数字图像处理-胡学龙等-第02章-图像的数字化与显示ppt课件.ppt

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1、（4）在硬件技术方面，要在进一步提高精度的同时着重解决处理速度问题。（5）图像处理技术在图像通信的研究和应用具有广阔的市场前景。（6）智能图像信息处理新理论与新技术的研究。（7）图像处理领域的标准化的研究。第2章图像的数字化与显示2.1连续图像的数字描述2.2图像数字化的基本过程2.3图像的量化方法2.4图像输入、输出设备知识要点：1、灰度图像的描述方法2、数字图像的获取方法，重点讲解图像的采样和量化3、量化方法分标量量化和向量量化4、图像的输入、输出设备2.1连续图像的数学描述人眼所看到的空间某位置上的景物，是由于光照在景物

2、上并经过反射或透射作用映射入眼中而形成的图像。一幅图像可以被看作是空间各点光强度的集合。对于二维图像，可以把光强度I看作是随空间坐标（x,y）、光线波长和时间t变化的连续函数：（2.1）如果只考虑光的能量而不考虑其波长图像在视觉上表现为灰色影像--灰度图像Grayimage（单色图像）：（2.2）静止灰度图像：处理的灰度图像是静止图像（stillimage),即图像内容不随时间变化，静止的彩色图像表示为（2.3）一般地，一个完整的图像处理系统输入和显示的都是便于人眼观察的连续图像（模拟图像）。为了便于数字存储和计算机处理可以通

3、过数模转换（A/D）将连续图像变为数字图像。2.2图像数字化的基本过程2.2.1取样和量化的基本概念数字化包括取样和量化两个过程：取样:(sampling)：对空间连续坐标(x,y)的离散化量化(quantization)：幅值f(x,y)的离散化数字化图像所需的主要硬件：采样孔（sampleingaperture):保证单独观测特定的像素而不受其他部分的影响，孔径越小，成像后的图像空间分辨率将越高；图像扫描机构(scanningmechanism)：使采样孔按预先确定的方式在成像面上移动，从而将二维空间的图像信号转换为一维时

4、间的图像信号。光传感器(lightsensor)：起到光电转化作用，通过采样孔测量图像的每一个像素的亮度并转化为模拟电信号。量化器(quanzier):将传感器输出的连续量转化为整数值，其精度以bit计。输出存储体(outputstoragemedia)：将量化后的数字图像存入固态存储器或磁盘等存储介质中。像素和灰度级的概念在成像过程中把一幅图像分割成一个个称为像素的小区域，即把连续图像变成离散图像，而各个小区域的灰度用整数型的灰度级（graylevel)来表示，离散图像进一步转换成数字图像。（a）连续图像（b）数字化结果图2

5、.1图像的数字化过程（c）像素（d）灰度级图2.1图像的数字化过程显示一个方形像素，8bit分成256个离散级别的灰度级，其范围从0到255.一幅连续图像f(x,y)被取样，则产生的数字图像有M行和N列。坐标(x,y)的值变成离散值，通常对这些离散坐标采用整数表示：4行5列－》图2.2图像的坐标取样和量化的结果是一个矩阵一幅行数为M、列数为N的图像大小为M×N的矩阵形式为：（2.4）其中矩阵中的每个元素代表一个像素假定图像尺寸为M、N，每个像素所具有的离散灰度级数为G这些量分别取为2的整数幂m，n，k，即M=2m，N=2n，G

6、=2k存储这幅图像所需的位数是：如果图像是正方形？图像尺寸的增加，所需的存储空间？（2.5）2.2.2数字图像的数据量数字图像采样和量化参数的选择直接影响图像的数据量，实际上也会影响到人们的视觉效果和对图像的进一步处理。理论上，采样点和量化等级越多，图像质量越高；但在超出视觉辨识和机器识别的需求时，过多的采样点和量化等级对提高图像质量没有实际意义。2.2.3采样和量化参数的选择对一幅图像，量化级数一定，采样点数对图像的空间分辨率有着显著的影响。当采样点数减少时，图像熵的块状效应就逐渐明显（马赛克效应）当图像采样点数一定时，量化

7、级数减少，图像质量越差。只有两个量化等级的二值图像时量化级数最小的极端情况。当限定数字图像大小时，为得到质量较好的图像，可采用以下原则：1、对缓变图像，应该细量化，粗采样，以避免出现假轮廓；2、对细节丰富的图像，应细采样，粗量化，以避免模糊；补充：数字图像的类型静态图像可分为一、位图灰度图（GrayScale)索引图像(IndexColor)真彩色(TrueColor)二、位图的有关术语2.2.4二维采样图像在取样时，必须满足二维采样定理，确保无失真或有限失真地恢复原图像。定义二维图像信号的傅里叶频谱为。二维傅里叶正反变换：（

8、2.6）（2.7）二维采样定理：如果2D信号的傅里叶频谱满足其中对应于空间位移变量x和y的最高截止频率。（2.8）则当采样周期满足此时，通过采样信号能唯一地恢复原图像信号f(x,y)，且有（2.9）（2.10）（2.11）（a）原图像的频谱（b）采样信号的频谱图2.3采样信号