B、G是由不同的灰度级来描述的。量化3.采样、量化参数与数字化图像间的关系数字化方式可分为均匀采样、量化和非均匀采样、量化。所谓“均匀”，指的是采样、量化为等间隔。图像数字化一般采用均匀采样和均匀量化方式。非均匀采样是根据图像细节的丰富程度改变采样间距。细节丰富的地方，采样间距小，否则间距大。非均匀量化是对像素出现频度少的间隔大，而频度大的间隔小。（非等间隔量化）采用非均匀采样与量化，会使问题复杂化，因此很

7、少采用。采样与量化采样间隔（采样点）与图像的关系一般来说，采样间隔越大，所得图像像素数越少，空间分辨率低，质量差，严重时出现像素呈块状的国际棋盘效应；采样间隔越小，所得图像像素数越多，空间分辨率高，图像质量好，但数据量大。（a）原始图像(256×256)；（b）采样图像1(128×128)；（c）采样图像2(64×64)；（d）采样图像3(32×32)；（e）采样图像4(16×16)；（f）采样图像5(8×8)采样与量化量化等级与图像关系图像的采样点数一定时：量化等级越多，所得图像层次越丰富，灰度分辨率高，图像质量好

8、，但数据量大；量化等级越少，图像层次欠丰富，灰度分辨率低，会出现假轮廓现象，图像质量变差，但数据量小。采样与量化不同量化级别对图像质量的影响（a）原始图像(256级)；（b）量化图像1(64级)；（c）量化图像2(32级)；（d）量化图像3(16级)；（e）量化图像4(4级)；（f）量化图像5(2级)采样与量化采样和量化的一般原则当限定数字图