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1、图象基础知识图象基础知识1第1页，共29页，编辑于2022年，星期五第第1章章 图像基础知识图像基础知识 2第2页，共29页，编辑于2022年，星期五1.1 数字图像与图像处理数字图像与图像处理 l1.1.1 图像图像图像上的点通常称为像素图像上的点通常称为像素(Pixel)3第3页，共29页，编辑于2022年，星期五图像与像素图像与像素4第4页，共29页，编辑于2022年，星期五图像与像素图像与像素0123m0123n5第5页，共29页，编辑于2022年，星期五图像及图像的类型图像及图像的类型l彩色图像彩色图像l黑白灰阶图像黑白灰阶图像l黑白二值图像黑白二值图像 l多光谱图像多光谱图像l立体
2、图像立体图像l动态序列图像动态序列图像 6第6页，共29页，编辑于2022年，星期五图形与图像图形与图像(1.1.2-4)比较的内容比较的内容图形图形图像图像实例实例工程图纸工程图纸照片照片基本元素基本元素矢量矢量(如直线、圆和形状如直线、圆和形状等图形元素等图形元素)像素像素存储数据存储数据各个矢量的参数各个矢量的参数(属性属性)各个像素的灰度或颜色分量各个像素的灰度或颜色分量显示过程显示过程逐个矢量绘制，绘制过程逐个矢量绘制，绘制过程的长短与图形的复杂程度的长短与图形的复杂程度有关，元素愈多，时间愈有关，元素愈多，时间愈长长整幅图像整幅图像“粘贴粘贴”，不经压缩，不经压缩图像的显示过程的长
3、短与图像图像的显示过程的长短与图像的复杂程度无关的复杂程度无关应用领域应用领域计算机辅助设计计算机辅助设计(CAD)、计算机动画计算机动画数字图像处理、界面制作数字图像处理、界面制作l表表1-2 计算机图形与计算机图像的比较计算机图形与计算机图像的比较 7第7页，共29页，编辑于2022年，星期五 图像处理的主要内容图像处理的主要内容(1.1.3)l图图像像编码编码专门专门的数据的数据压缩压缩技技术术。不失真。不失真压缩压缩，失真有，失真有损压缩损压缩l图图像的增像的增强强与复原与复原图图像增像增强强以清晰以清晰为为目目标标，用以改善供人，用以改善供人观观看的看的图图像的主像的主观观质质量量图
4、图像复原以逼真像复原以逼真为为目目标标，找出，找出图图像降像降质质的原因，并尽可能的原因，并尽可能消除它，使消除它，使图图像恢复本来面目像恢复本来面目l图图像分析像分析(1)分割分割n按灰度、按灰度、颜颜色或几何性色或几何性质质等把一些物体或区域加以分离等把一些物体或区域加以分离(2)描述描述n用适当的数学用适当的数学语语言言(如如图论图论、句法、形、句法、形态态学等学等)来表示已来表示已分离区域或物体的分离区域或物体的结结构与构与统计统计性性质质，或表示区域，或表示区域间间的关的关系系(3)分分类类 8第8页，共29页，编辑于2022年，星期五 图像处理的主要内容图像处理的主要内容(1.1.
