char02 数字图像基础

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1、第2章数字图像基础2.1图像的数字化2.2数字图像的表示和特点2.3人眼的亮度感觉2.4像素间的联系2.1图像的数字化2.1.1均匀采样和均匀量化2.1.2非均匀量化和非均匀量化2.1.3分辨率变化对图像的影响2.1.1均匀采样和均匀量化模拟图像:空间采样:信号强度量化:2.1.1均匀采样和均匀量化均匀采样对连续图像函数f(x,y)，沿x方向以等间隔Δx采样，采样点数为m，沿y方向以等间隔Δy采样，采样点数为n，于是得到一个m×n的离散样本阵列f(m,n)。2.1.1均匀采样和均匀量化采样空间坐标(

2、x,y)的数字化被称为图像采样确定水平和垂直方向上的像素个数N、MNM2.1.1均匀采样和均匀量化图像采样的形式化定义设Z表示整数集合采样处理：将xy平面分配到一个网格上，且每一个网格中心的坐标是一个笛卡儿乘积ZxZ的元素对，即所有有序元素对(a,b)的集合，其中a和b属于整数集合Zxy平面(a,b)2.1.1均匀采样和均匀量化均匀量化取值的数字化被称为图像灰度级量化量化处理：将f映射到Z的处理Z的最大取值，确定像素的灰度级数G=2，如256f2.1.1均匀采样和均匀量化图像的形式化定义设Z表示整数

3、集合，R表示实数集合f(x,y)是数字图像：（1）仅当(x,y)是ZxZ中的整数，（2）并且f是给每一个坐标对(x,y)分配了一个灰度值（该值出于R）的函数2.1.2非均匀采样和非均匀量化非均匀量化在边界附近使用较少的灰度级。剩余的灰度级可用于灰度级变化比较平滑的区域避免或减少由于量化的太粗糙，在灰度级变化比较平滑的区域出现假轮廓的现象f2.1.3分辨率变化对图像的影响数字图像图像（水平）尺寸M：图像（垂直）尺寸N：象素灰度级数G(k-bit)：图像所需的位数b：2.1.3分辨率变化对图像的影响概念

4、1.分辨率：区分细节的程度高分辨率的图像比相同大小的低分辨率的图像包含的像素多，图像信息也较多，表现细节更清楚。图像的用途不一，应根据图像用途来确定分辨率。2.影响因素：（m,n）,G2.1.3分辨率变化对图像的影响空间分辨率1．采样点数（采样间隔）空间分辨率2．G不变，图像中各细节区域边缘出现“棋盘-马赛克”效应，即象素粒子变粗2.1.3分辨率变化对图像的影响幅度分辨率1.G图像幅度分辨率2.M，N不变，G灰度由渐变转为突变，出现木刻效果2.1.3分辨率变化对图像的影响空间和幅度分辨率同时变化所产

5、生的效果2.1.3分辨率变化对图像的影响数字图像图像（水平）尺寸M：图像（垂直）尺寸N：象素灰度级数G(k-bit)：图像所需的位数b：2.1.2图像质量与采样和量化空间和幅度分辨率同时变化所产生的效果2.1.2图像质量与采样和量化图像空间分辨率变化所产生的效果2.1.2图像质量与采样和量化图像幅度分辨率变化所产生的效果2.1.2图像质量与采样和量化空间和幅度分辨率同时变化所产生的效果2.2数字图像的表示和特点1．矩阵表示1.2.灰度级3.一幅图像的容量（bit，位）2.2数字图像的表示和特点2．特

6、点信息量大占用频带宽象素间相关性大视觉效果的主观性大2.3人眼的亮度感觉1．人眼机理15/100=2.55/172.3人眼的亮度感觉2．化学过程锥细胞和柱细胞：锥细胞：数量少，对颜色很敏感锥细胞视觉：明视觉或亮光视觉柱细胞：数量多，分辨率比较低不感受颜色并对低照度较敏感柱细胞视觉：暗视觉或微光视觉2.3人眼的亮度感觉3．神经处理过程每个视网膜接收单元都与一个神经元细胞借助突触（synapse）相连每个神经元细胞借助其它的突触与其它细胞连接，从而构成光神经（opticalnerve）网络光神经进一步与

7、大脑中的侧区域（sideregionofthebrain）连接，并到达大脑中的纹状皮层（striatedcortex）对光刺激产生的响应经过一系列处理最终形成关于场景的表象，从而将对光的感觉转化为对景物的知觉2.3人眼的亮度感觉整体视觉过程视觉＝“视”＋“觉”2.3人眼的亮度感觉1.人眼亮度感觉范围2.3人眼的亮度感觉2.人眼对亮暗程度所形成的“黑”“白”感觉具有相对性，在不同的环境下对同样亮度的主观感受并不相同。3.图像“黑”“白”（“亮”、“暗”）对比参数4.主观亮度S与实际亮度B之间的关系5.

8、人眼亮度感觉的应用6.人眼适应性7.人眼的亮度对比效应2.4像素间的联系2.4.1像素的邻域2.4.2像素间的邻接、连接和连通2.4.3像素间的距离2.4.1象素的邻域象素的邻域4-邻域——N4(p)：对角邻域——ND(p)：8-邻域——N8(p)：2.4.2象素间的邻接，连接和连通连接和连通（adjacency,邻接）vs.(connectivity,连接)邻接仅考虑象素间的空间关系两个象素是否连接：(1)是否接触（邻接）(2)灰度值是否满足某个特定的相似准则（同在