数字图像表示及其处理学习教案.pptx

《数字图像表示及其处理学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字图像表示及其处理学习教案.pptx（31页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学1数字图像表示数字图像表示(biosh)及其处理及其处理第一页，共31页。2.1 人眼人眼(rn yn)成像过程成像过程n n 人眼是一个平均半径为人眼是一个平均半径为20mm的球状的球状n n 器官，由三层薄膜包围。器官，由三层薄膜包围。n n最外层：坚硬的蛋白质膜最外层：坚硬的蛋白质膜n n角膜角膜透明组织，光线进入眼内透明组织，光线进入眼内n n巩膜巩膜白色不透明组织，白色不透明组织，n n 巩固和保护整个眼球。巩固和保护整个眼球。n n中间中间(zhngjin)一层：由虹膜和脉络膜一层：由虹膜和脉络膜组成。组成。n n 虹膜的中间虹膜的中间(zhngjin)有一个圆孔，有一个圆孔

2、，称为瞳孔。称为瞳孔。n n大小由连接虹膜的环状肌肉组织来调节，大小由连接虹膜的环状肌肉组织来调节，控制进入眼睛内部的光通量大小，其作用控制进入眼睛内部的光通量大小，其作用和照相机中的光圈一样。和照相机中的光圈一样。n n 第2页/共31页第二页，共31页。2.1 人眼人眼(rn yn)成像过程成像过程n n最内一层：视网膜最内一层：视网膜n n表面分布表面分布(fnb)有大量光敏细胞。有大量光敏细胞。n n锥状锥状分布分布(fnb)在黄斑区内在黄斑区内n n分辨光的强弱和色彩分辨光的强弱和色彩n n白天视觉白天视觉n n杆状杆状无法分辨细微差别无法分辨细微差别n n感知总体形象感知总体形象n

3、 n不能感知色彩，对低照明度比不能感知色彩，对低照明度比较敏感较敏感n n夜视觉夜视觉第3页/共31页第三页，共31页。2.1 人眼人眼(rn yn)成像过程成像过程n n水晶体水晶体瞳孔后面，扁球形瞳孔后面，扁球形n n作用：如同可变焦距的透镜作用：如同可变焦距的透镜n n曲率可由睫状肌的收缩进行调节曲率可由睫状肌的收缩进行调节n n使景象始终能刚好使景象始终能刚好(gngho)聚焦于黄斑聚焦于黄斑区区n n比普通光学透镜的适应性强比普通光学透镜的适应性强n n前室前室角膜和水晶体之间角膜和水晶体之间n n对可见光透明水状液体对可见光透明水状液体n n吸收一部分紫外线吸收一部分紫外线n n后

4、室后室胶状透明液体（玻璃体）胶状透明液体（玻璃体）n n保护眼睛的滤光作用保护眼睛的滤光作用第4页/共31页第四页，共31页。2.1 人眼人眼(rn yn)成像过程成像过程n n一般物体在光源照射下呈现彩色一般物体在光源照射下呈现彩色n n反射或透射照射光源的一部分，吸反射或透射照射光源的一部分，吸收其余部分。收其余部分。n n人眼对彩色感知人眼对彩色感知(gnzh)的的3个度量：个度量：n n亮度亮度光作用于人眼引起的明亮程度光作用于人眼引起的明亮程度的感觉的感觉n n色调色调反映颜色种类。反映颜色种类。n n物体反射光的光谱成分物体反射光的光谱成分n n透射光的波长分布或光谱透射光的波长分

5、布或光谱n n饱和度饱和度彩色光深浅或纯洁程度彩色光深浅或纯洁程度n n饱和度越高，颜色越深，或越饱和度越高，颜色越深，或越纯纯n n掺入白光而变浅掺入白光而变浅第5页/共31页第五页，共31页。2.1 人眼人眼(rn yn)成像过程成像过程n n三基色原理：红、绿、蓝三基色原理：红、绿、蓝n n三基色选择不唯一，必须相互独立（任一颜三基色选择不唯一，必须相互独立（任一颜色色(yns)不能由其他两种合成）不能由其他两种合成）n n相加二次色：黄、品红、青相加二次色：黄、品红、青第6页/共31页第六页，共31页。2.1 人眼人眼(rn yn)成像过程成像过程n n马赫带马赫带n n奥地利物理学家

6、奥地利物理学家E马赫发现的一种马赫发现的一种(y zhn)明度对比现象明度对比现象n n明暗交界处，亮度更亮，暗处更暗明暗交界处，亮度更亮，暗处更暗n n主观的边缘对比效应主观的边缘对比效应n n人类的视觉系统有增强边缘对比度的机制人类的视觉系统有增强边缘对比度的机制第7页/共31页第七页，共31页。2.1 人眼人眼(rn yn)成像过程成像过程n nThe Color of the Dressn nThose who subconsciously seek detail in the many horizontal black lines convert them to a golden h

