数字图像表示及其处理

《数字图像表示及其处理》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２章数字图像表示及其处理－主要内容人眼成像过程简单的图像形成模型图像的数字化数字图像的基本类型图像的灰度直方图数字图像的基本文件格式编程处理图像2021/7/1522.1人眼成像过程人眼是一个平均半径为20mm的球状器官。它由三层薄膜包围着，如图所示。最外层是坚硬的蛋白质膜，其中，位于前方的大约1／6部分为有弹性的透明组织，称为角膜，光线从这里进入眼内。其余5／6为白色不透明组织，称为巩膜，它的作用是巩固和保护整个眼球。中间一层由虹膜和脉络膜组成。虹膜的中间有一个圆孔，称为瞳孔。它的大小可以由连接虹膜的环状肌肉组织来调节，以控制进入眼睛内部的光

2、通量大小，其作用和照相机中的光圈一样。最内一层为视网膜，它的表面分布有大量光敏细胞。2021/7/1532.1人眼成像过程除了三层薄膜，在瞳孔后面有一个扁球形的透明体(水晶体)。水晶体的作用如同可变焦距的一个透镜，它的曲率可以由睫状肌的收缩进行调节，从而使景象始终能刚好地聚焦于黄斑区。眼睛的晶状体和普通光学透镜之间的主要差别在于前者的适应性强。用眼睛看建筑物侧面的图解，C点是晶状体的光心2021/7/1542.1人眼成像过程可计算物体在视网膜上的成像尺寸。例如，上图中，观察者看1个相距100m高15m的柱状物体。如果用x代表以mm为单位的视网膜上

3、的成像尺寸，根据图中的几何关系，15/100=x/17，X=2.55mm。2021/7/155人眼的机理与照相机类似1.瞳孔：透明的角膜后是不透明的虹膜，虹膜中间的圆孔称为瞳孔，其直径可调节，从而控制进入人眼内的光通量↔照相机光圈作用2.晶状体：瞳孔后是一扁球形弹性透明体，其曲率可调节，以改变焦距，使不同距离的图在视网膜上成像↔照相机透镜作用2021/7/156人眼的机理与照相机类似3.视细胞：视网膜上集中了大量视细胞，分为两类：1）锥状细胞：明视细胞，在强光下检测亮度和颜色；每个眼内约有6,000,000~7,000,000个锥细胞。它们对颜色

4、很敏感。其中，每个锥状视细胞连接着一个视神经末梢，故分辨率高，分辨细节、颜色；2）杆(柱)状细胞：暗视细胞，在弱光下检测亮度，无色彩感觉。柱细胞的数量要比锥细胞大得多，在视网膜表面上大约有75,000,000~150,000,000个柱细胞。多个杆状视细胞连接着一个视神经末梢，故分辨率低，仅分辨图的轮廓。4.人眼成像过程视细胞受到光刺激产生电脉冲视神经中枢大脑成像2021/7/157人眼的亮度感觉1.人眼亮度感觉范围1）总范围很宽（10-2~106,c=108）2）人眼适应某一环境亮度后，范围限制↓①适当平均亮度下：c=103②很低亮度下：c

5、=102.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（1）对比度c=Bmax/Bmin(图像中最大和最小亮度或灰度之比)（2）相对对比度cr=100%*（B-B0)/B0(B—物体亮度；B0—背景亮度）2021/7/158人眼的亮度感觉4.主观亮度S与实际亮度B之间的关系(对数关系)S=KlnB+k05.人眼亮度感觉的应用(1)由以上可知，若原图像①→处理→恢复→重现图像②,只要①和②的对比度及亮度差别级数(灰度级/层次)相同，就能给人以真实的感觉，

6、这就为图像处理奠定了灵活的基础。（2）大部分图像的c≤100故一幅图像数字化时，灰度级取256左右。6.人眼适应性（1）暗适应：亮→暗：慢（10分钟左右）（2）亮适应：暗→亮：快（3分钟左右）2021/7/159人眼的亮度感觉7.人眼的亮度对比效应（1）两物体亮度相同，但人感到背景暗的物体亮，背景亮的物体暗;（2）两不同亮度物体处在不同亮度背景下，人按对比度c感觉物体亮度对比;（3）亮度恒定：人眼观察c1=c2的物体，会认为两物体亮度相同(近)。图中间方块的亮度相同，当背景变亮时，它们变暗2021/7/1510人眼的视觉错觉人类感知现象存在视觉错

7、觉。在错觉中，眼睛填充上了不存在的信息或者错误感知物体的几何特点。（a）一个正方形的轮廓看得很清楚，尽管在图像中这些部分并没有线2021/7/1511人眼的视觉错觉（b）仅仅几条直线就可以给出一个圆的错觉。（c）两条水平线长度相同，但是感觉一个比另一个短。2021/7/1512人眼的视觉错觉（d）所有旋转450的线都是等距离的平行线，然而画有交叉影线就产生错觉，感觉这些线不再平行。视觉错觉是人类视觉系统的一个特性，这一特性尚未完全了解。能看到很多黑点在闪动吗？2021/7/1513色彩的迷惑2021/7/1514运动的齿轮2021/7/15152

8、021/7/15162.1人眼成像过程物体反射或透射了照射光谱的一部分而吸收了其余部分呈现颜色。人从一个物体感受的颜色由物体反射光的性质