《数字图像处理月学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字图像处理月学习教案.pptx（50页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、会计学1数字图像处理月数字图像处理月第一页，共50页。2视觉研究与图像技术的关系？视觉研究与图像技术的关系？人眼的构造？人眼的构造？视觉信息的产生、传递和处理？视觉信息的产生、传递和处理？了解视觉特性了解视觉特性(txng)(txng)及视觉模型及视觉模型？2.1 图像(t xin)信息技术中的视觉研究第2页/共50页第二页，共50页。3视觉模型研究视觉模型研究视觉模型研究视觉模型研究 将视觉系统的功能抽象化为简单的模型，以将视觉系统的功能抽象化为简单的模型，以将视觉系统的功能抽象化为简单的模型，以将视觉系统的功能抽象化为简单的模型，以此模型为基础对视觉系统进行此模型为基础对视觉系统进行此模型
2、为基础对视觉系统进行此模型为基础对视觉系统进行(jnxng)(jnxng)(jnxng)(jnxng)研研研研究究究究 对视觉生理和特性并末完全清楚，人类视觉对视觉生理和特性并末完全清楚，人类视觉对视觉生理和特性并末完全清楚，人类视觉对视觉生理和特性并末完全清楚，人类视觉模型的讨论，只能建立在假设和实验结果相模型的讨论，只能建立在假设和实验结果相模型的讨论，只能建立在假设和实验结果相模型的讨论，只能建立在假设和实验结果相符合的基础上符合的基础上符合的基础上符合的基础上 假说假说假说假说 建模建模建模建模 试验试验试验试验 修改修改修改修改 完善完善完善完善第3页/共50页第三页，共50页。41
3、）自动增益控制特性2）阈值特性-噪声(zoshng)消除3）阈值调节特性神经元模型(mxng)第4页/共50页第四页，共50页。5神经元模型(mxng)第5页/共50页第五页，共50页。6黑白视觉(shju)模型第6页/共50页第六页，共50页。7眼睛光眼睛光学学(gungxu)性能性能杆状和锥杆状和锥状细胞状细胞(xbo)非线性响非线性响应应侧抑制侧抑制(yzh)过程过程时间滤时间滤波效应波效应黑白视觉模型第7页/共50页第七页，共50页。8噪声的基本概念噪声的基本概念噪声的分类噪声的分类(fn li)(fn li)图像系统噪声的特点图像系统噪声的特点图像噪声(zoshng)分析第8页/共5
4、0页第八页，共50页。92.3 2.3 图像图像(t xin)(t xin)噪声分析噪声分析2.3.1 噪声的基本概念1 噪声的定义：妨碍人们感觉器官对所接收的信源信息理解的因素2 噪声的特点：不可预测，只能用概率统计方法来认识的随机误差用概率分布函数和概率密度函数描述随机过程但在很多情况下，这样(zhyng)的描述方法是很复杂，甚至不可能的，而实际应用往往也不必要通常是用数字特征来反映噪声的特征：均值、方差、相关函数等第9页/共50页第九页，共50页。图像(t xin)采集量化噪声热噪声等物理(wl)对象接收者传输(chun sh)和处理光：不均匀的光照电磁：通过辐射耦合噪声的产生途径3 噪
5、声的产生第10页/共50页第十页，共50页。11噪声(zoshng)的分类外外外外部部部部噪噪噪噪声声声声:系系系系统统统统外外外外部部部部干干干干扰扰扰扰通通通通过过过过电电电电磁磁磁磁波波波波或或或或经经经经电电电电源源源源串串串串进进进进系系系系统统统统内内内内部部部部而而而而引起的噪声引起的噪声引起的噪声引起的噪声内内内内部部部部噪噪噪噪声声声声:由由由由光光光光和和和和电电电电的的的的基基基基本本本本特特特特性性性性、电电电电器器器器的的的的机机机机械械械械运运运运动动动动、元元元元器器器器件件件件材材材材料料料料(cilio)(cilio)(cilio)(cilio)本身及系统内部