7、ue,so the blue disappears into a blown-out whiten nOthers whose brains focus on the blue part of the dress see the photo as the black-and-blue reality第8页/共31页第八页，共31页。2.2 简单简单(jindn)的图像形成模型的图像形成模型一幅图像实际上记录的是物体辐射能量的空一幅图像实际上记录的是物体辐射能量的空间分布，这个分布是空间坐标、时间和波长间分布，这个分布是空间坐标、时间和波长的函数，即的函数，即:I=(x,y,z,t)。当一幅图像

8、为平面单色静止图像时，空间坐当一幅图像为平面单色静止图像时，空间坐标变量标变量z,波长波长和时间变量和时间变量t可以从函数中去可以从函数中去除，一幅图像可以用二维函数除，一幅图像可以用二维函数f(x,y)来表示来表示:f(x,y)=i(x,y)r(x,y)这里这里 0i(x,y)0r(x,y)1 反射反射(fnsh)分量限制在分量限制在0和和1之间。之间。i(x,y)的性质取决于照射源，而的性质取决于照射源，而r(x，y)取决于成像取决于成像物体的特性。物体的特性。第9页/共31页第九页，共31页。2.3 图像图像(t xin)的数字化的数字化数字图像可以数字图像可以(ky)理解为对二维函数理

9、解为对二维函数f(x，y)进行采样和量化进行采样和量化(即离散处理即离散处理)后得到的后得到的图像，因此，通常用二维矩阵来表示一幅数图像，因此，通常用二维矩阵来表示一幅数字图像。字图像。将一幅图像进行数字化的过程就是在计算机将一幅图像进行数字化的过程就是在计算机内生成一个二维矩阵的过程。内生成一个二维矩阵的过程。数字化过程包括三个步骤：扫描、采样和量数字化过程包括三个步骤：扫描、采样和量化。化。第10页/共31页第十页，共31页。2.3 图像图像(t xin)的数字化的数字化第11页/共31页第十一页，共31页。2.3 图像图像(t xin)的数字化的数字化n n2.3.1 采样采样n n 采

10、样（采样（Sampling）:对图像空间坐标的离散对图像空间坐标的离散化，它决定了图像的空间分辨率。化，它决定了图像的空间分辨率。n n 用一个网格把待处理的图像覆盖，然后把用一个网格把待处理的图像覆盖，然后把每一小格上模拟图像的各个亮度每一小格上模拟图像的各个亮度(lingd)取取平均值，作为该小方格中点的值；或者把方平均值，作为该小方格中点的值；或者把方格的交叉点处模拟图像的亮度格的交叉点处模拟图像的亮度(lingd)值作值作为该方格交叉点上的值。为该方格交叉点上的值。第12页/共31页第十二页，共31页。2.3 图像图像(t xin)的数字化的数字化n n2.3.1 采样采样n n对一幅

11、对一幅(y f)图像采样时，若每行（即横向）图像采样时，若每行（即横向）像素为像素为N个，每列（即纵向）像素为个，每列（即纵向）像素为M个，则个，则图像大小为图像大小为MN个像素，从而个像素，从而f(x,y)构成一个构成一个MN实数矩阵：实数矩阵：每个元素为图像每个元素为图像f(x,y)的离散的离散(lsn)采样值，称之为像元采样值，称之为像元或像素。或像素。第13页/共31页第十三页，共31页。2.3 图像图像(t xin)的数字化的数字化n n2.3.2 量化量化n n把采样后所得的各像素灰度值从模拟量到离把采样后所得的各像素灰度值从模拟量到离散量的转换称为图像灰度的量化。散量的转换称为图

12、像灰度的量化。n n量化是对图像幅度坐标量化是对图像幅度坐标(zubio)的离散化，的离散化，它决定了图像的幅度分辨率。它决定了图像的幅度分辨率。第14页/共31页第十四页，共31页。2.3 图像图像(t xin)的数字化的数字化n n2.3.2 量化量化n n量化的方法包括：分层量化、均匀量化和非量化的方法包括：分层量化、均匀量化和非均匀量化。均匀量化。n n分层量化是把每一个离散样本的连续灰度值分层量化是把每一个离散样本的连续灰度值只分成有限只分成有限(yuxin)多的层次。多的层次。n n均匀量化是把原图像灰度层次从最暗至最亮均匀量化是把原图像灰度层次从最暗至最亮均匀分为有限均匀分为有限

