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1、视觉感知与图像的基本概念视觉感知与图像的基本概念现在学习的是第1页，共51页本章内容简介本章内容简介视觉感知视觉感知数字图像的概念与描述数字图像的概念与描述图像的数字化图像的数字化数字图像的存储格式数字图像的存储格式灰度直方图灰度直方图2现在学习的是第2页，共51页2.1视觉感知视觉感知图像处理的研究需要了解人类视觉机理：图像处理的研究需要了解人类视觉机理：人们能够区分的光强度差别有多大？人们能够区分的光强度差别有多大？我们眼睛的空间清晰度是多少？对运动的感觉如何我们眼睛的空间清晰度是多少？对运动的感觉如何?我们估计和比较距离和面积的精度是多少？我们估计和比较距离和面积的精度是多少？人类特性视
2、觉的光谱是怎样的人类特性视觉的光谱是怎样的?人的视觉中彩色起什么作用？人的视觉中彩色起什么作用？人类是如何获得视觉感知，如何认知周围事物的？人类是如何获得视觉感知，如何认知周围事物的？人们对于自己视觉机构的生物、生理、物理过程的人们对于自己视觉机构的生物、生理、物理过程的了解，以及神经、精神方面的了解还处于低级阶段，了解，以及神经、精神方面的了解还处于低级阶段，认识还很不完善，还有很大的局限性。认识还很不完善，还有很大的局限性。3现在学习的是第3页，共51页人人眼眼构构造造4现在学习的是第4页，共51页视杆细胞与视锥细胞视杆细胞与视锥细胞视网膜上有杆状细胞和锥状细胞两类视觉接收器；视网膜上有杆
3、状细胞和锥状细胞两类视觉接收器；视杆细胞视杆细胞(Rodcell)：细长而薄，数量上约：细长而薄，数量上约1.2亿个，亿个，它们提供暗视它们提供暗视(ScotopicVision)，即在低几个数量级亮，即在低几个数量级亮度时的视觉响应，其光灵敏度高。度时的视觉响应，其光灵敏度高。视锥细胞视锥细胞(Conecell)：结构上短而粗，数量少，约：结构上短而粗，数量少，约600万万700万，光灵敏度较低，它们提供明视万，光灵敏度较低，它们提供明视(PhotopicVision)，其响应光亮度范围比视杆细胞要高，其响应光亮度范围比视杆细胞要高56个个数量级。在中间亮度范围是两种视觉细胞同时起作用。数量
4、级。在中间亮度范围是两种视觉细胞同时起作用。视锥体集中分布在视网膜中心。视锥体集中分布在视网膜中心。5现在学习的是第5页，共51页视觉感知视觉感知视觉感知是视觉的内在表象。视觉感知是视觉的内在表象。视觉感知包括两个不同的感知层次：视觉感知包括两个不同的感知层次：视觉的低级感知层次视觉的低级感知层次视觉的高级感知层次视觉的高级感知层次6现在学习的是第6页，共51页视觉低级感知层次视觉低级感知层次视觉系统从外界获取图像。视觉系统从外界获取图像。眼睛视网膜上获得周围世界的光学信号，然后视眼睛视网膜上获得周围世界的光学信号，然后视觉接收器发生光电化学反应（杆状细胞和锥状细觉接收器发生光电化学反应（杆状
5、细胞和锥状细胞在视网膜上作为视觉接收器），产生视神经脉胞在视网膜上作为视觉接收器），产生视神经脉冲，从而将光图像信息转化为视网膜的神经活动冲，从而将光图像信息转化为视网膜的神经活动电信息，最后通过视神经纤维，把这些图像信息电信息，最后通过视神经纤维，把这些图像信息传送入大脑，由大脑获得图像感知。传送入大脑，由大脑获得图像感知。视觉系统的可视波长范围为视觉系统的可视波长范围为=380nm780nm;视觉系统的可响应的亮度范围是视觉系统的可响应的亮度范围是:110个量级的幅个量级的幅度范围。度范围。7现在学习的是第7页，共51页视觉高级感知层次视觉高级感知层次大脑对视神经纤维传送来的图像信息进行分
