数字图像处理与分析基础 第二章数字图像处理系统

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1、数字图像处理与分析基础第二章数字图像处理系统黄爱民安向京骆力中国水利水电出版社新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材ISBN7-5084-2930-3第二章数字图像处理系统系统的构成数字化设备存储设备处理设备输出设备处理软件2.1系统的构成构造特点面向对象、面向应用基本成分硬件、软件分类专用、通用硬件结构图像数字化设备图像处理设备（计算机）图像显示设备图像存储设备图像处理设备终端输出图像存储输入图像存储图像采集及数字化设备图像显示设备程序库图2-1数字图像处理系统的构成图像处理系

2、统构成图示图像处理系统构成2图像采集：？电信号（电流、电压）图像数字化设备：将图像转换成计算机可以处理的数字形式，通常用数字矩阵表示转换结果。图像处理设备（计算机）：包括硬件设备和软件两部分，即图像存储设备、CPU、程序库等，其中软件或算法是本课程研究的重点。图像显示设备：包括永久显示设备和暂时显示设备CRT、LED等为暂时显示设备打印机、照片等可永久显示图象显示设备的性能评价通常由人眼观察的图像效果决定。图像处理系统性能主要衡量指标图像分辨率：“空间分辨率”，图像处理系统具有的分辨图像细节的能

3、力，线对/数字图像的点阵数般来说，高分辨率的不应低于1024768点阵，中分辨率的为512512或576768点阵，低分辨率的则为256256点阵。图像分解力：是指图像系统对图像明暗程度或色彩的分解能力，bit数表示，bit数越高，性能越好衡量指标：标称值/实际值两种标称值指系统A/D取的bit数实际值则指系统实际所达到的bit位数，实际值常用有效bit位数表示。主要指标2视频锁相：外同步，即图像硬件系统内部产生一个同步信号，再送到摄像机以同步进行场扫描。视频锁相方式，即图像系统分解场同步

4、和行同步信号。显示功能：显示的类型，黑白/伪彩色/真彩色显示每个象素显示的bit数。查找表（LUT，look-uptable）重叠显示、动态显示等。指标3帧存容量：图像硬件系统内部，图像存储体容量的大小。三部分：帧存的数目/单位帧存的点阵数（指图像系统用来存储一幅图像必需的帧存，其容量大于等于一幅数字图像的点阵数，小于两幅图像的点阵数，通常取512512或10241024）/每个象素的字长（用bit数表示，黑白或伪彩色系统为8bit，真彩色系统通常为83bit/84bit），新增的通道用于

5、图像叠加处理。如帧存容量为245125128bit，则表示单位帧存的点阵数为512512，灰度分辨率8bit，共有24个单位帧存指标4数据传输速度：主要指图像硬件系统和计算机之间数据传输速度，单位s/pixel。不给出具体的数值，而是指出所采用的计算机总线类型，如PCI或ISA。影响的因素有微机的速度、软件的编排、硬件采用的等待时间等等。指标5硬件指标:处理功能图像的代数运算、逻辑运算、直方图统计、卷积、FFT、二值化以及图像的形态学运算等。功能参数。主机功能：主要指软件的功能和环境包括

6、处理功能、处理速度。主机处理还涉及软件环境（DOS/Windows/Unix），以及编程语言、库函数、菜单形式等。现状与趋势目前仍然是PCI+MMX为主流模式大量的工作集中在算法和应用软件的研制上，将涌现更多的应用系统图像硬件系统的发展则集中在高速图像处理系统和各种专业系统的研制2.2图像数字化设备图像数字化器的组成图像数字化器的性能数字照相机摄像机扫描仪2.2.1图像数字化器的功能采样把图像划分为若干图像元素（像素），并给出它们各自的存储地址；量化度量每一像素的灰度，并把连续的度量结果量化为整数

7、；信息保存将图像量化结果写入存储设备。图2-2图像数字化器图像数字化器的组成采样孔（Samplingaperture）：图像扫描机构：光传感器：量化器：输出存储体2.2.2图像数字化器的性能像素大小图像大小被测对象的局部特征线性度灰度级噪声2.2.3数字照相机（数码相机）镜头、感光器件（CCD或CMOS）、MPU（微处理器）、内置存储器、LCD（液晶显示器）、PC卡（可移动存储器）和接口（计算机接口、电视机接口）等部分组成数码相机的立体剖面图CompactFlash存储卡CompactFlashM

8、emoryCardMemoryStickPCMCIA存储设备数码相机及存储器数码相机2电子自扫描固态传感器阵列电耦合器件（CCD）阵列、CMOS、电荷注入器件（CID）阵列以及光电二极管阵列。CCD，ChargeCoupleDevice图2-3面阵CCD示意图A/D转换器ADC（AnalogDigitalConverter），模拟数字转换器。将模拟电信号转换为数字电信号的器件。转换速度量化精度CCD是将实际景物在X和Y的方向上量化为若干像素，A/D转换器则是将每一个像素的亮度或色彩