13、(yuxin)个层次，如果采用不个层次，如果采用不均匀分层就称为非均匀量化。均匀分层就称为非均匀量化。第15页/共31页第十五页，共31页。2.3 图像图像(t xin)的数字化的数字化n n2.3.2 量化量化量化示意图量化示意图第16页/共31页第十六页，共31页。2.3 图像图像(t xin)的数字化的数字化n n2.3.2 量化量化图像图像(t xin)(t xin)量化实例量化实例(a)256(a)256级灰度图象级灰度图象 (b)(b)子图子图 (c)(c)子图对应子图对应(duyng)(duyng)的量化的量化数据数据第17页/共31页第十七页，共31页。2.3 图像图像(t x

14、in)的数字化的数字化n n2.3.2 量化量化n n采样采样(ci yn)点数和量化级数的关系：点数和量化级数的关系：n n对一幅图像，当量化级数一定时，采样对一幅图像，当量化级数一定时，采样(ci yn)点数对图像质量有着显著的影响。采样点数对图像质量有着显著的影响。采样(ci yn)点数越多，图像质量越好；当采样点数越多，图像质量越好；当采样(ci yn)点数减少时，图上的块状效应就逐点数减少时，图上的块状效应就逐渐明显。渐明显。n n当图像的采样当图像的采样(ci yn)点数一定时，采用点数一定时，采用不同量化级数的图像质量也不一样。量化级不同量化级数的图像质量也不一样。量化级数越多，

15、图像质量越好，当量化级数越少时，数越多，图像质量越好，当量化级数越少时，图像质量越差。图像质量越差。n n量化级数最小的极端情况就是二值图像，图量化级数最小的极端情况就是二值图像，图像会出现假轮廓。像会出现假轮廓。第18页/共31页第十八页，共31页。2.3 图像图像(t xin)的数字化的数字化n n2.3.2 量化量化n n采样点数与图像质量采样点数与图像质量(zhling)之间的关系：之间的关系：(a)(a)采采样样(ci(ci yn)yn)点点256256256256时的图像时的图像 (b)(b)采采样样(ci(ci yn)yn)点点64646464时时的图像的图像(c)(c)采采样样

16、(ci(ci yn)yn)点点32323232时时的图像的图像(d)(d)采采样样(ci(ci yn)yn)点点16161616时时的图像的图像第19页/共31页第十九页，共31页。2.3 图像图像(t xin)的数字化的数字化n n2.3.2 量化量化n n量化级数与图像量化级数与图像(t xin)质量之间的关系：质量之间的关系：(a)(a)量量 化化 为为 2 2级级 的的 LenaLena图图 像像(t(t xin)xin)(b)(b)量量 化化 为为 1616级级 的的 LenaLena图图 像像(t(t xin)xin)(c)(c)量量化化为为256256级级的的LenaLena图图

17、像像(t(t xin)xin)第20页/共31页第二十页，共31页。2.3 图像图像(t xin)的数字化的数字化n n2.3.2 量化量化n n量化级数与图像质量量化级数与图像质量(zhling)之间的关系：之间的关系：第21页/共31页第二十一页，共31页。2.4 数字图像的基本数字图像的基本(jbn)类型类型计算机一般采用两种方式存储静态图像：计算机一般采用两种方式存储静态图像：位映射（位映射（Bitmap），即位），即位(j wi)图存储模图存储模式；式；向量处理（向量处理（Vector），也称矢量存储模式。），也称矢量存储模式。位图也称为栅格图像，是通过许多像素点表位图也称为栅格图像

18、，是通过许多像素点表示一幅图像，每个像素具有颜色属性和位置示一幅图像，每个像素具有颜色属性和位置属性。属性。矢量图只存储图像内容的轮廓部分，而不是矢量图只存储图像内容的轮廓部分，而不是存储图像数据的每一点。存储图像数据的每一点。第22页/共31页第二十二页，共31页。2.4 数字图像的基本数字图像的基本(jbn)类型类型n n二值图像二值图像n n二值图像也叫黑白图像，就是图像像素只存二值图像也叫黑白图像，就是图像像素只存在在(cnzi)0,1两个值。两个值。二进制的二进制的lenna图像图像(t xin)第23页/共31页第二十三页，共31页。2.4 数字图像的基本数字图像的基本(jbn)类

19、型类型n n灰度图像灰度图像n n灰度图像是包含灰度级的图像，如灰度图像是包含灰度级的图像，如64级，级，256级等。级等。n n如当像素灰度级用如当像素灰度级用8 bit表示时，每个像素的表示时，每个像素的取值就是取值就是256种灰度中的一种种灰度中的一种(y zhn)，即，即每个像素的灰度值为每个像素的灰度值为0到到255中的一个。中的一个。n n通常，用通常，用0表示黑，表示黑，255表示白，从表示白，从0到到255亮亮度逐渐增加。度逐渐增加。第24页/共31页第二十四页，共31页。2.4 数字图像的基本数字图像的基本(jbn)类型类型n n灰度图像灰度图像n n索引图像把像素值直接作为