6、电路等引入的噪声本身及系统内部电路等引入的噪声本身及系统内部电路等引入的噪声本身及系统内部电路等引入的噪声根据噪声(zoshng)的产生原因平稳噪声:统计特性不随时间变化的噪声非平稳噪声:统计特性不随时间变化的噪声根据统计理论观点高斯噪声：幅度分布按高斯分布的噪声瑞利噪声：幅度分布按瑞利分布的噪声伽玛噪声：幅度分布按伽玛分布的噪声根据噪声幅度分布第11页/共50页第十一页，共50页。12噪声(zoshng)的分类白噪声(zoshng)：频谱均匀分布的噪声(zoshng)1/f噪声(zoshng)：频谱与频率成反比的噪声(zoshng)三角噪声(zoshng)：与频率平方成正比的的噪声(zosh
7、ng)根据(gnj)频谱形状加性噪声:以混合叠加模式引入的噪声，输出图像为S(t)+n(t)乘性噪声:以相乘模式引入的噪声，输出图像为 S(t)(1+n(t)根据噪声与图像的结合方式第12页/共50页第十二页，共50页。13注意：为了分析、处理方便注意：为了分析、处理方便注意：为了分析、处理方便注意：为了分析、处理方便1 1 1 1）往往将乘性噪声近似认为是加性噪声；）往往将乘性噪声近似认为是加性噪声；）往往将乘性噪声近似认为是加性噪声；）往往将乘性噪声近似认为是加性噪声；受干扰的图像；受干扰的图像；受干扰的图像；受干扰的图像；原图；原图；原图；原图；噪声。噪声。噪声。噪声。2 2 2 2）总
8、是假定信号和噪声是互相统计独立）总是假定信号和噪声是互相统计独立）总是假定信号和噪声是互相统计独立）总是假定信号和噪声是互相统计独立(dl)(dl)(dl)(dl)。概率密度分布函数概率密度分布函数概率密度分布函数概率密度分布函数 第13页/共50页第十三页，共50页。14高斯高斯高斯高斯(o s)(o s)(o s)(o s)噪声：噪声：噪声：噪声：第14页/共50页第十四页，共50页。15瑞利噪声瑞利噪声瑞利噪声瑞利噪声(zoshng)(zoshng)(zoshng)(zoshng)：第15页/共50页第十五页，共50页。16伽玛噪声伽玛噪声伽玛噪声伽玛噪声(zoshng)(zoshng)
9、(zoshng)(zoshng)：第16页/共50页第十六页，共50页。17脉冲噪声脉冲噪声脉冲噪声脉冲噪声(zoshng)(zoshng)(zoshng)(zoshng)（椒盐噪声（椒盐噪声（椒盐噪声（椒盐噪声(zoshng)(zoshng)(zoshng)(zoshng)）：）：）：）：第17页/共50页第十七页，共50页。现在(xinzi)图像系统的输入光电变换经常是先把二维图像信号扫描变换成一维电信号再进行处理加工。最后再将一维电信号变成二维图像信号。噪声也存在着同样的变换方式，X和Y方向的噪声特性会有所不同。2.3.3 图像系统噪声(zoshng)特点1 噪声的扫描(somio)变换
10、第18页/共50页第十八页，共50页。数数数数字字字字图图图图像像像像(t(t xinxin)处处处处理理理理技技技技术术术术中中中中存存存存在在在在量量量量化化化化噪噪噪噪声声声声，它它它它在在在在图像图像图像图像(t xin(t xin)内容比较平坦时，出现伪轮廓。内容比较平坦时，出现伪轮廓。内容比较平坦时，出现伪轮廓。内容比较平坦时，出现伪轮廓。平坦区域的伪轮廓，可通过(tnggu)颤噪效应减弱2 噪声(zoshng)与图像的相关性第19页/共50页第十九页，共50页。vv 串串串串联联联联图图图图像像像像(t(t xinxin)传传传传输输输输系系系系统统统统中中中中，各各各各部部部部