6、析大脑对视神经纤维传送来的图像信息进行分析和理解，通过图像获得对周围世界感知的信息和理解，通过图像获得对周围世界感知的信息和知识。和知识。人们对大脑的高级感知层次至今知之甚少人们对大脑的高级感知层次至今知之甚少,仍是仍是生理学、神经科学、生物物理学、生物化学研生理学、神经科学、生物物理学、生物化学研究的重要课题。究的重要课题。8现在学习的是第8页，共51页视觉和视觉感知视觉和视觉感知“视视觉觉是是一一个个信信息息处处理理过过程程。它它能能从从外外部部世世界界的的图图像像中中得得到到一一个个即即对对观观察察者者有有用用又又不不受受无无关关信信息息干干扰扰的描述。的描述。”“视视觉觉感感知知又又是
7、是和和过过去去留留存存于于记记忆忆中中的的同同类类活活动动有有关关，视视觉觉储储积积起起大大量量的的视视觉觉意意象象。记记忆忆形形象象可可用用于于对知觉对象的辨认，解释和补充。对知觉对象的辨认，解释和补充。”使使计计算算机机具具有有人人类类视视觉觉能能力力，研研究究人人类类的的视视觉觉感感知知，模仿人类的视觉感知，是研究工作的重要途径。模仿人类的视觉感知，是研究工作的重要途径。9现在学习的是第9页，共51页视觉特性视觉特性视觉特性是视觉的外在表现；视觉特性是视觉的外在表现；图像是周围世界的一种映射，对于运动图像，空间座标图像是周围世界的一种映射，对于运动图像，空间座标x,y,z都都是时间是时间
8、t的函数，若在连续的不同时间获取图像，可以获得序列图像的函数，若在连续的不同时间获取图像，可以获得序列图像对于按不同波段获取图像，可获得彩色图像或不同波段的图像信对于按不同波段获取图像，可获得彩色图像或不同波段的图像信号号(如遥感图像如遥感图像,医学图像等医学图像等)。对于按不同视角，即不同的对于按不同视角，即不同的x,y,z间相互关系，可以得到不同视角间相互关系，可以得到不同视角的不同图像。的不同图像。因此，视觉特性包括有视觉对光强，对各种波长、彩色的光谱效应，对因此，视觉特性包括有视觉对光强，对各种波长、彩色的光谱效应，对物体边缘等空间频率变化的响应，以及视觉对时间瞬时变化运动的响应。物体
9、边缘等空间频率变化的响应，以及视觉对时间瞬时变化运动的响应。10现在学习的是第10页，共51页相对视敏函数相对视敏函数人眼对不同波长的光有不同的敏感度，不同波长人眼对不同波长的光有不同的敏感度，不同波长而幅射功率相同的光不仅给人以不同的色彩感觉，而幅射功率相同的光不仅给人以不同的色彩感觉，而且亮度感觉也不同。而且亮度感觉也不同。视敏函数：描述人眼视敏特性的物理量为视敏函视敏函数：描述人眼视敏特性的物理量为视敏函数和相对视敏函数。在相同亮度感觉的条件下，数和相对视敏函数。在相同亮度感觉的条件下，不同波长光辐射功率不同波长光辐射功率的倒数用来衡量人眼对的倒数用来衡量人眼对各波长光明亮感觉的敏感程度
10、。各波长光明亮感觉的敏感程度。对于人眼，对于人眼，是钟形曲线。是钟形曲线。11现在学习的是第11页，共51页相对视敏曲线相对视敏曲线视杆细胞和视锥细胞的相对视敏曲线有所不同，对视视杆细胞和视锥细胞的相对视敏曲线有所不同，对视锥细胞情况，在锥细胞情况，在=555nm时绿光亮度最敏感，对视时绿光亮度最敏感，对视杆细胞暗视情况杆细胞暗视情况,则则=505nm时绿光最敏感。时绿光最敏感。12现在学习的是第12页，共51页对比灵敏度对比灵敏度在均匀照度背景在均匀照度背景I上，有一照度为上，有一照度为I+I的光斑，的光斑，称眼睛刚好能分辨出的照度差称眼睛刚好能分辨出的照度差I与与I的比（的比（I/I）为对
11、比灵敏度；）为对比灵敏度；n由于背景亮度由于背景亮度I增大，增大，I也需要增大，因此也需要增大，因此在相当宽的强度范围内，对比灵敏度是一个常数，约在相当宽的强度范围内，对比灵敏度是一个常数，约等于等于0.02，这个比值称为韦伯比（，这个比值称为韦伯比（Weber比）。亮比）。亮度很强（弱）时不为常数。度很强（弱）时不为常数。13现在学习的是第13页，共51页同时对比度同时对比度在相同亮度的刺激下在相同亮度的刺激下,由于背景亮度不同，人眼所感由于背景亮度不同，人眼所感受到的主观亮度不同，这种效应称为同时对比度。受到的主观亮度不同，这种效应称为同时对比度。n 由于同时对比是由亮度差别引起的，故也称
