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1、数字图像处理基本概念现在学习的是第1页，共27页本章教学要求1.了解对比度和相对对比度的概念2.理解消色物体和有色物体的概念3.理解加色混合原理和减色混合原理4.了解马赫带效应5.理解灰度的概念6.理解采样，量化的概念7.掌握采样、量化参数与数字化图像间的关系8.掌握灰度直方图的定义和直方图的性质9.掌握熵的概念10.了解数字图像处理算法的几种形式11.掌握常见图像的数据结构与图像文件格式12.了解图像的特征与噪声现在学习的是第2页，共27页本章重点和难点加色混合原理和减色混合原理;采样,量化参数与数字化图像间的关系;数字图像处理算法的几种形式;BMP图像文件格式现在学习的是第3页，共27页2
2、.1人眼的视觉原理人眼的构造锥状细胞:既可以分辨光的强弱,又可以分辨色彩,白天的视觉过程主要依靠锥状细胞,锥状视觉又称为白昼视觉.杆状细胞:不能感觉色彩,但对低照明度的景物敏感,杆状视觉又称为夜视觉.现在学习的是第4页，共27页2.1人眼的视觉原理视觉范围和分辨力视觉范围:人眼所能感受到的亮度范围.人眼的分辨力:人眼在一定距离上,能区分开两点的能力.最小视角:d/LLd现在学习的是第5页，共27页2.1人眼的视觉原理视觉适应性和对比灵敏度:图像对比度:C1=Bmax/Bmin相对对比度:Cr=(Bmax-Bmin)/Bmin现在学习的是第6页，共27页2.1人眼的视觉原理亮度感觉:亮度感觉的变
3、化S用相对亮度变化来描述:亮度感觉可以通过积分得到:BBkS0lnkBkS现在学习的是第7页，共27页2.1人眼的视觉原理色觉:人辨别颜色的能力.色觉有色调(hue),亮度(luminance),饱和度(saturation)三种性质.正常人色觉光谱的范围:0.4micron(紫色)-0.76micron(红色)其间大约可区别出16个色调.现在学习的是第8页，共27页2.1人眼的视觉原理消色物体:黑,白,灰色物体,对照明光线具有非选择性吸收的特性.有色物体:对照明光线具有选择性吸收的特性.现在学习的是第9页，共27页2.1人眼的视觉原理加色法:两种以上有色光同时照射到消色物体上,物体颜色呈现加
4、色法效应.它是利用三原色(红,绿,蓝)光相加获得彩色影像的方法.红品蓝白黄绿青+现在学习的是第10页，共27页2.1人眼的视觉原理减色法:当有色光照射到有色物体上时,物体的颜色呈现减色法效应.它是利用白光中减去补色(黄,品,青)以获取彩色影像的方法.黄绿青黑红品蓝-现在学习的是第11页，共27页2.1人眼的视觉原理马赫带效应:是眼睛对不同空间频率产生不同视觉响应的结果.视觉系统对空间高频和空间低频的敏感性较差,而对空间中频则有较高的敏感性,因而在亮度突变处产生亮度过冲现象.现在学习的是第12页，共27页2.2连续图像的描述一幅图像可以被看作是空间上各点光强度的集合,可以表示为:g=f(x,y,
5、z,t)二维灰度图像可以表示为:彩色图像可以表示为:dVtyxftyxfgs)(),(),(0),(),(),(tyxftyxftyxfgbgr现在学习的是第13页，共27页2.2连续图像的描述运动图像:图像内容随时间变化.静止图像:图像内容不随时间变化.静止图像是本课程重点研究的内容.静止图像可以表示为:f(x,y)0f(x,y)f(x,y)=i(x,y)r(x,y)f(x,y)为人眼所能看到的物体反射光量.i(x,y)为所见场景的入射光量.r(x,y)为反射率(reflectivity).0i(x,y)0r(x,y)1现在学习的是第14页，共27页2.2连续图像的描述灰度(gray)的概念