5、3)l图图像重建像重建投影重建投影重建n例如，利用例如，利用X射射线线等手段取得物体的等手段取得物体的许许多幅来自不同角多幅来自不同角度的投影度的投影图图，再通，再通过计过计算算获获得物体内部各得物体内部各层层横截面的横截面的图图像像(CT)三三维维重建重建n利用阴影、运利用阴影、运动动等等图图像信息恢复三像信息恢复三维维物体形状物体形状9第9页，共29页，编辑于2022年，星期五颜色模式颜色模式(1.2)l彩色的特性彩色的特性彩色有彩色有3种特性种特性HSV，即色调，即色调(Hue)、饱和度饱和度(Saturation)和亮度和亮度(Value、Brightness、Lightness、In
6、tensity)10第10页，共29页，编辑于2022年，星期五色调色调(Hue)l色调是彩色彼此相互区分的特性，如色调是彩色彼此相互区分的特性，如红、橙、黄、绿、蓝、紫等红、橙、黄、绿、蓝、紫等l通常，色调用通常，色调用“度度()”来表示，分来表示，分别为红别为红(0或或360)、黄、黄(60)、绿、绿(120)、青、青(180)、蓝、蓝(240)和和品红品红(300)11第11页，共29页，编辑于2022年，星期五饱和度饱和度(Saturation)l饱和度是指彩色的纯洁性。饱和度是指彩色的纯洁性。l可见光谱的各种单色光是最饱和的彩可见光谱的各种单色光是最饱和的彩色。当光谱色掺入白光色。当
7、光谱色掺入白光(灰色光灰色光)成成分愈多时，就愈不饱和。分愈多时，就愈不饱和。l通常，饱和度用百分比表示，百分比通常，饱和度用百分比表示，百分比愈大，饱和度愈高愈大，饱和度愈高 12第12页，共29页，编辑于2022年，星期五亮度亮度(Value)l彩色光的亮度愈高，人眼就愈感觉明彩色光的亮度愈高，人眼就愈感觉明亮，或者说有较高的亮度。亮，或者说有较高的亮度。l非彩色只有亮度的差别，而没有色调非彩色只有亮度的差别，而没有色调和饱和度这两种特性和饱和度这两种特性 13第13页，共29页，编辑于2022年，星期五颜色轮颜色轮l颜色轮是一个表示颜色的理想示意图，颜色轮是一个表示颜色的理想示意图，用它
8、可以表达颜色混合的各种规律性。用它可以表达颜色混合的各种规律性。l若把饱和度最高的光谱色依顺序围成若把饱和度最高的光谱色依顺序围成一个圆环便构成颜色轮，每一颜色都一个圆环便构成颜色轮，每一颜色都在轮上或轮内占一确定位置，白色位在轮上或轮内占一确定位置，白色位于圆圈的中心。颜色愈不饱和，其位于圆圈的中心。颜色愈不饱和，其位置愈靠近中心。置愈靠近中心。l在颜色混合时，为了推测两颜色的混在颜色混合时，为了推测两颜色的混合色，可以把两颜色看做是两个重量，合色，可以把两颜色看做是两个重量，根据二者比重的大小用计算质量重力根据二者比重的大小用计算质量重力中心的原理来确定混合色的位置。中心的原理来确定混合色
9、的位置。14第14页，共29页，编辑于2022年，星期五颜色轮颜色轮l凡两颜色相混合产生白色或灰色，这凡两颜色相混合产生白色或灰色，这两种颜色为互补色。颜色轮圆心对边两种颜色为互补色。颜色轮圆心对边的任何两种颜色都是互补色，按适当的任何两种颜色都是互补色，按适当比例相混时得到白色或灰色比例相混时得到白色或灰色l例如将黄色和蓝色按适当比例混合便例如将黄色和蓝色按适当比例混合便产生白色或灰色。产生白色或灰色。15第15页，共29页，编辑于2022年，星期五RGB颜色模式颜色模式(1.2.2)0123R G B R G B R G B R G B0122518 913401230123416第16页
10、，共29页，编辑于2022年，星期五RGB颜色模式颜色模式(1.2.2)l在在RGB颜色空间中，最高强度的红、绿、蓝相加就产生白色；颜色空间中，最高强度的红、绿、蓝相加就产生白色；等值的红、绿、蓝组合在一起就产生自然的灰色阴影，低值等值的红、绿、蓝组合在一起就产生自然的灰色阴影，低值则产生深灰色，而高值则产生浅灰色。则产生深灰色，而高值则产生浅灰色。l当白光的亮度用当白光的亮度用Y来表示时，它和红、绿、蓝三色光的关系来表示时，它和红、绿、蓝三色光的关系(亮度公式亮度公式)：lY=0.299R+0.587G+0.114B(1.2.1)l此式是据此式是据 NTSC(美国国家电视制式委员会美国国家电
11、视制式委员会)电视制式推得的电视制式推得的 17第17页，共29页，编辑于2022年，星期五调色板调色板(1.3.3)l调色板实际上是一种内存图象数据与显示器图象显示颜色数值的调色板实际上是一种内存图象数据与显示器图象显示颜色数值的转换器转换器l它一方面能将种类更多的内存色彩数据转换种类相对较少的显示器颜它一方面能将种类更多的内存色彩数据转换种类相对较少的显示器颜色数值，另一方面它通过硬件加速色彩数据的转换色数值，另一方面它通过硬件加速色彩数据的转换 3RGB01232 8913344 6521287 3432518 91 2354 65255 8345 8725 18 91调色板调色板内存图
