数字图像处理之图像获取

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1、数字图像处理DigitalImageProcessing姚敏http://myao99.51.netE-MAIL:myao99@zj.com1第二章图像获取22.12.1概概述述3f(x,y)h(x,y)*p(x,y)成采采p(x,y)成f(x,y)样样gs(x,y)量量gd(x,y)像像子化系子化景物系图像系系采样器器数字统统统统图像图像图2.1图像采集系统42.2连续图像模型5连续图像的表达式标准观察者对图像光函数的亮度响应——光场的瞬时光亮度计量Y(x,y,t)C(x,y,t,)V()ds0Vs()相对光效函

2、数，即人视觉的光谱响应C(x,y,t,)代表像源的空间辐射能量分布6连续图像的表达式R(x,y,t)C(x,y,t,)R()d红基色组的光s0谱三刺激值G(x,y,t)C(x,y,t,)G()d绿基色组的光s0谱三刺激值B(x,y,t)C(x,y,t,)B()d蓝基色组的光s0谱三刺激值7连续图像的的随机表征连续图像的的随机表征图像函数是一种空间变量为、时间变量为的三维连续随机过程随机过程可以由它的联合概率密度完全地表示出来p{f;x,y,t}对于所有样本点的联合概率密度p{f,f,,f;x

3、,y,t,x,y,t,,x,y,t}12J111222JJJ8常用的概率密度模型1.均匀密度p{f;x,y,t}2.雷利(Rayleigh)密度2f(x,y,t)f(x,y,t)2p{f;x,y,t}e229常用的概率密度模型3.指数密度f(x,y,t)常数p{f;x,y,t}e4.高斯密度2[f(x,y,t)f(x,y,t)]221/22f(x,y,t)p{f;x,y,t}[2(x,y,t)]ef2F(x,y,t)和F分别是随机过程的均值和方差。对于图像正交变换（如傅里叶变换）系数的幅

4、度概率密度来说，高斯密度是相当精确的模型。10常用的概率密度模型5.拉普拉斯密度f(x,y,t)p{f;x,y,t}e26.条件概率密度p{ff;x,x,y,y,t,t}12121212p{f;x,y,t

5、f;x,y,t}11112222p{f;x,y,t}2222用于估计点上的图像函数f，其前提是点上的图像函数f已知。1211图像随机过程的数字特征1.一阶矩或平均值(x,y,t)E{f(x,y,t)}f(x,y,t)p{f;x,y,t}dff2.二阶矩或自相关函数*R(x,y,t;x,y,t)E{f(x

6、,y,t)f(x,y,t)}111222111222*f(x,y,t)f(x,y,t)p{f,f;x,y,t,x,y,t}dfdf111222121112221212图像随机过程的数字特征3.自协方差2(x,y,t)K(x,y,t;x,y,t)f4.方差*K(x,y,t;x,y,t)R(x,y,t;x,y,t)(x,y,t)(x,y,t)}111222111222f111f222132.3连续图像的频谱14一维连续傅里叶变换一维连续傅里叶变换j2uxF(u)f(x)edxj2uxf(

7、x)F(u)edu变换存在的

8、f(x)

9、dx充分条件15一维连续傅里叶变换一维连续傅里叶变换F(u)R(u)jI(u)j(u)F(u)F(u)e221/2幅度谱F(u)[R(u)I(u)]1I(u)相位谱(u)tanR(u)能谱E(u)F(u)2R2(u)I2(u)16二维连续傅里叶变换二维连续傅里叶变换j2(uxvy)F(u,v)f(x,y)edxdyj2(uxvy)f(x,y)F(u,v)edudv变换存在的

10、f(x,y)

11、dxdy充分条件

12、17二维连续傅里叶变换二维连续傅里叶变换j2(uxvy)F(u,v)f(x,y)edxdyF(u,v)R(u,v)jI(u,v)221/2幅度谱F(u,v)[R(u,v)I(u,v)]1I(u,v)相位谱(u,v)tanR(u,v)222能谱E(u,v)F(u,v)R(u,v)I(u,v)18二维连续傅里叶变换二维连续傅里叶变换1x,y1/2例例f(x,y)0Otherj2(uxvy)F(u,v)f(x,y)edxdy11(sinu)(sinv)u

13、vSa(u)Sa(v)F(u,v)

14、Sa(u)

15、

16、Sa(v)

17、19f(x,y)F(u,v)xy(a)矩形脉冲uv(b)幅度频谱(c)幅度频谱强度图图2.3单个矩形脉冲信号及其频谱20MATLAB程序figure(1);%建立图形窗口1