数字图像处理与图像通信 Part3.1

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1、数字图像处理与图像通信朱秀昌刘峰胡栋编著目录1绪论2数字图像基础3图像信号的正交变换4图像增强5图像复原6图像重建7图像处理的数学形态学方法BUPTPress8数字图像处理的应用9图像的统计特性与压缩编码10静止图像编码11活动图像编码12图像编码新方法13图像的网络传输14图像通信的应用和发展BUPTPress1绪论1.1图像信号1.2数字图像信号处理1.3图像系统的构成1.4图像质量的评价1.5图像处理与通信的发展BUPTPress随着人类社会的进步，科学技术的发展，人们对信息处理和信息交流的要求越来越高。图像信息具有直观、形象、

2、易懂和信息量大等特点，因此它是在人们日常的生活、生产中接触最多的信息种类之一。近年来，图像信息的处理和传输无论是在理论研究方面还是在实际应用方面都取得了长足的进展。尤其是计算机技术的应用、遥感技术和数字通信的发展、计算机网络的普及以及微电子芯片密度的增加，对数字图像信息技术的发展起了关键性的推动作用；而数字图像信息技术的发展又反过来促进和加速了上述各项技术的发展。本章首先定义了图像信号，并简要介绍了模拟图像信号以及图像信号的数字化，然后从总体上介绍了图像处理系统和图像通信系统，从应用的角度出发介绍了对图像质量的评价以及人眼的主要视觉特

3、性，最后还简单介绍了图像信息技术的发展过程。BUPTPress1.1图像信号图像是当光辐射能量照在物体上，经过它的反射或透射，或由发光物体本身发出的光能量，在人的视觉器官中所重现出的物体的视觉信息。照片、电影、电视、图画等都属于图像的范围。图像按其亮度等级的不同，可以分成二值图像（只有黑白两种亮度等级）和灰度图像（有多种亮度等级）两种。按其色调不同，可分为无色调的灰度（黑白）图像和有色调的彩色图像两种。按其内容的变化性质不同，有静态图像和活动图像之分。而按其所占空间的维数的不同，又可分为平面的二维图像和立体的三维图像等。BUPTPre

4、ss图像的亮度一般可以用多变量函数来表示：式(1.1)是一个多维函数，它不易于分析处理，为此需要采用一些有效的方法进行降维。首先，根据三基色原理可知,I可以表示为3个基色分量、和之和：实践中还采用线性扫描的方法进一步降低维数，于是，高维的图像被转换为一维信号。同样，可以再恢复出原来的高维图像。(1.1)(1.3)BUPTPress图像信息转化为电信号后大体上有两种方式，一种是模拟方式，或称作模拟基带信号；另一种是数字方式，或称作数字基带信号。一般情况下是先将模拟基带信号数字化，形成数字基带信号。近来，有些图像设备，如数字摄像机、数字照

5、相机等，它们可以直接输出数字化图像信号。根据三基色原理，利用R(红)、G(绿)、B(蓝)三色不同比例的混合可以表示各种色彩。将三基色信号按一定比例组合成亮度(Y)和色度(U,V)信号，它们之间的关系如下：(1.6)BUPTPress为了使U、V和Y能在一个频带内传输，到达黑白/彩色视频信号接收兼容的目的，还需将这两个色度信号进行正交幅度调制。设U(t)，V(t)为色度信号，Y(t)为亮度信号，由此产生的正交幅度调制的色度信号为：Φ(t)为开关函数，如Φ(t)=1，可表示NTSC制的色度信号；如Φ(t)=+1（偶数行）或-1（奇数行）

6、，则可表示彩色副载波逐行倒相的PAL制色度信号。其中BUPTPress从视频信号的频谱上看，色度信号的副载波位于亮度信号频谱的高频端（见图1.1）。这样，在亮度信号的高频部分间插经过正交调制的两个色度分量，形成彩色电视的基带信号，又称复合电视信号或全电视信号：图1.1复合视频信号的频谱(PAL制)BUPTPress应用复合视频主要是为了方便传输以及电视信号的发射。将RGB信号转换成YUV信号、Y/C信号以及复合视频信号的过程，被称为（电视）编码，而其逆过程就叫（电视）解码。和电影一样，视频图像也是由一系列单个静止画面组成的，这些静止画

7、面被称为帧。一般当帧频在每秒24～30帧之间时，视频图像的运动感觉就非常光滑连续，而低于每秒15帧时，连续运动图像就会有动画感。我国的电视标准是PAL制，它规定每秒25帧，每帧有水平方向的625扫描行。对于NTSC制的视频信号，它所规定的帧频为每秒30帧，每帧525行，同样采用了隔行扫描方式，每一帧由两场组成，其图像大小是720×486。由于PAL制与NTSC制的场频、行频以及色彩处理方式均有不同，因此两者是互不兼容的。BUPTPress1.2数字图像信号处理1.2.1数字信号处理技术数字信号处理（DSP：DigitalSignalPr

8、ocessing）技术通常是指利用计算机或/和专用处理设备（包括器件），以数字的形式对信号进行采集、滤波、检测、均衡、变换、调制、压缩、去噪、估计等处理，以得到符合人们需要的信号形式。数字信号处理是相对于模