12、为由于同时对比是由亮度差别引起的，故也称为亮度对比。相对应的还有色度对比。亮度对比。相对应的还有色度对比。14现在学习的是第14页，共51页马赫带马赫带Mach在在1865年讨论了年讨论了“Mach带带”现象现象“Mach带带”一条有均匀黑的区域和均匀白的区域一条有均匀黑的区域和均匀白的区域每级阶跃的灰度差相同每级阶跃的灰度差相同“Mach带带”，人们在观察现象：，人们在观察现象：每个条带内灰度是不均匀的每个条带内灰度是不均匀的每级阶梯的右边比左边更暗每级阶梯的右边比左边更暗15现在学习的是第15页，共51页人类视觉感知能力的特点人类视觉感知能力的特点人类视觉系统在对物体的识别上有特殊强大的功
13、能；人类视觉系统在对物体的识别上有特殊强大的功能；但在对灰度、距离和面积的绝对的估计上却有某些欠但在对灰度、距离和面积的绝对的估计上却有某些欠缺；缺；以传感器单元的数目比较：视网膜包含接近以传感器单元的数目比较：视网膜包含接近1.3亿个亿个光接收器，这极大的大于光接收器，这极大的大于CCD片上的传感器单元数；片上的传感器单元数；和它每次执行运算的数目比较：和计算机的时钟频率相比，和它每次执行运算的数目比较：和计算机的时钟频率相比，神经处理单元的开关时间将比之大约慢神经处理单元的开关时间将比之大约慢倍；倍；不论这慢的定时和大量的接收器，人类的视觉系统是比计不论这慢的定时和大量的接收器，人类的视觉
14、系统是比计算机视觉系统要强大得多。它能实时分析复杂的景物以使算机视觉系统要强大得多。它能实时分析复杂的景物以使我们能即时的反应。我们能即时的反应。现在学习的是第16页，共51页2.2 2.2 数字图像的概念与描述数字图像的概念与描述所谓的数字图像的描述是指如何用一个数值所谓的数字图像的描述是指如何用一个数值方式来表示一个图像。方式来表示一个图像。数字图像数字图像是图像的数字表示，像素是其最小是图像的数字表示，像素是其最小的单位。的单位。可以用矩阵来描述数字图像。可以用矩阵来描述数字图像。描述数字图像的矩阵目前采用的是描述数字图像的矩阵目前采用的是整数阵整数阵，即每个像素的亮暗，用一个整数来表示
15、。即每个像素的亮暗，用一个整数来表示。17现在学习的是第17页，共51页数字图像的概念与描述数字图像的概念与描述 图像的坐标系图像的坐标系矩阵是按照行列的顺序来定位数据的，但是图像矩阵是按照行列的顺序来定位数据的，但是图像是在平面上定位数据的，所以有一个坐标系定义是在平面上定位数据的，所以有一个坐标系定义上的特殊性。上的特殊性。为了实现方便起见，这里以矩阵坐标系来定义图为了实现方便起见，这里以矩阵坐标系来定义图像的坐标。像的坐标。行（行（i i）列（列（j j）矩阵矩阵 A(A(i i,j j)矩阵坐标系矩阵坐标系X X轴（轴（i i）Y Y轴（轴（j j）图像图像 f(f(i i,j),j)
16、直角坐标系直角坐标系18现在学习的是第18页，共51页数字图像的概念与描述数字图像的概念与描述 黑白图像黑白图像黑白图像是指图像的每个像素只能是黑或黑白图像是指图像的每个像素只能是黑或者白，没有中间的过渡，故又称为值图者白，没有中间的过渡，故又称为值图像。像。2值图像的像素值为值图像的像素值为0、1。19现在学习的是第19页，共51页数字图像的概念与描述数字图像的概念与描述 灰度图像灰度图像灰度图像是指每个像素的信息由一个量化的灰灰度图像是指每个像素的信息由一个量化的灰度级来描述的图像，没有彩色信息。度级来描述的图像，没有彩色信息。20现在学习的是第20页，共51页数字图像的概念与描述数字图像
17、的概念与描述 彩色图像彩色图像彩色图像是指每个像素的信息由彩色图像是指每个像素的信息由RGB三原色构三原色构成的图像，其中成的图像，其中RGB是由不同的灰度级来描述是由不同的灰度级来描述的。的。彩色图像不能用一个矩阵来描述了，一般是用三彩色图像不能用一个矩阵来描述了，一般是用三个矩阵同时来描述。个矩阵同时来描述。21现在学习的是第21页，共51页2.3图像的数字化图像的数字化我们日常生活中见到的图像一般是连续形式我们日常生活中见到的图像一般是连续形式的模拟图像，可由一个二维连续函数的模拟图像，可由一个二维连续函数f(x,y)来来描述。描述。其中：其中：(x,y)是图像平面上任意一个二维坐标点，