20、索引颜色的序号。索引图像把像素值直接作为索引颜色的序号。n n根据索引颜色的序号就可以找到该像素的实根据索引颜色的序号就可以找到该像素的实际颜色。际颜色。n n当把索引图像读入计算机时，索引颜色将被当把索引图像读入计算机时，索引颜色将被存储到调色板中。存储到调色板中。n n调色板是包含调色板是包含(bohn)不同颜色的颜色表，不同颜色的颜色表，每种颜色以红，绿，蓝三种颜色的组合来表每种颜色以红，绿，蓝三种颜色的组合来表示。调色板的单元个数是与图像的颜色数一示。调色板的单元个数是与图像的颜色数一致的。致的。256色图像有色图像有256个索引颜色，相应的调个索引颜色，相应的调色板就有色板就有256

21、个单元。个单元。第25页/共31页第二十五页，共31页。2.4 数字图像的基本数字图像的基本(jbn)类型类型n n彩色图像彩色图像n nRGB图像是一类图像是一类(y li)图像的总称。图像的总称。n n这类图像不使用单独的调色板，每一个像素这类图像不使用单独的调色板，每一个像素的颜色由存储在相应位置的红、绿、蓝颜色的颜色由存储在相应位置的红、绿、蓝颜色分量共同决定。分量共同决定。n nRGB图像是图像是24位图像，红、绿、蓝分量分别位图像，红、绿、蓝分量分别占用占用8位，理论上可以包含位，理论上可以包含16M种不同的颜色。种不同的颜色。第26页/共31页第二十六页，共31页。2.5 数字图

22、像的基本数字图像的基本(jbn)文件格文件格式式每一种图像文件均有一个文件头，每一种图像文件均有一个文件头，在文件在文件头之后才是图像数据。头之后才是图像数据。文件头的内容一般文件头的内容一般(ybn)包括文件类型、包括文件类型、文件制作者、制作时间、版本号、文件大小文件制作者、制作时间、版本号、文件大小等内容。等内容。各种图像文件的制作还涉及到图像文件的压各种图像文件的制作还涉及到图像文件的压缩方式和存储效率等。缩方式和存储效率等。常用的图像文件存储格式主要有常用的图像文件存储格式主要有BMP文件、文件、JPG文件、文件、PCX文件、文件、TIFF文件以及文件以及GIF文文件等。件等。第27

23、页/共31页第二十七页，共31页。2.6 小结小结(xioji)一一幅幅图图像像实实际际上上记记录录的的是是物物体体辐辐射射能能量量的的空空间间分分布布，这这个个分分布布是是空空间间坐坐标标、时时间间和和波波长长的的函函数数。当当一一幅幅图图像像为为平平面面单单色色静静止止图图像像时时，图图像像可可以以用用二二维维函函数数f(x,y)来来表表示示，它它是是一一个有界函数。个有界函数。将将一一幅幅图图像像数数字字化化的的过过程程主主要要包包括括扫扫描描，采采样样和和量量化化，其其结结果果就就是是在在计计算算机机内内生生成成一一个个二维矩阵。二维矩阵。计计算算机机一一般般采采用用两两种种方方式式存

24、存储储静静态态图图像像：一一种种(y zhn)是是位位映映射射，即即位位图图存存储储模模式式；另另一一种种(y zhn)是是向向量量处处理理，也也称称矢矢量量存存储模式。储模式。第28页/共31页第二十八页，共31页。2.6 小结小结(xioji)位位图图可可以以分分成成二二值值图图像像(t xin)、索索引引图图像像(t xin)、灰灰度度图图像像(t xin)和和RGB图像图像(t xin)四种。四种。常常用用的的图图像像(t xin)文文件件存存储储格格式式主主要要有有BMP图图像像(t xin)文文件件、JPEG图图像像(t xin)文文 件件、PCX图图 像像(t xin)文文 件件、TIFF图图像像(t xin)文文件件以以及及GIF图图像像(t xin)文件等。文件等。第29页/共31页第二十九页，共31页。习题习题(xt)设设一一颗颗陆陆地地卫卫星星拍拍摄摄的的图图像像分分辨辨率率为为2340*3240，共共4个个波波段段，采采样样精精度度为为7位位，按按每每天天30幅幅计计，计计算算(j sun)每每天天的的数数据据量量（以（以MB为单位）为单位）第30页/共31页第三十页，共31页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第31页/共31页第三十一页，共31页。