第二章数字图像处理的基本概念ppt课件.ppt

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1、第二章数字图像处理的基本概念2.1人眼的视觉原理2.1.1人眼的构造2.1.2图像的形成人眼对场景可见光能量在视网膜上形成的一种刺激，通过人脑对刺激信号的处理，获取场景的描述和感知。第二章数字图像处理的基本概念2.1.3视觉范围和分辨力视觉范围：指人眼所能感觉到的亮度范围，大约从百分之几cd/m2到几百万cd/m2。当平均亮度适中时，能分辨的亮度上、下限之比为1000∶1。而当平均亮度较低时，该比值只有10∶1。人眼的分辨力：指人眼在一定距离上能区分开相邻两点的能力，可以用能区分开的最小视角之倒数来描述第二章数字图像处理的基本概念2.1.4视觉适应性和对比灵敏度

2、暗适应性：人眼适应暗环境的能力明适应性：人眼适应亮环境的能力针对图像总体来描述亮度差异：图像对比度：最大亮度/最小亮度相对对比度:第二章数字图像处理的基本概念2.1.5亮度感觉与色觉亮度感觉的变化可用相对亮度变化来描述。即经积分后得到的亮度感觉为:亮度(cd/m2)眼的主观亮度感觉和亮度的关系第二章数字图像处理的基本概念2.1.5亮度感觉与色觉（续）人辨别颜色的能力叫色觉，色的感觉有色调（色别）、亮度、色彩度（饱和度）三种性质。物体的色取决于物体对各种波长光线的吸收、反射和透射能力。因此，物体分消色物体和有色物体。消色物体的色有色物体的色光源的光谱成分对物体颜色

3、的影响加色混合原理减色混合原理第二章数字图像处理的基本概念2.1.6马赫带马赫带效应示意图：同时对比度现象典型的视觉错觉第二章数字图像处理的基本概念2.2连续图像的描述运动图像：图像内容随时间变化的图像静止图像：图像内容不随时间变化的图像。用表示且它可以被看成由两个分量组成：式中：图像f(x,y)在(x,y)处的强度称为图像该点的灰度，其范围2.3图像数字化图像的数字化包括采样和量化两个过程。2.3图像数字化设连续图像f(x,y)经数字化后，可以用一个离散量组成的矩阵F（即二维数组）来表示。矩阵中的每一个元素称为像元、像素或图像元素。2.3.1采样图像在空间

4、上的离散化称为采样。也就是用空间上部分点的灰度值代表图像，这些点称为采样点。由于图像是一种二维分布的信息，为了对它进行采样操作，需要先将二维信号变为一维信号，再对一维信号完成采样。具体做法：沿垂直方向按一定间隔从上到下顺序地沿水平方向直线扫描，取出各水平线上灰度值的一维扫描。再对一维扫描线信号按一定间隔采样得到离散信号。对于运动图像（即时间域上的连续图像），需先在时间轴上采样，再沿垂直方向采样，最后沿水平方向采样由这三个步骤完成。对一幅图像采样时，若每行（即横向）像素为M个，每列（即纵向）像素为N个，则图像大小为M×N个像素。在进行采样时，采样点间隔的选取

5、是一个非常重要的问题，它决定了采样后图像的质量。采样间隔的大小选取要依据原图像中包含的细微浓淡变化来决定。一般图像中细节越多，采样间隔应越小。根据一维采样定理，若一维信号g(t)的最大频率为ω，以T≤1/2ω为间隔进行采样，则能够根据采样结果g(iT)(i=…,-1,0,1，…)完全恢复g(t)，即式中采样示意图采样孔径形状：圆形、正方形、长方形、椭圆形方式：有缝、无缝、重叠2.3.2量化把采样后所得的各像素的灰度值从模拟量到离散量的转换称为图像灰度的量化。量化过程如下图：图2-3量化示意图（a）量化；(b)量化为8bit连续灰度值量化为灰度级的方法：等间隔

6、量化（均匀量化或线性量化）：简单地把采样值的灰度范围等间隔地分割并进行量化。非等间隔量化：依据一幅图像具体的灰度值分布的概率密度函数，按总的量化误差最小的原则来进行量化。2.3.4采样与量化参数的选择一幅图像在采样时，行、列的采样点与量化时每个像素量化的级数，既影响数字图像的质量，也影响到该数字图像数据量的大小。假定图像取M×N个样点，每个像素量化后的灰度二进制位数为Q，一般Q总是取为2的整数幂，即Q=2k,则存储一幅数字图像所需的二进制位数b为字节数B为对一幅图像，当量化级数Q一定时，采样点数M×N对图像质量有着显著的影响。如下图：采样点数越多，图像质量越好；

7、当采样点数减少时，图上的块状效应就逐渐明显。不同采样点数对图像质量的影响（a）原始图像(256×256)（b）采样图像1(128×128)（c）采样图像2(64×64)（d）采样图像3(32×32)（e）采样图像4(16×16)（f）采样图像5(8×8)当图像的采样点数一定时，采用不同量化级数的图像质量也不一样。如下图：量化级数越多，图像质量越好，当量化级数越少时，图像质量越差，量化级数最小的极端情况就是二值图像，图像出现假轮廓。不同量化级别对图像质量的影响（a）原始图像(256色)；（b）量化图像1(64色)；（c）量化图像2(32色)；（d）量化图像3(

8、16色)；（e）量化图像