数字图像基础课件.ppt

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1、第二章数字图像基础1视觉感知要素图像感知和获取图像的取样与量化数字图像类型数字图像文件格式图像像素间的基本关系图像之间的代数运算主要内容2视觉感知要素1.人眼的构造中央凹盲点3感光细胞(photoreceptorcells)：锥状细胞、杆状细胞锥状细胞(cone)：主要分布在视网膜的中央凹，体积小，排列密度很高，提供图像细节感知。感光灵敏度低，对颜色很敏感。锥状细胞视觉称为明视觉或亮光视觉。彩色视觉--红(red)、绿(green)、(blue)4杆状细胞(rod)：体积大，分布面大且几个杆状细胞联到同一个神经末梢，故分辨率比较低；

2、主要提供视野的整体视象，不感受颜色并对低照度较敏感，形成具有高灵敏度的无色觉功能的暗视觉。例如在日光下鲜艳的彩色物体在月光下变得像无色的，就是由于只有杆状细胞在工作。52.人眼成像过程L-物距l-像距H-物高h-像高f–焦距63.人眼视觉特性亮度适应范围大实验表明，主观亮度（视觉系统感觉到的亮度）是进入眼睛的光强度的对数函数。Dynamicrangeofhumanvisualsystem:10-6~104mL(millilambert-亮度单位，毫朗伯)CannotaccomplishthisrangesimultaneouslyTh

3、ecurrentsensitivitylevelofthevisualsystemiscalledbrightnessadaptationlevel7亮度适应现象：利用改变其整个灵敏度来实现这一大范围的适应性。如从亮处到暗处,人眼有一段适应时间。暗视适光8光强度辨别能力（Brightnessdiscrimination）Weberratio(theexperiment):I:thebackgroundillumination:theincrementofillumination（50%∆I）SmallWeberratioindicat

4、esgooddiscriminationLargerWeberratioindicatespoordiscrimination9曲线表明:在背景低照度级别时，亮度辨别较差(韦伯比大),当背景照明增加时亮度辨别能力得到改善。10马赫带现象“下冲”和“上冲”类似系统响应的“超调”现象11同时对比现象12视觉错觉13音乐家或头像？对图像的认识或理解是由感觉和心理状态决定的,数字图像处理后的图像很多情况下是给人观察和评价的，因此受人的因素影响较大。1415图像感知和获取成像传感器图像形成中的能量传播模型摄像机及镜头16成像传感器通过将输人电功

5、率和对特殊类型检测能源敏感的传感器材料组合，把输人能源转变为电压。输出电压波形是传感器的响应，然后采用A/D转换器将其数字化。17如光电二极管，它由硅材料构成，并且其输出电压波形与光成正比，在传感器前边用一个滤光器改善选择性。为了用单一传感器产生二维图像，在传感器和成像区之间，还必须在x和y方向有相对位移。用单个传感器获取图像18用带状传感器获取图像这是大多数平板扫描仪所用的装置。感受装置可能有4000或更多的排成直线的传感器。传感器带一次给出一幅图像的一行，传感器带的运动完成二维图像的另一维。以圆环形状安装的传感器带用于医学和工业成

6、像，以得到三维物体的横断面(切片)图像。19用传感器阵列获取图像这也是在摄像机上常见的主要结构。这些摄像机的典型传感器是CCD阵列,CCD传感器广泛地运用于数字摄像机和其他光敏感设备中，每一个传感器的响应正比于投射到传感器表面的光能总量。很明显，不需要传感器相对于景物做二维或1维相对运动。20CCDandCMOSsensorsmountedonPCBs21图像形成中的能量传播模型图像形成时，其灰度值f(x,y)正比于物理源（如光源）所辐射的能量，即：22可见光成像--摄像机及镜头232425摄像镜头/相机镜头26镜头及其光学特性对摄像

7、镜头成像性能的要求，可以分为两个方面：一是光学特性，包括焦距、物距、像距、放大率等；二是成像质量，镜头所成的光学图像应该足够清晰，并且物和像要相似、畸变要小、透光率要强、像面照度分布要均匀等。27物距、像距与焦距之间的关系:物高、像高与物距之间的关系式：28镜头成像模型2930镜头成像质量的主要评价指标及参数评价指标（光学系统）分辨率（Resolution）锐度（LensSharpness）像差镜头的主要参数成像尺寸焦距和视场角相对孔径与光圈安装接口方式ISOCameraResolutionChartISO1223331图像的取样与量

8、化取样和量化的基本概念数字图像表示动态范围与对比度空间和灰度分辨率数字图像的质量参数32图像的数字化包括取样和量化两个过程。空间坐标(x,y)的离散及数字化称为图像取样而幅值离散及数字化被称为灰度级量化图像的取样与量化3