賈永紅 數(shù)字圖像處理- chap2.ppt

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1、第二章基本概念賈永紅武漢大學(xué)第二章講解內(nèi)容1.圖像數(shù)字化概念、數(shù)字化參數(shù)對(duì)圖像質(zhì)量的影響、　數(shù)字化器性能評(píng)價(jià)2.圖像灰度直方圖的基本概念、計(jì)算、性質(zhì)及其應(yīng)用3.數(shù)字圖像處理算法形式與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4.圖像圖像文件格式與特征重點(diǎn)：圖像數(shù)字化、圖像灰度直方圖和圖像文件BMP格式難點(diǎn)：圖像數(shù)字化、直方圖應(yīng)用、圖像分層結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)教學(xué)法：靈活應(yīng)用示例法、啟發(fā)式、提問(wèn)法等目的：1.熟悉本章基本概念和圖像處理算法形式，了解圖像的特征；2.重點(diǎn)掌握?qǐng)D像數(shù)字化圖像灰度直方圖的基本概念及應(yīng)用、圖像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與特征2.2成象模型f(x，y)--

2、-理想成像面坐標(biāo)點(diǎn)（x，y）的亮度i(x，y)---照度分量r(x，y)---反射分量，則f(x，y)＝i(x，y)×r(x，y)其中：0

3、數(shù)字圖像。它包括采樣和量化兩個(gè)過(guò)程。像素的位置和灰度就是像素的屬性。2.3.1采樣將空間上連續(xù)的圖像變換成離散點(diǎn)的操作稱為采樣。采樣間隔和采樣孔徑的大小是兩個(gè)很重要的參數(shù)。當(dāng)對(duì)圖像進(jìn)行實(shí)際的抽樣時(shí)，怎樣選擇各抽樣點(diǎn)的間隔是個(gè)非常重要的問(wèn)題。關(guān)于這一點(diǎn)，圖像包含何種程度的細(xì)微的濃淡變化，取決于希望忠實(shí)反映圖像的程度。不同形狀的采樣孔徑2.3.2量化經(jīng)采樣圖像被分割成空間上離散的像素，但其灰度是連續(xù)的，還不能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。將像素灰度轉(zhuǎn)換成離散的整數(shù)值的過(guò)程叫量化。表示像素明暗程度的整數(shù)稱為像素的灰度級(jí)（或灰度值或

4、灰度）。一幅數(shù)字圖像中不同灰度級(jí)的個(gè)數(shù)稱為灰度級(jí)數(shù)，用G表示。采樣方式:有縫、無(wú)縫和重迭一般來(lái)說(shuō)，，g就是表示存儲(chǔ)圖像像素灰度值所需的比特位數(shù)。若一幅數(shù)字圖像的量化灰度級(jí)數(shù)G=256=28級(jí)，灰度取值范圍一般是0~255的整數(shù)，由于用8bit就能表示灰度圖像像素的灰度值，因此常稱8bit量化。從視覺(jué)效果來(lái)看，采用大于或等于6比特位量化的灰度圖像，視覺(jué)上就能令人滿意。一幅大小為M×N、灰度級(jí)數(shù)為G的圖像所需的存儲(chǔ)空間，即圖像的數(shù)據(jù)量，大小為M×N×g（bit）灰度級(jí)數(shù)就代表一幅數(shù)字圖像的層次。圖像數(shù)據(jù)的實(shí)際層次越多

5、視覺(jué)效果就越好。數(shù)字圖像根據(jù)灰度級(jí)數(shù)的差異可分為：黑白圖像、灰度圖像和彩色圖像。黑白圖像圖像的每個(gè)像素只能是黑或白，沒(méi)有中間的過(guò)渡，故又稱為二值圖像。二值圖像的像素值為0或1。例如灰度圖像灰度圖像是指灰度級(jí)數(shù)大于2的圖像。但它不包含彩色信息。彩色圖像彩色圖像是指每個(gè)像素由R、G、B分量構(gòu)成的圖像，其中R、B、G是由不同的灰度級(jí)來(lái)描述。2.3.3量化參數(shù)與數(shù)字化圖像間的關(guān)系數(shù)字化方式可分為均勻采樣、量化和非均勻采樣、量化。所謂“均勻”，指的是采樣、量化為等間隔方式。圖像數(shù)字化一般采用均勻采樣和均勻量化方式。非均勻采

6、樣是根據(jù)圖象細(xì)節(jié)的豐富程度改變采樣間距。細(xì)節(jié)豐富的地方，采樣間距小，否則間距大。非均勻量化是對(duì)圖像層次少的區(qū)域采用間隔大量化，而對(duì)圖像層次豐富的區(qū)域采用間隔小量化。采用非均勻采樣與量化，均會(huì)使問(wèn)題復(fù)雜化，因此很少采用。圖像的質(zhì)量1.平均亮度2.對(duì)比度是指一幅圖象中灰度反差的大小。對(duì)比度=最大亮度/最小亮度3.清晰度由圖像邊緣灰度變化的速度來(lái)描述。4.分解力或分辨率一般來(lái)說(shuō)，采樣間隔越大，所得圖像像素?cái)?shù)越少，空間分辨率低，質(zhì)量差，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)像素呈塊狀的國(guó)際棋盤(pán)效應(yīng)；采樣間隔越小，所得圖像像素?cái)?shù)越多，空間分辨率高，圖

7、像質(zhì)量好，但數(shù)據(jù)量大。量化等級(jí)越多，所得圖像層次越豐富，灰度分辨率高，圖像質(zhì)量好，但數(shù)據(jù)量大；量化等級(jí)越少，圖像層次欠豐富，灰度分辨率低，會(huì)出現(xiàn)假輪廓現(xiàn)象，圖像質(zhì)量變差，但數(shù)據(jù)量小。但在極少數(shù)情況下對(duì)固定圖像大小時(shí)，減少灰度級(jí)能改善質(zhì)量，產(chǎn)生這種情況的最可能原因是減少灰度級(jí)一般會(huì)增加圖像的對(duì)比度。例如對(duì)細(xì)節(jié)比較豐富的圖像數(shù)字化。2.3.4數(shù)字化器數(shù)字化器必須能夠?qū)D像劃分為若干像素并分別給它們地址，能夠度量每一像素的灰度并量化為整數(shù)，能夠?qū)⑦@些整數(shù)寫(xiě)入存儲(chǔ)設(shè)備。一、數(shù)字化器組成A．采樣孔：保證單獨(dú)觀測(cè)特定的像素而

8、不受其它部分的影響。B．圖像掃描機(jī)構(gòu)：使采樣孔按預(yù)先確定的方式在圖像上移動(dòng)。C．光傳感器：通過(guò)采樣孔測(cè)量圖像的每一個(gè)像素的亮度。D．量化器：將傳感器輸出的連續(xù)量轉(zhuǎn)化為整數(shù)值。E．輸出存儲(chǔ)體：將像素灰度值存儲(chǔ)起來(lái)。它可以是固態(tài)存儲(chǔ)器，或磁盤(pán)等。常用的數(shù)字化器是掃描儀、數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)。二、掃描儀工作原理掃描儀是圖像輸入的常用設(shè)備。其工作步驟是:1.將欲掃描的原稿正面朝下