18、是图像平面上任意一个二维坐标点，f(x,y)则是该点颜色的深浅。则是该点颜色的深浅。数字图像处理的一个先决条件就是将连续图像经数字图像处理的一个先决条件就是将连续图像经采样、量（离散）化，转换为数字图像。采样、量（离散）化，转换为数字图像。22现在学习的是第22页，共51页图像的数字化图像的数字化数字化的过程也称为数字化的过程也称为A/D转换：是将光电传转换：是将光电传感器产生的模拟量转换为数字量，以便计算感器产生的模拟量转换为数字量，以便计算机处理；机处理；转换过程：采样、量化、编码；转换过程：采样、量化、编码；转换精度：转换精度：ADC位数；位数；转换速度：采样速率；转换速度：采样速率；量
19、化误差。量化误差。23现在学习的是第23页，共51页图像的数字化图像的数字化经数字化的图像方可用计算机来处理。经数字化的图像方可用计算机来处理。图像图像f(x,y)必须在空间上和在颜色深浅的幅度上都必须在空间上和在颜色深浅的幅度上都进行数字化：进行数字化：空间坐标空间坐标(x,y)的数字化被称为图像采样；的数字化被称为图像采样；颜色深浅幅度的数字化被称为灰度级量化。颜色深浅幅度的数字化被称为灰度级量化。24现在学习的是第24页，共51页图像的数字化图像的数字化采样间隔采样间隔采样时的注意点是：采样时的注意点是：采样间隔采样间隔的选取。的选取。采样间隔太小，则增大数据量；采样间隔太小，则增大数据
20、量；采样间隔太大，采样间隔太大，则会发生信息的混叠，导致细则会发生信息的混叠，导致细节无法辨认。节无法辨认。25现在学习的是第25页，共51页图像的数字化图像的数字化采样指标分辨率采样指标分辨率分辨率分辨率 是指映射到图像平面上的单个像素是指映射到图像平面上的单个像素的景物元素的尺寸。的景物元素的尺寸。单位：像素单位：像素/英寸，像素英寸，像素/厘米厘米（如：三星智能手机（如：三星智能手机GALAXYS4显示屏为显示屏为441ppi）分辨率分辨率 或者是指要精确测量和再现一定尺寸或者是指要精确测量和再现一定尺寸的图像所必需的像素个数。的图像所必需的像素个数。单位：像素单位：像素像素像素 （如：
21、数码相机指标（如：数码相机指标12101210万像素（万像素（4000300040003000）26现在学习的是第26页，共51页图像的数字化图像的数字化量化概念量化概念量化量化是将各个像素所含的明暗信息离散化后，用是将各个像素所含的明暗信息离散化后，用数字来表示。一般的量化值为整数。数字来表示。一般的量化值为整数。充分考虑到人眼的识别能力之后，目前非特殊用充分考虑到人眼的识别能力之后，目前非特殊用途的图像均为途的图像均为8bit量化，即采用量化，即采用0255的整数来的整数来描述描述“从黑到白从黑到白”。在在3bit以下的量化，会出现以下的量化，会出现伪轮廓现象伪轮廓现象。27现在学习的是第
22、27页，共51页图像的数字化图像的数字化量化方法量化方法量化可分为均匀量化和非均匀量化。量化可分为均匀量化和非均匀量化。1.均匀量化均匀量化是简单地在灰度范围内等间隔量化。是简单地在灰度范围内等间隔量化。2.非均匀量化非均匀量化是对像素出现频度少的部分量化间是对像素出现频度少的部分量化间隔取大，而对出现频度大的部分量化间隔取小。隔取大，而对出现频度大的部分量化间隔取小。一般情况一般情况下，对灰度下，对灰度变化比较平缓变化比较平缓的部分的部分用用比较多的量化级比较多的量化级。28现在学习的是第28页，共51页图像质量的确定图像质量的确定数字化时，关键是要决定：数字化时，关键是要决定：采样点数采样