6、:图像f(x,y)在(x,y)处的强度称为图像在该点的灰度(l).灰度范围:在理论上,要求Lmin必须为正,Lmax必须有界.Lmin,Lmax叫做灰度范围.通常把灰度范围在数值上移到0,L,其中L=Lmax-Lmin.0表示黑,L表示白,所有中间值都是由黑连续变为白时的灰度值.maxminLlL现在学习的是第15页，共27页2.3图像数字化图像数字化(image digitizing)是将一幅画面转化成计算机能处理的形式数字图像的过程.采样(sampling):是将空间上连续的图像变换成离散点的操作.采样的两个重要参数是采样间隔和采样孔径的大小.量化:将像素灰度转换成离散的整数值的过程.采用
7、不小于6bit量化的灰度图像,视觉效果就能令人满意.一般数字图像灰度级数G为2的整数幂:G=2g现在学习的是第16页，共27页2.3图像数字化为了计算机处理，图像函数f(x,y)在空间和取值上必须数字化 图像的采样 空间坐标(x,y)的数字化被称为图像采样 确定水平和垂直方向上的像素个数N、MNM现在学习的是第17页，共27页2.3图像数字化 图像采样的形式化定义设Z表示整数集合采样处理：将xy平面分配到一个网格上，且每一个网格中心的坐标是一个笛卡儿乘积ZxZ的元素对，即所有有序元素对(a,b)的集合，其中a和b属于整数集合Zxy平面(a,b)现在学习的是第18页，共27页2.3图像数字化 图
8、像的量化 取值的数字化被称为图像灰度级量化 量化处理：将f 映射到Z的处理 Z的最大取值，确定像素的灰度级数G=2g，如256f现在学习的是第19页，共27页2.3图像数字化一幅m行n列的数字图像可用矩阵表示为:把数字图像表示成矩阵的优势在于能运用矩阵理论对图像进行分析处理.在具体应用中,如表示数字图像的能量,相关等特性时,也可以采用矢量的形式来表示数字图像.)1,1(.,),1,1(),0,1(.)1,1(.,),1,1(),0,1()1,0(.,),1,0(),0,0(nmfmfmfnfffnfffF现在学习的是第20页，共27页2.3图像数字化灰度图像:是指每个像素由一个量化的灰度来描述
9、的图像,没有彩色信息.若图像像素灰度只有两级(0表示黑色,1表示白色),这样的图像称为二值图像.彩色图像:是指每个像素由红、绿、蓝(分别用R,G,B表示)三原色构成的图像，其中，R、G、B是由不同的灰度级来描述。现在学习的是第21页，共27页2.3图像数字化图像的采样与数字图象的质量256x256128x12864x64现在学习的是第22页，共27页2.3图像数字化图像的采样与数字图象的质量32x3216x168x8现在学习的是第23页，共27页2.3图像数字化采样参数与数字图像间的关系:采样间隔越大,所得图像像素数越少,图像空间分辨率低,质量差,严重时出现国际象棋棋盘效应;采样间隔越小,所得
10、图像像素数越多,图像空间分辨率高,质量好,但数据量大.现在学习的是第24页，共27页 图像的量化与数字图象的质量256灰度级16灰度级8灰度级4灰度级2.3图像数字化现在学习的是第25页，共27页2.3图像数字化量化参数与数字化图像间的关系:量化等级越多,所得图像层次越丰富,灰度分辨率越高,质量越好,但数据量大;量化等级越少,图像层次欠丰富,灰度分辨率低,质量变差,会出现假轮廓现象,但数据量小.现在学习的是第26页，共27页习题P39-40.1.什么是图像对比度?3.何谓马赫带现象?4.图像数字化包括哪两个过程?每个过程对数字化图像质量有何影响?5.数字化图像的数据量与哪些因素有关?现在学习的是第27页，共27页