11、分分分分窜窜窜窜入入入入噪噪噪噪声声声声若若若若是是是是同同同同类类类类噪噪噪噪声声声声，可可可可以以以以进进进进行行行行功功功功率率率率相相相相加加加加，因因因因此此此此信信信信噪比要下降噪比要下降噪比要下降噪比要下降vv 若若若若不不不不是是是是同同同同类类类类噪噪噪噪声声声声，应应应应区区区区别别别别对对对对待待待待，而而而而且且且且要要要要考考考考虑虑虑虑视视视视觉检出特性的影响觉检出特性的影响觉检出特性的影响觉检出特性的影响vv 3 噪声(zoshng)的叠加性第20页/共50页第二十页，共50页。g=imnoise(I,type,paramete)当Type项选择“gaussian
12、”时,函数(hnsh)格式为g=imnoise(I,gaussian,m,var)当Type项选择“salt&pepper”时,函数(hnsh)格式为g=imnoise(I,salt&pepper,d)当Type项选择“speckle”时,函数(hnsh)格式为g=imnoise(I,speckle,var)g=I+nI 第21页/共50页第二十一页，共50页。利用Matlab程序来实现伽玛噪声(zoshng)。完成后需要提交程序和输入输出参数说明。作业(zuy)提示：对于任意分布的随机变量可以通过(tnggu)一个在0，1范围内均匀分布的随机数来构造。第22页/共50页第二十二页，共50页。
13、定义变量为(0,1)区间内均匀分布的随机数，可以通过求解如下方程来实现满足指定(zhdng)概率密度函数分布的随机变量。作业(zuy)第23页/共50页第二十三页，共50页。242.4 2.4 图像图像(t xin)(t xin)质量评价质量评价了解图像质量的含义？了解图像质量的含义？了解图像主观评价了解图像主观评价(pngji)(pngji)方方法？法？了解图像客观评价了解图像客观评价(pngji)(pngji)方方法？法？了解图像质量评价了解图像质量评价(pngji)(pngji)的的发展？发展？第24页/共50页第二十四页，共50页。25 1 1 1 1 概述概述概述概述 图像质量评价是
14、图像信息工程的基本技术之一图像质量评价是图像信息工程的基本技术之一图像质量评价是图像信息工程的基本技术之一图像质量评价是图像信息工程的基本技术之一图图图图像像像像是是是是人人人人类类类类感感感感知知知知的的的的重重重重要要要要信信信信息息息息源源源源，图图图图像像像像质质质质量量量量对对对对所所所所获获获获取取取取信信信信息息息息的的的的充充充充分分分分性性性性和和和和准准准准确确确确性性性性起起起起着着着着决决决决定定定定性性性性的的的的作作作作用用用用(zuyng)(zuyng)(zuyng)(zuyng)在在在在图图图图像像像像获获获获取取取取和和和和处处处处理理理理的的的的各各各各个个
15、个个阶阶阶阶段段段段，所所所所采采采采用用用用各各各各项项项项技技技技术术术术的优劣也都归结到图像质量的评价的优劣也都归结到图像质量的评价的优劣也都归结到图像质量的评价的优劣也都归结到图像质量的评价第25页/共50页第二十五页，共50页。26第26页/共50页第二十六页，共50页。272 图像(t xin)质量的含义1）保真度 描述被评价图像(t xin)与标准图像(t xin)之间的偏离程度2）可懂度 图像(t xin)向人（机器）提供信息的能力 多年来，人们总是希望能够给出图像保真度和可懂度的定量测量方法，以作为评价图像和设计图像系统的依据，但由于目前对人的视觉系统性质(xngzh)还没有
16、充分理解，对人的心理因素还找不出定量化的描述方法，还没有获得很好的解决方法。第27页/共50页第二十七页，共50页。283 3 3 3 图像质量评价（评估）的主要方法：图像质量评价（评估）的主要方法：图像质量评价（评估）的主要方法：图像质量评价（评估）的主要方法：1 1 1 1）主观评价方法）主观评价方法）主观评价方法）主观评价方法 优点：直接反映人眼的感觉优点：直接反映人眼的感觉优点：直接反映人眼的感觉优点：直接反映人眼的感觉 缺点：费时费力，易受观察者的知识缺点：费时费力，易受观察者的知识缺点：费时费力，易受观察者的知识缺点：费时费力，易受观察者的知识(zh shi)(zh shi)(zh