23、点数MN（行和列）（行和列）量化级别量化级别G（灰度级数）（灰度级数）为了便于处理，采样点数为了便于处理，采样点数N与量化级别与量化级别G都为都为2的幂次方，的幂次方，即即M=2m，N=2n，G=2k（m，n，k均为正整数）。记录均为正整数）。记录一幅图像所需的字节（一幅图像所需的字节（byte）B可由下式计算：可由下式计算：BMNk8实际上：实际上：M、N一般取一般取64、128、256、640、1024、1240等值；等值；k一般取一般取1、4、8、16、24、32等值。等值。一般地说，图像质量随一般地说，图像质量随M、N和和k的增加而增高。的增加而增高。29现在学习的是第29页，共51页
24、采样传感器采样传感器采样传感器采样传感器CCD(ChargeCoupleDevice)：电荷耦合器件；：电荷耦合器件；CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)：互补性金属氧化物半导体。：互补性金属氧化物半导体。30现在学习的是第30页，共51页CCDCCD是是20世纪世纪70年代初发展起来的半导体器件。年代初发展起来的半导体器件。CCD以电荷为信号，而不是以电压为信号。以电荷为信号，而不是以电压为信号。CCD利用感光二极管利用感光二极管(photodiode)进行光电转换，将进行光电转换，将图像转换为数字数据图像转换为数字数据.CCD的基本功能是电荷
25、的产生、存储和转移。其基的基本功能是电荷的产生、存储和转移。其基本原理是：通过光学系统将景物成像在本原理是：通过光学系统将景物成像在CCD象敏面象敏面上，象敏面将照在每一个象敏单元上的光照强度转换上，象敏面将照在每一个象敏单元上的光照强度转换为电荷存储在象敏单元中，然后再转移到为电荷存储在象敏单元中，然后再转移到CCD的移的移位寄存器中，在驱动脉冲的作用下顺序移出器件，形位寄存器中，在驱动脉冲的作用下顺序移出器件，形成强弱不同的电信号。成强弱不同的电信号。31现在学习的是第31页，共51页CCD的三层结构的三层结构第一层第一层“微型镜头微型镜头”：CCD成成像的关键是在于其感光层，为了像的关键
26、是在于其感光层，为了扩展扩展CCD的采光率，必须扩展的采光率，必须扩展单一像素的受光面积，增加感单一像素的受光面积，增加感光面积。光面积。第二层第二层“分色滤色片分色滤色片”：有两：有两种分色方式，一是种分色方式，一是RGB原色分色原色分色法，另一个则是法，另一个则是CMYK补色分色补色分色法法。这两种方法各有优缺点。这两种方法各有优缺点。第三层感光层：主要是负责将第三层感光层：主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子穿过滤色层的光源转换成电子信号，并将信号传送到影像处信号，并将信号传送到影像处理芯片，将影像还原。理芯片，将影像还原。现在学习的是第32页，共51页线阵线阵CCD：单元数有：256
27、，1024，2048，4096等；面阵面阵CCD：现在学习的是第33页，共51页CMOSCMOS和和CCD一样都是可用来感受光线变化的半导体。一样都是可用来感受光线变化的半导体。CMOS是利用硅和锗两种元素做成的半导体，通过是利用硅和锗两种元素做成的半导体，通过CMOS上上带负电和带正电的晶体管来实现基本功能的。产生的电流即带负电和带正电的晶体管来实现基本功能的。产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。可被处理芯片纪录和解读成影像。CMOS针对针对CCD最主要的优势是价格低廉、最主要的优势是价格低廉、制造工艺较简单制造工艺较简单且且非常省电非常省电,其耗电量只有普通其耗电量只有普通CCD的的
