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1、第2章数字图象处理基础第2章数字图象处理基础•图象数字化•人眼的亮度感觉•象素间关系、象素运算与变换§2.1图象数字化（书2.6）一、均匀采样s(x,y)f(x，y)∆x,∆yfs(m,n)，（m,n）为选取的采样点，称为象素（Pixel）(一)采样过程1.二维（均匀）采样函数s(x,y)=∑∑δ(x−m⋅∆x,y−n⋅∆y),其中(△x,△y)为(x,y)方向mn采样间隔。2.采样fs(m,n)←fs(x,y)=f(x,y)s(x,y)=∑∑f(m⋅∆x,n⋅∆y)δ(x−m⋅∆x,y−n⋅∆y)mn(二)采样点数f(x,y)：x∈[0,Χ],y∈[
2、0,Υ],沿x，y方向采样点数分别为M=INT[Χ]和N=INT[Υ]∆x∆Ymnn实际中为便于计算机处理，取M=2,N=2,通常M=N=2二、均匀量化∆f1.定义：幅度(灰度)等间隔离散化：fs(m,n)⎯⎯→f(m,n)→f(x,y)f−f2.方法：G=INT(maxmin)，∆f为量化间隔∆fk实际中，取G=2(k≥1),G=GrayLevel三、分辨率变化对图象影响（一）概念1.图象分辨率：区分细节的程度；2.影响因素：采样点数（M，N）和灰度级(数)。１第2章数字图象处理基础（二）空间分辨率M∆x1.采样点数N↑（采样间隔∆y↓）→空间分辨率
3、↑；M2.G不变，N↓→图象中各细节区域边缘出现“棋盘-马赛克”效应，即象素粒子变粗（书P图2.6.1）。29（三）幅度分辨率1.G↑→图象幅度分辨率↑；3.M、N不变，G↓→灰度渐变变成突变，出现虚假轮廓（有木刻画效果）（书P图2.6.2）。30（四）M、N及G的实际取值mnk1.M=2,N=2,G=2(m,n,k≥1)n2.实际中：M=N=2=256，512，1024，……kG=2=32，64，128，256，…3.人头象：M=N=128，256;K=6，7三、非均匀采样和量化（一）非均匀采样对给定的空间分辨率，图象的视觉质量可根据图象特性，利用自
4、适应采样过程来改进。1.密采样：在灰度突变区（如细节及细节与背景交界处），为了不丢失细节（或边缘），可采用密采样。2.稀采样：在灰度平缓区（如背景），可采用稀采样。3.缺点：难以确定密、稀区域边界。（二）非均匀量化当G必须较小时，灰度量化时可非均匀分配灰度级。1.密量化：灰度变化平缓区，可用较多灰度级，以免量化过稀而产生虚假轮廓。2.稀量化：灰度剧变区，可用较少灰度级。（人眼的视觉掩盖特性：人眼对灰度剧变的边缘区灰度分辨力低）。（三）实际中随着计算机运算速度及存储能力急剧上升，一般都用图象扫描仪（或数字图象设备）进行均匀采样和量化；特殊用途才会用到非均
5、匀采样和量化。２第2章数字图象处理基础§2.2数字图象表示形式和特点（补充）一、数字图象的矩阵表示f(0,0)f(0,1)……f(0,N-1)f(1,0)f(1,1)……f(1,N-1)[f]=f(m,n)=……=[f(m,n)]M×Nf(N-1,0)f(N-1,1)……f(N-1,N-1)为便于计算机处理：n1.N=2K2.灰度级G=223.一幅图象容量b=N×K(bit,位)二、数字图象的特点1.信息量大8K2一幅遥感图象N=1024,G=256=2=2则b=NK=8Mb2.占用频带宽与语音信息相比，图象信息占用的带宽要大几个数量级。如电视图象带宽
6、约为5.6MHZ，而语音带宽仅为4KHz左右。因此，无论在成象、传输、存储、处理、显示等各环节的实现上，技术难度都大，成本高。这就对图象（频带）压缩提出了必须（很高）的要求。3.象素间相关性大(1)图象信号在同一帧（幅）内各相邻象素间具有相同（或相近）灰度的可能性很大(即相关性很大)，其相关系数≥0.8；(2)运动图象的相邻帧对应象素间相关性更大。综上（1）、（2）说明，图象压缩的潜力（可能性）很大。4.视觉效果的主观性大。§2.3人眼的亮度感觉（书2.2）一、人眼的机理简介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
7、为瞳孔，其直径可调节，从而控制进入人眼内之光通量↔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，３第2章数字图象处理基础使不同距离的图在视网膜上成象↔照相机透镜作用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；2）杆(柱)状细胞：暗视细胞，在弱光下检测亮度，无色彩感觉。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；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.人眼成象过程传递视细胞受到光刺激产生电脉冲⎯⎯→⎯视神经中枢→大脑
8、成象二、人眼的亮度感觉1.人眼亮度感觉范围−2681）总范围很宽（10~10,c=10）2）人