17、 shi)(zh shi)背景、背景、背景、背景、经验、测试环境等多种因素的影响经验、测试环境等多种因素的影响经验、测试环境等多种因素的影响经验、测试环境等多种因素的影响 2 2 2 2）客观评价方法）客观评价方法）客观评价方法）客观评价方法 优点：方便快捷、容易实现、易于与应用系优点：方便快捷、容易实现、易于与应用系优点：方便快捷、容易实现、易于与应用系优点：方便快捷、容易实现、易于与应用系 统结合统结合统结合统结合 缺点：难于定量化描述，与人的主观感受会缺点：难于定量化描述，与人的主观感受会缺点：难于定量化描述，与人的主观感受会缺点：难于定量化描述，与人的主观感受会 有一定的出入有一定的出
18、入有一定的出入有一定的出入第28页/共50页第二十八页，共50页。294 4 4 4主观保真度评价主观保真度评价主观保真度评价主观保真度评价 以以以以人人人人作作作作为为为为图图图图像像像像的的的的观观观观察察察察者者者者，对对对对图图图图像像像像的的的的优优优优劣劣劣劣作作作作出出出出主主主主观观观观评评评评定定定定。这这这这是是是是目前目前目前目前(mqin)(mqin)(mqin)(mqin)普遍采用的方法。普遍采用的方法。普遍采用的方法。普遍采用的方法。1 1 1 1）观察者）观察者）观察者）观察者 外行：未受专业训练外行：未受专业训练外行：未受专业训练外行：未受专业训练 内行：训练有
19、素内行：训练有素内行：训练有素内行：训练有素 第29页/共50页第二十九页，共50页。304 4 4 4主观保真度评价主观保真度评价主观保真度评价主观保真度评价 2 2 2 2）主观评定方法）主观评定方法）主观评定方法）主观评定方法 绝绝绝绝对对对对评评评评价价价价：由由由由观观观观察察察察者者者者根根根根据据据据一一一一些些些些事事事事先先先先规规规规定定定定的的的的评评评评价价价价尺尺尺尺度度度度或或或或自自自自己己己己(zj)(zj)(zj)(zj)的经验对被评价图像提出质量判断，的经验对被评价图像提出质量判断，的经验对被评价图像提出质量判断，的经验对被评价图像提出质量判断，“全优度尺度
20、全优度尺度全优度尺度全优度尺度”第30页/共50页第三十页，共50页。314 4 4 4主观主观主观主观(zhgun)(zhgun)(zhgun)(zhgun)保真度评价保真度评价保真度评价保真度评价 2 2 2 2）主观）主观）主观）主观(zhgun)(zhgun)(zhgun)(zhgun)评定方法评定方法评定方法评定方法 相相相相对对对对评评评评价价价价：观观观观察察察察者者者者将将将将一一一一批批批批图图图图像像像像由由由由好好好好到到到到坏坏坏坏进进进进行行行行分分分分类类类类，“群优度尺度群优度尺度群优度尺度群优度尺度”第31页/共50页第三十一页，共50页。324 4 4 4主观
21、保真度评价主观保真度评价主观保真度评价主观保真度评价 以以以以人人人人作作作作为为为为图图图图像像像像的的的的观观观观察察察察者者者者，对对对对图图图图像像像像的的的的优优优优劣劣劣劣作作作作出出出出主主主主观观观观评评评评定定定定。这是目前普遍采用的方法。这是目前普遍采用的方法。这是目前普遍采用的方法。这是目前普遍采用的方法。3 3 3 3）主观评定条件）主观评定条件）主观评定条件）主观评定条件 观察者的人数：至少观察者的人数：至少观察者的人数：至少观察者的人数：至少20202020人人人人 测试条件：与使用条件相匹配测试条件：与使用条件相匹配测试条件：与使用条件相匹配测试条件：与使用条件相