28、1/3左右左右。CMOS传感器可以在每个像素基础上进行信号放大，采用这传感器可以在每个像素基础上进行信号放大，采用这种方法可以进行快速数据扫描；种方法可以进行快速数据扫描；CMOS主要问题是在处理快速变化的影像时，由于电流变化主要问题是在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而过热。过于频繁而过热。但是现在但是现在CMOS绝非只局限于简单的应用，绝非只局限于简单的应用，也在发展高清系列。也在发展高清系列。34现在学习的是第34页，共51页2.4数字图像的存储格式数字图像的存储格式数字图像是由排成矩形点阵的像素组成的。数字图像是由排成矩形点阵的像素组成的。图像有不同的编码方式：无压缩、无损压
29、缩、有损压缩。图像有不同的编码方式：无压缩、无损压缩、有损压缩。图像文件通常与操作系统有关：图像文件通常与操作系统有关：Windows、Linux、Mac；把一幅图像记录进文件时，必须同时记录下各像素在把一幅图像记录进文件时，必须同时记录下各像素在点阵中的位置及像素的灰度值。点阵中的位置及像素的灰度值。实际上我们可以利用各像素在文件中的记录位置来表实际上我们可以利用各像素在文件中的记录位置来表示其在图像点阵中的位置，这样就可以省去记录像素示其在图像点阵中的位置，这样就可以省去记录像素位置坐标的数据量，而各像素的数据只用来记录其灰位置坐标的数据量，而各像素的数据只用来记录其灰度值。度值。35现在
30、学习的是第35页，共51页数字图像的存储格式（二）数字图像的存储格式（二）图像的尺寸（长与宽，均以像素为单位）通常记图像的尺寸（长与宽，均以像素为单位）通常记录在文件头（录在文件头（header）中。）中。文件头是有关图像整体的信息数据块，除记录图文件头是有关图像整体的信息数据块，除记录图像的尺寸外，还记录诸如像素的位长、图像的颜像的尺寸外，还记录诸如像素的位长、图像的颜色表等有关信息。文件头之后才是图像的数据流。色表等有关信息。文件头之后才是图像的数据流。因此，图像数据文件是文件头加数据流。因此，图像数据文件是文件头加数据流。36现在学习的是第36页，共51页数字图像的存储格式（三）数字图像
31、的存储格式（三）图像数据的文件格式随着图像的各种信息的内容图像数据的文件格式随着图像的各种信息的内容取舍与记录次序的不同而异。其中，关于图像数取舍与记录次序的不同而异。其中，关于图像数据的记录方式基本相同，主要的差异在于据的记录方式基本相同，主要的差异在于header的内容。的内容。应用较广，比较常见的静态图像文件格式有：应用较广，比较常见的静态图像文件格式有：RAW、BMP/DIB、JPEG、Tiff、Gif、WMF。常见的动态图像文件格式有：常见的动态图像文件格式有：MPEG4、SWF（ShockwaveFormat）、）、AVI、nAVI、rm、rmvb、MOV、MKV37现在学习的是第
32、37页，共51页数字图像的存储数字图像的存储-位图文件位图文件Bmp是是 MicrosoftWindows设设 备备 无无 关关 位位 图图（MicrosoftDeviceIndependentBitmap）文文件件，又又称称为为DIB。是是Windows操操作作系系统统的的标标准准文文件件格格式。式。Bmp可可以以包包含含每每个个像像素素1位位、4位位、8位位或或24位位的的图图像像。其其中中1、4和和8位位图图形形有有彩彩色色映映像像（调调色色板板），而，而24位元图像则是全彩（位元图像则是全彩（TrueColor）。）。优点：优点：在在MicrosoftWindows下得到广泛使用。下得
33、到广泛使用。缺缺点点：除除了了MicrosoftWindows外外，无无法法在在其其他他环境下使用。环境下使用。38现在学习的是第38页，共51页数字图像的存储位图文件数字图像的存储位图文件文件的总体结构文件的总体结构 文件头文件头 BITMAPFILEHEADER 信息头信息头 BITMAPINFOHEADER 调色板调色板 RGBQUAD 数据区数据区 文件头文件头 BITMAPFILEHEADER 信息头信息头 BITMAPINFOHEADER 数据区数据区 像素的像素的RGBRGB值值 像素的调色板索引值像素的调色板索引值真彩色模式真彩色模式索引色模式索引色模式39现在学习的是第39页