12、象数据内存图象数据显示颜色的图象显示颜色的图象18第18页，共29页，编辑于2022年，星期五修改像素颜色的方法修改像素颜色的方法l直接修改显示存储器中的内容直接修改显示存储器中的内容l修改调色板的内容修改调色板的内容 3RGB01232 8913344 6521287 3432518 91 2354 65255 8345 8725 18 91调色板调色板内存图象数据内存图象数据图象显示颜色图象显示颜色20第20页，共29页，编辑于2022年，星期五BMP图像文件图像文件(1.5)lBMP文件结构文件结构 由位图文件头、位图信息和像素数据由位图文件头、位图信息和像素数据3部部分组成分组成位图信
13、息又由位图信息头和调色板数位图信息又由位图信息头和调色板数据组成据组成位图文件头位图文件头位位图图信信息息位图信息头位图信息头调色板数据调色板数据像像 素素 数数 据据22第22页，共29页，编辑于2022年，星期五BMP文件结构文件结构位图文件头位图文件头数据类型数据类型标标 识识 符符内内 容容CharbfType2ASCII 字符字符 BMDWORDBfSize文件大小文件大小(以以4字节为单位字节为单位)WORDbfReserve1备用单元备用单元1 WORDbfReserve2备用单元备用单元2 DWORDBfOffBits图像开始处的字节偏移图像开始处的字节偏移 23第23页，共2
14、9页，编辑于2022年，星期五BMP文件结构文件结构位图信息头位图信息头位图文件头长度为位图文件头长度为40数据类型数据类型标标 识识 符符内内 容容DWORDbiSize信息头大小，信息头大小，40 字节字节DWORDbiWidth图像宽度，图像宽度，以像素为单位以像素为单位DWORDbiHeight图像高度，图像高度，以像素为单位以像素为单位WORDbiPlanes位平面数位平面数总为总为 1WORDbiBitCount每像素位数，每像素位数，为为 1、4、8或或 24DWORDbiCompression压缩类型，压缩类型，0为不压缩为不压缩DWORDbiSizeImage压缩图像大小的字
15、节数压缩图像大小的字节数DWORDbiXpelspermeter水平分辨率水平分辨率DWORDbiYpelspermeter垂直分辨率垂直分辨率DWORDbiCIrUsed使用的色彩数使用的色彩数DWORDbiClrImportant重要色彩数重要色彩数位图文件头位图文件头位位图图信信息息位图信息头位图信息头调色板数据调色板数据像像 素素 数数 据据24第24页，共29页，编辑于2022年，星期五数据类型数据类型标标 识识 符符内内 容容DWORDbiSize信息头大小，信息头大小，40 字节字节DWORDbiWidth图像宽度，以像素为单位图像宽度，以像素为单位DWORDbiHeight图像
16、高度，以像素为单位图像高度，以像素为单位WORDbiPlanes位平面数，总为位平面数，总为 1WORDbiBitCount每像素位数，为每像素位数，为 1、4、8或或 24DWORDbiCompression压缩类型，压缩类型，0为不压缩为不压缩DWORDbiSizeImage压缩图像大小的字节数压缩图像大小的字节数DWORDbiXpelspermeter水平分辨率水平分辨率DWORDbiYpelspermeter垂直分辨率垂直分辨率DWORDbiCIrUsed使用的色彩数使用的色彩数DWORDbiClrImportant重要色彩数重要色彩数25第25页，共29页，编辑于2022年，星期五B
17、MP文件结构文件结构调色板调色板l调色板数据从第调色板数据从第54字节开始存放，其数量由图像的类型决定，它的字节开始存放，其数量由图像的类型决定，它的每个项有每个项有4个分量，分别为蓝、绿、红和个分量，分别为蓝、绿、红和0分量分量 26第26页，共29页，编辑于2022年，星期五BMP文件结构文件结构像素数据像素数据l存储位置可由位图文件头中得到存储位置可由位图文件头中得到l每行字节数应为每行字节数应为4的倍数的倍数l像素数据自下而上存放像素数据自下而上存放l真彩色图像像素数据的存放顺序为蓝绿红真彩色图像像素数据的存放顺序为蓝绿红 位图文件头位图文件头位位图图信信息息位图信息头位图信息头调色板数据调色板数据像像 素素 数数 据据28第28页，共29页，编辑于2022年，星期五BMP文件结构文件结构像素数据像素数据29第29页，共29页，编辑于2022年，星期五