数字图像处理基础

《数字图像处理基础》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章数字图像处理基础2.1图像数字化技术2.2数字图像类型2.3图像文件格式2.4色度学基础与颜色模型照相机的发展简史一个不透光的盒子，这就是照相机。照相机是用感光胶片反景物拍摄下来的摄影器材。它的发明经历了漫长的岁月。我国对光和影像的研究，有着十分悠久的历史。早在公元前四百多年，我国的《墨经》一书就详细记载了光的直线前进、光的反射，以及平面镜、凹面镜、凸面镜的成像现象。到了宋代，在沈括所著的《梦溪笔谈》（1031至1095年）一书中，还详细叙述了“小孔成像匣”的原理。在十七、十八世纪的欧洲，许多画家用暗箱柜来帮助他们绘制风光、建筑甚

2、至肖像。一个典型的暗箱非常像现代的单镜头反光照相机。光线由镜头进入，在箱内经过一块镜子的反射，在上面的磨砂玻璃上呈现左右颠倒的实像。画家就是把一张很薄的纸铺在磨砂屏上，描下图形，以求达到最真实的透视效果。1839年8月19日法国画家达盖尔公布了他发明的“达盖尔银版摄影术”，于是世界上诞生了第一台可携式木箱照相机。1888年，美国柯达公司的乔治伊斯曼(GeorgeEastman)发明了将卤化银乳剂均匀涂布在明胶基片上的新型感光材料-胶卷。同年，柯达公司推出了世界上第一台胶卷的照相机-柯达1号。柯达公司以25美元的价格出售装好胶卷的相机。使用

3、者拍完100张胶片，把相机寄回柯达公司，在那里胶卷被取出来并加工为照片。第一卷是免费加工的，为了得到第二卷胶片，使用者要寄给柯达公司10美元，就可以收到装好胶卷的相机，这钱还包括第二卷的加工费。柯达相机一经推出，立刻受到大众的欢迎，很快，这种小方箱相机就成了美国生活的一部分。1906年美国人乔治·希拉斯首次使用了闪光灯。1913年德国人奥斯卡·巴纳克研制出了世界上第一台135照相机。数码相机的发展史自从1969年10月17日，美国贝尔研究所的鲍尔和史密斯宣布发明“CCD”（电荷耦合元件）以来，这种感光元件在经过进一步完善之后，终于在今天得

4、到了广泛应用。1973年11月，索尼公司正式开始了“电子眼”CCD的研究工作，在不断技术积累的基础上它于1981年推出了全球第一台不用感光胶片的电子相机——静态视频“马维卡（MABIKA）”。该相机使用了10mm×12mm的CCD薄片，分辨率仅为570×490（27.9万）像素，首次将光信号改为电子信号传输。1990年，东芝公司发售40万像素的MC200相机，这是公认的第一款商品化数码相机。同年柯达公司展出了第一台便携式专业数码相机DCS，并于次年上市，被命名为DCS100。这台当时最高级的相机，售价相当于今天的22.5万元人民币。199

5、4年3月1日，柯达公司发布第一台公认的专业数码相机——DCS420。它基于尼康F90S机身设计，使用了240万像素的CCD，售价达到8000美元的天价！随后，以索尼公司为代表的各厂商纷纷推出各自的数码产品，使相机产业实现了数字化的跨越式发展。1998年8月，中国推出了第一款数码相机——海鸥DC33，有效像素30万，具有640×480的分辨率和24位色的色彩还原能力。2.1图像数字化技术图像处理的方法有模拟式和数字式两种。由于数字计算技术的迅猛发展，数字图像处理技术得到了广泛的应用。我们日常生活中见到的图像一般是连续形式的模拟图像，所以数字

6、图像处理的一个先决条件就是将连续图像离散化，转换为数字图像。图像的数字化包括采样和量化两个过程。设连续图像f(x,y)经数字化后，可以用一个离散量组成的矩阵g(i,j)（即二维数组）来表示。（2-1）矩阵中的每一个元素称为像元、像素或图像元素。而g(i,j)代表(i,j)点的灰度值，即亮度值。以上数字化有以下几点说明：（1）由于g(i,j)代表该点图像的光强度，而光是能量的一种形式，故g(i,j)必须大于零，且为有限值，即：0＜g(i,j)＜∞。（2）数字化采样一般是按正方形点阵取样的，除此之外还有三角形点阵、正六角形点阵取样。如

7、图2-1所示。（3）以上是用g(i,j)的数值来表示(i,j)位置点上灰度级值的大小，即只反映了黑白灰度的关系，如果是一幅彩色图像，各点的数值还应当反映色彩的变化，可用g(i,j,λ)表示，其中λ是波长。如果图像是运动的，还应是时间t的函数，即可表示为g(i,j,λ,t)。图2-1采样网格(a)正方形网格;(b)正六角形网格2.1.1采样图像在空间上的离散化称为采样。也就是用空间上部分点的灰度值代表图像，这些点称为采样点。由于图像是一种二维分布的信息，为了对它进行采样操作，需要先将二维信号变为一维信号，再对一维信号完成采样。具体做法是

8、，先沿垂直方向按一定间隔从上到下顺序地沿水平方向直线扫描，取出各水平线上灰度值的一维扫描。而后再对一维扫描线信号按一定间隔采样得到离散信号，即先沿垂直方向采样，再沿水平方向采样这两个步骤完成采