34、，共51页数字图像的存储位图文件数字图像的存储位图文件文件头信息文件头信息 文件头 BITMAPFILEHEADERbfType bfType 文件类型标识文件类型标识“BM”BM”bfSize bfSize 文件总字节数文件总字节数(包括文件头的包括文件头的1414字节字节)bfOffBits bfOffBits 从文件头到实际的位图数据的偏移字节数从文件头到实际的位图数据的偏移字节数40现在学习的是第40页，共51页数字图像的存储位图文件数字图像的存储位图文件信息头信息信息头信息 biSize biSize 信息头结构体长度，为信息头结构体长度，为4040 biWidth biWidth
35、图像宽度，单位是像素图像宽度，单位是像素 biHeight biHeight 图像高度，单位是像素图像高度，单位是像素 biPlanes biPlanes 必须为必须为1 1，暂无意义，暂无意义 biCompression biCompression 指定位图是否压缩指定位图是否压缩 biSizeImage biSizeImage 实际位图数据所占字节数实际位图数据所占字节数 biXperlsPerMeter biXperlsPerMeter 位图水平分辨率，每米像素数位图水平分辨率，每米像素数 biYperlsPerMeter biYperlsPerMeter 位图垂直分辨率，每米像素数位图
36、垂直分辨率，每米像素数 信息头 BITMAPINFOHEADER41现在学习的是第41页，共51页数字图像的存储位图文件数字图像的存储位图文件索引色模式的调色板索引色模式的调色板 调色板 RGBQUAD索引值索引值RGB1R1G1B12R2G2B2：:NRNGNBN42现在学习的是第42页，共51页数字图像的存储位图文件数字图像的存储位图文件索引色模式的数据区索引色模式的数据区索引索引值值RGB1R1G1B12R2G2B2：:NRNGNBN 数据区像素的调色板索引值像素的调色板索引值43现在学习的是第43页，共51页矢量图矢量图矢量（矢量（Vector）图：亦称向量图，是用称之为矢量的直线、曲
37、线、）图：亦称向量图，是用称之为矢量的直线、曲线、多边形和填充的色块来描绘图形的。可以无限放大图形中的细节，多边形和填充的色块来描绘图形的。可以无限放大图形中的细节，不用担心会造成失真和色块。矢量图文件比点阵图文件存储空间不用担心会造成失真和色块。矢量图文件比点阵图文件存储空间要小很多。一般地，矢量图是图形。要小很多。一般地，矢量图是图形。A类型：类型：line起点坐标起点坐标xx.xxx,yy.yyyy终点坐标终点坐标xx.xxx,yy.yyyy颜色、线型、线宽颜色、线型、线宽类型：文字类型：文字起点坐标起点坐标xx.xxx,yy.yyyy颜色、字体、字型、字号颜色、字体、字型、字号44现在
38、学习的是第44页，共51页常见的静态图像文件格式（一）常见的静态图像文件格式（一）JPEG全称为全称为（JointPhotographicExptrsGroup，联合图像专，联合图像专家组），是家组），是24位的图像文件格式。位的图像文件格式。JPEG文件格式是面向连文件格式是面向连续色调静止图像的一种压缩标准。续色调静止图像的一种压缩标准。JPEG格式是目前网络上最流行的图像格式。格式是目前网络上最流行的图像格式。JPEG压缩技术十压缩技术十分先进，它用有损压缩方式去除冗余的图像数据。分先进，它用有损压缩方式去除冗余的图像数据。JPEG格格式压缩的主要是高频信息，对色彩的信息保留较好，适合应