22、匹配 评价尺度的选择：根据评价尺度的选择：根据评价尺度的选择：根据评价尺度的选择：根据(gnj)(gnj)(gnj)(gnj)具体条件具体条件具体条件具体条件 结果分析：统计分析结果分析：统计分析结果分析：统计分析结果分析：统计分析 第32页/共50页第三十二页，共50页。334 4 4 4主观保真度评价主观保真度评价主观保真度评价主观保真度评价 以以以以人人人人作作作作为为为为图图图图像像像像的的的的观观观观察察察察者者者者，对对对对图图图图像像像像的的的的优优优优劣劣劣劣作作作作出出出出主主主主观观观观评评评评定定定定。这是目前普遍采用这是目前普遍采用这是目前普遍采用这是目前普遍采用(ci
23、yng)(ciyng)(ciyng)(ciyng)的方法。的方法。的方法。的方法。第33页/共50页第三十三页，共50页。345 5 5 5客观保真度评价客观保真度评价客观保真度评价客观保真度评价依依依依据据据据模模模模型型型型的的的的量量量量化化化化指指指指标标标标或或或或参参参参数数数数衡衡衡衡量量量量图图图图像像像像质质质质量量量量。根根根根据据据据评价算法对参考图像的依赖程度评价算法对参考图像的依赖程度评价算法对参考图像的依赖程度评价算法对参考图像的依赖程度(chngd)(chngd)(chngd)(chngd)可分为三类：可分为三类：可分为三类：可分为三类：全参考客观评价方法全参考客
24、观评价方法全参考客观评价方法全参考客观评价方法半参考客观评价方法半参考客观评价方法半参考客观评价方法半参考客观评价方法无参考客观评价方法无参考客观评价方法无参考客观评价方法无参考客观评价方法第34页/共50页第三十四页，共50页。35 第35页/共50页第三十五页，共50页。36“接近程度”的量度：用互相关函数R表示(biosh):通常也采用归一化的互相关函数表示(biosh)：第36页/共50页第三十六页，共50页。37误差(wch)均方误差(wch)均方根(fnggn)误差第37页/共50页第三十七页，共50页。38均方信噪比（假定(jidng)加性噪声）峰值(fn zh)均方误差第38页
25、/共50页第三十八页，共50页。396 6 6 6图像质量评价的发展图像质量评价的发展图像质量评价的发展图像质量评价的发展 基于基于基于基于(jy)(jy)(jy)(jy)视觉感知的图像质量评价方法视觉感知的图像质量评价方法视觉感知的图像质量评价方法视觉感知的图像质量评价方法基于基于基于基于(jy)(jy)(jy)(jy)视觉兴趣的图像质量评价方法视觉兴趣的图像质量评价方法视觉兴趣的图像质量评价方法视觉兴趣的图像质量评价方法第39页/共50页第三十九页，共50页。406 6 6 6图像质量评价的发展图像质量评价的发展图像质量评价的发展图像质量评价的发展 基于视觉感知的图像质量评价方法基于视觉感
26、知的图像质量评价方法基于视觉感知的图像质量评价方法基于视觉感知的图像质量评价方法1 1 1 1、图图图图像像像像降降降降质质质质对对对对人人人人眼眼眼眼视视视视觉觉觉觉的的的的影影影影响响响响是是是是由由由由人人人人眼眼眼眼视视视视觉觉觉觉系系系系统统统统的的的的灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度所决定的，而视觉灵敏度是由人眼的视觉细胞决定所决定的，而视觉灵敏度是由人眼的视觉细胞决定所决定的，而视觉灵敏度是由人眼的视觉细胞决定所决定的，而视觉灵敏度是由人眼的视觉细胞决定2 2 2 2、影影影影响响响响像像像像素素素素(xin(xin(xin(xin s)s)s)s)误误误误差差差差可可可可视视视视度度度
