數(shù)字圖像處理及MATLAB實現(xiàn)[楊杰][電子教案]第二章.ppt

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1、數(shù)字圖像處理,武漢理工大學(xué)信息學(xué)院,第2章數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ)(BasicsKnowledgeofDigitalImageProcessing),2.1人類的視覺感知系統(tǒng)(VisualSystemofHumanBeings),2.2數(shù)字圖像的基礎(chǔ)知識(BasicsofDigitalImage),2.1人類的視覺感知系統(tǒng)(VisualSystemofHumanBeings),視覺是人類最高級的感知器官，所以，毫無疑問圖像在人類感知中扮演著重要角色。然而人類感知只限于電磁波譜的視覺波段，成像機器則可以覆蓋幾乎全部電磁波譜。研究圖像處理首先要了解人類的視覺感知系統(tǒng)。,2.1.1視覺系統(tǒng)的基本構(gòu)造(Ba

2、sicStructureofVisualSystem),基本構(gòu)造,圖2.1人眼橫截面簡圖,,圖2.2圖像形成示意圖,眼睛中圖像的形成,,視覺過程,圖2.3人的視覺過程的流圖,2.1.2亮度適應(yīng)和鑒別(IntensityAdaptionandIdentification),圖光強度與主觀亮度的關(guān)系曲線,Basicexperimentalsetupusedtocharacterizebrightnessdiscrimination,圖2.5用于描述亮度辨別特性的基本實驗,TypicalWeberratioasafunctionofintensity,圖2.6作為強度函數(shù)的典型韋伯比,Anexamp

3、leshowingthatperceivedbrightnessisnotasimplefunctionofintensity.,,圖2.7馬赫帶效應(yīng)示意圖,Examplesofsimultaneouscontrast.,圖2.8同時對比現(xiàn)象示意圖Alltheinnersquareshavethesameintensity,buttheyappearprogressivelydarkerasthebackgroundbecomeslighter.,Somewell-knowopticalillusions,圖2.9視覺錯覺圖例(a),opticalillusions,圖2.9視覺錯覺圖例(b)

4、,opticalillusions,圖2.9視覺錯覺圖例(c),2.2.1圖像的數(shù)字化及表達(ImageDigitalizationandRepresentation),圖像有單色與彩色、平面與立體、靜止與動態(tài)、自發(fā)光與反射（透射）等區(qū)別任一幅圖像，根據(jù)它的光強度(亮度、密度或灰度)的空間分布，均可以用下面的函數(shù)形式來表達.,,Anexampleofthedigitalimageacquistionprocess,2.10圖像數(shù)字化,SamplingandQuantization,（a）原圖像(b)取樣(c)量化(d)取樣和量化2.11圖像的采樣和量化,Colorimageshave3valu

5、esperpixel;monochromeimageshave1valueperpixel.,紅，綠，藍三分量,強度分量,2.12彩色圖像和單色圖像,matrix,數(shù)字圖像可以用矩陣的形式表示為：,2.2.2圖像的獲取(ImageAcquisition),圖像獲取即圖像的數(shù)字化過程，包括掃描、采樣和量化。圖像獲取設(shè)備由5個部分組成：采樣孔，掃描機構(gòu)，光傳感器，量化器和輸出存儲體。關(guān)鍵技術(shù)有：采樣成像技術(shù)；量化模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)。,Sampling,圖像的采樣,圖2.13采樣示意圖,Sampling,(a)正方形網(wǎng)格(b)正六角形網(wǎng)格,圖2.14采樣網(wǎng)格,,在抽樣時，若橫向的像素數(shù)（列數(shù)）為M，縱向的

6、像素數(shù)（行數(shù)）為N，則圖像總像素數(shù)為M*N個像素。一般來說，采樣間隔越大，所得圖像像素數(shù)越少，空間分辨率低，質(zhì)量差，嚴重時出現(xiàn)馬賽克效應(yīng)；采樣間隔越小，所得圖像像素數(shù)越多，空間分辨率高，圖像質(zhì)量好，但數(shù)據(jù)量大。,Sampling,圖像的采樣,,圖2.15圖像的采樣示例,Quantization,,圖2.16圖像的量化示例,圖像的量化,,量化等級越多，所得圖像層次越豐富，灰度分辨率高，圖像質(zhì)量好，但數(shù)據(jù)量大；量化等級越少，圖像層次欠豐富，灰度分辨率低，會出現(xiàn)假輪廓現(xiàn)象，圖像質(zhì)量變差，但數(shù)據(jù)量小.,2.2.3像素間的基本關(guān)系(BasicRelationshipsbetweenPixels),鄰域設(shè)

7、為位于坐標處的一個像素組成的4鄰域，用表示。像素集用表示和合起來稱為的8鄰域，用表示。,,,,,,,,,,,,,,,,,,連通性為了確定兩個像素是否連通，必須確定它們是否相鄰及它們的灰度是否滿足特定的相似性準則（或者說，它們的灰度值是否相等）。,,令V是用于定義鄰接性的灰度值集合?？紤]三種類型的鄰接性：（a）4鄰接：如果q在集中，具有v中數(shù)值的兩個像素p和q是4鄰接的。（b）8鄰接：如果q在集中，則具有中數(shù)值的兩個像素p和q是8鄰接的。（c）m鄰接（混合鄰接）：如果（）q在集中，或者（）q在中且集合沒有v值的像素。則具有v值的像素p和q是鄰接的。,,,,,,,,,距離像素之間的聯(lián)系常與像素在空

8、間的接近程度有關(guān)。像素在空間的接近程度可以用像素之間的距離來度量。為測量距離需要定義距離度量函數(shù)。給定三個像素，其坐標分別為如果1）(當(dāng)且僅當(dāng))2）3)則是距離函數(shù)或度量。,,,,,,,,,,,,,,和之間的歐式距離定義為：和之間的距離（也叫城市街區(qū)距離）定義為：和之間的距離（也叫棋盤距離）定義為：,,,,,,,,,,,,2.2.4,圖像的分類圖像有許多種分類方法，按照圖像的動態(tài)特性，可以分為靜止圖像和運動圖像；按照圖像的色彩，可以分為灰度圖像和彩色圖像；按照圖像的維數(shù)，可分為二維圖像，三維圖像和多維圖像。,,位圖位圖是通過許多像素點表示一幅圖像，每個像素具有顏色屬性和位置屬性。位圖分成如下四

9、種：二值圖像(binaryimages)、亮度圖像(intensityimages)、索引圖像(indexedimages)和RGB圖像(RGBimages)。,,1.二值圖像(binaryimages)二值圖像只有黑白兩種顏色，一個像素僅占1，0表示黑，1表示白，或相反。2.亮度圖像(intensityimages)在亮度圖像中，像素灰度級用8表示，所以每個像素都是介于黑色和白色之間的256（=256）種灰度中的一種。,,3.索引圖像(indexedimages)顏色是預(yù)先定義的（索引顏色）。索引顏色的圖像最多只能顯示256種顏色。4.RGB圖像(RGBimages)?！罢娌噬笔荝GB顏色的另一種叫法。在真彩色圖像中，每一個像素由紅、綠和藍三個字節(jié)組成，每個字節(jié)為8，表示0到255之間的不同的亮度值，這三個字節(jié)組合可以產(chǎn)生1670萬種不同的顏色。,ThankYou!,