39、用式压缩的主要是高频信息，对色彩的信息保留较好，适合应用于互联网，可减少图像的传输时间。于互联网，可减少图像的传输时间。JPEG是一种很灵活的格式，具有调节图像质量的功能，允许是一种很灵活的格式，具有调节图像质量的功能，允许用不同的压缩比例对文件进行压缩，支持多种压缩级别，压用不同的压缩比例对文件进行压缩，支持多种压缩级别，压缩比率通常在缩比率通常在10：1到到40：1之间，压缩比越大，品质就越低；之间，压缩比越大，品质就越低；相反地，品质就越高。相反地，品质就越高。45现在学习的是第45页，共51页常见的静态图像文件格式（二）常见的静态图像文件格式（二）TIFFTagImageFileFor
40、mat，标签图像文件格式。，标签图像文件格式。是一种跨平台的位图格式，不针对某个特定的操作平台，可是一种跨平台的位图格式，不针对某个特定的操作平台，可用于多种操作平台和应用软件。用于多种操作平台和应用软件。数据结构是可变的，文件具有可改写性，程序员可以修改原始数据结构是可变的，文件具有可改写性，程序员可以修改原始规范以添加功能或满足特定的需要。规范以添加功能或满足特定的需要。TIFF支持黑白、灰度到支持黑白、灰度到32bit真彩色的图像格式，同时还可以真彩色的图像格式，同时还可以接受接受RGB/CMYK等色彩系统，同时支持图像数据的等色彩系统，同时支持图像数据的LZW，哈夫，哈夫曼等压缩算法或
41、者不压缩。曼等压缩算法或者不压缩。缺点：缺点：TIFF不受不受Web浏览器支持。浏览器支持。可扩展性会导致许多不同类可扩展性会导致许多不同类型的型的TIFF图片。并不是所有图片。并不是所有TIFF文件都与所有支持基本文件都与所有支持基本TIFF标准的程序兼容。标准的程序兼容。46现在学习的是第46页，共51页2.5灰度直方图灰度直方图在数字图像处理中，灰度直方图是最简单且最有在数字图像处理中，灰度直方图是最简单且最有用的工具用的工具.可以说，对图像的分析与观察，直到形成一个有可以说，对图像的分析与观察，直到形成一个有效的处理方法，都离不开直方图。效的处理方法，都离不开直方图。47现在学习的是第
42、47页，共51页数字图像的灰度直方图数字图像的灰度直方图定义定义灰度直方图是灰度级的函数，是对图像中灰度灰度直方图是灰度级的函数，是对图像中灰度级分布的统计。有两种表示形式级分布的统计。有两种表示形式1）图形表示形式 横坐标表示灰度级，纵坐标表示该灰度值出现横坐标表示灰度级，纵坐标表示该灰度值出现的次数（频率）。的次数（频率）。2）数组表示形式 数组的下标表示相应的灰度级，数组的元素表数组的下标表示相应的灰度级，数组的元素表示该灰度级下的像素个数。示该灰度级下的像素个数。48现在学习的是第48页，共51页123456643221166466345666146623136466123456545
43、6214灰度直方图灰度直方图算例算例49现在学习的是第49页，共51页对于真彩色图像，可以作出三条（红、绿、兰）各有对于真彩色图像，可以作出三条（红、绿、兰）各有256个灰度级以及一条个灰度级以及一条256级的亮度直方图来，也可以级的亮度直方图来，也可以作出一条作出一条256级的混合直方图。如下图：级的混合直方图。如下图：现在学习的是第50页，共51页直方图的性质直方图的性质所有的空间信息全部丢失。所有的空间信息全部丢失。每一灰度级的像素个数可直接得到。每一灰度级的像素个数可直接得到。直方图的用途直方图的用途数字化参数：直方图给出了一个简单可见的指示，用数字化参数：直方图给出了一个简单可见的指
44、示，用来判断一幅图像是否合理的利用了全部被允许的灰度来判断一幅图像是否合理的利用了全部被允许的灰度级范围。一般一幅图应该利用全部或几乎级范围。一般一幅图应该利用全部或几乎全部可能的全部可能的灰度级灰度级，否则等于，否则等于增加了量化间隔增加了量化间隔。丢失的信息将不。丢失的信息将不能恢复。能恢复。边界阈值选取：假设某图像的灰度直方图具有边界阈值选取：假设某图像的灰度直方图具有双峰性双峰性，则表明这个图像的较亮的区域和较暗的区域可以较好则表明这个图像的较亮的区域和较暗的区域可以较好地分离，取这一点为阈值点，可以得到好的地分离，取这一点为阈值点，可以得到好的二值处理二值处理的效果。的效果。现在学习的是第51页，共51页