27、度的的的的因因因因素素素素是是是是误误误误差差差差周周周周围围围围的的的的局局局局部区域环境，而不是整个图像的背景环境部区域环境，而不是整个图像的背景环境部区域环境，而不是整个图像的背景环境部区域环境，而不是整个图像的背景环境第40页/共50页第四十页，共50页。416 6 6 6图像质量评价的发展图像质量评价的发展图像质量评价的发展图像质量评价的发展 基于视觉兴趣的图像质量评价方法基于视觉兴趣的图像质量评价方法基于视觉兴趣的图像质量评价方法基于视觉兴趣的图像质量评价方法1 1 1 1、视视视视觉觉觉觉不不不不仅仅仅仅与与与与生生生生理理理理因因因因素素素素有有有有关关关关，还还还还在在在在相
28、相相相当当当当大大大大的的的的程程程程度度度度上上上上取取取取决决决决于于于于心心心心理因素理因素理因素理因素2 2 2 2、人人人人们们们们在在在在观观观观察察察察和和和和理理理理解解解解图图图图像像像像内内内内容容容容时时时时往往往往往往往往会会会会不不不不自自自自觉觉觉觉地地地地对对对对其其其其中中中中某某某某些些些些区域产生兴趣，而对不感兴趣区的降质有时不会察觉区域产生兴趣，而对不感兴趣区的降质有时不会察觉区域产生兴趣，而对不感兴趣区的降质有时不会察觉区域产生兴趣，而对不感兴趣区的降质有时不会察觉(chju)(chju)(chju)(chju)3 3 3 3、人人人人们们们们对对对对于
29、于于于图图图图像像像像中中中中关关关关注注注注的的的的区区区区域域域域却却却却具具具具有有有有共共共共性性性性，它它它它集集集集中中中中传传传传递递递递了了了了整整整整幅图像所要表达的大部分客观信息。幅图像所要表达的大部分客观信息。幅图像所要表达的大部分客观信息。幅图像所要表达的大部分客观信息。第41页/共50页第四十一页，共50页。422.5 彩色图像的基本知识三基色原理？三基色原理？颜色的基本属性？颜色的基本属性？彩色彩色(cis)(cis)模型？模型？第42页/共50页第四十二页，共50页。431 三基色(js)原理人的大脑对颜色的感知和理解是一个复杂过程一些基本结论1、物体的颜色由物体
30、的反射光决定2、锥状细胞可分为红、绿、蓝三类感受器3、光线作用时，3个感受器产生的兴奋程度不同，其组合产生不同的颜色第43页/共50页第四十三页，共50页。442 颜色的基本属性(shxng).5.2 颜色的基本属性(shxng)1 颜色分为彩色和非彩色两大类2 颜色对人眼的视觉作用：颜色的3个基本属性(shxng)亮度：光波作用于感受器发生的效应；由物体反射系数决定色调：由物体反射光线中占优势的波长决定；决定了颜色的本质色饱和度：颜色的鲜明程度；饱和度越大，颜色越深；反射光中白光越多，色饱和度越小3 色调和饱和度称为彩色(cis)，颜色由彩色(cis)和亮度表征第44页/共50页第四十四页，
31、共50页。453彩色模型 彩色模型是在某些标准下用可接受的方式简化彩色规范。RGB模型：主要(zhyo)用于彩色监视器和彩色视频摄像机 CMY模型：主要(zhyo)用于彩色打印机 HSI模型：更加符合人描述和解释颜色第45页/共50页第四十五页，共50页。46 RGB彩色(cis)模型 CMY彩色(cis)模型第46页/共50页第四十六页，共50页。47 RGB彩色模型(mxng)与CMY彩色模型(mxng)间的转换关系RGB模型与人眼感觉红、绿、蓝三原色很好的匹配(ppi)，但却不能很好的适应人眼对颜色的解释，且在图像处理时不利于对彩色图像的处理。第47页/共50页第四十七页，共50页。48 HIS模型(mxng)：由色调、色饱和度及光强组成的彩色模型(mxng)去掉了强度(qingd)分量在图像中和颜色信息的联系色调和色饱和度成分与人们获得颜色的方式密切相关 目前，很多实用系统(xtng)都是采用HSI彩色模型 第48页/共50页第四十八页，共50页。49本次本次本次本次(bn c)(bn c)课作业课作业课作业课作业:教材第教材第教材第教材第4545页页页页 习题习题习题习题 2.7 2.7第49页/共50页第四十九页，共50页。50感谢您的观看(gunkn)！第50页/共50页第五十页，共50页。