第一章 计算机图形学ppt课件.ppt

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1、数字图像处理西华大学计算机与数理学院罗晓晖第１章绪论内容提要:数字图像处理的发展简史图像处理的任务基本的图像处理系统数字图像处理的应用与发展趋势1.1数字图像处理及发展简史1.1.1图像的定义图像：二维空间上的强度分布如果只考虑光的能量图像在视觉上表现为灰色影像--灰度图像：静止灰度图像：1.1.2模拟图像与数字图像模拟图像：强度和空间位置以连续或近似连续形式分布。如照片、电影胶片（记录在乳胶介质上）和物理图像（如人眼可见的自然图像）等，可连续放大而细节不失真。模拟图像－人眼成像瞳孔，晶状体视网膜神经大脑模拟图像例－人眼成

2、像视网膜区域分布了大量的视觉细胞，以接受外界光的强弱及颜色。中央凹的视觉细胞分布很密，向外逐渐稀疏。视网膜结构中央凹视网膜中央区域称为a区域，主要以观察物体的细节为主。视网膜边界区域称为ß区域，主要以观察运动物体为主。数字图像例－数码相机成像光学镜头CCD阵面存储器CCD阵面结构模拟图像与数字图像数字图像：一个被采样和量化后的二维函数，采用等距离矩形网格采样，对幅度进行间隔量化。1.1.3数字图像原理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：对空间连续坐标(x,y)的离散化量化：幅值f(x,y)的离散化数字化

3、图像所需的主要硬件：采样孔、图像扫描机构、光传感器、量化器、输出存储体1.1.3数字图像原理图像采样与量化x0y宽度方向：列高度方向：行若灰度级划分为8，则用3个二进制位表示：23＝8（称为8色图像或3位图像）象素07654321彩色模拟图像灰度图像（缩小）RGB颜色空间（a）连续图像（b）数字化结果（c）像素（d）灰度级1.1.4数字图像的基本属性在计算机中的二维阵列（网格）：二维数组两个基本属性：①几何属性：坐标②物理属性：灰度、亮度I→颜色、透射度、深度。1.1.5数字图像表示单色图像(monochromeimage

4、)：即黑白图像，每个像素的灰度值只有0和1灰度图像(grayscaleimage)：每个像素的灰度值占一个字节彩色图像：真彩色图像：每个像素的灰度值占三个字节，分别为R、G、B索引彩色图像：即调色板彩色图像，如8位或16位伪彩色图像多谱图像：如由卫星多孔径雷达所成的多波段图像，多幅图像表达同一图像的不同波段信息压缩图像彩色空间示意图数字图像常见参数分辩率：用来描述数字图象所表示的空间细节的程度（高或低）。设备无关：象素的个数M*N设备有关：如pixel/mmIntensity&Contract（亮度和对比度）&grayle

5、vel灰度级：表示1Byte/pixel-256级（灰度级）1.1.2图像处理的发展简史数字图像处理首次成功地应用在1964年美国宇航局喷气推进实验室（NASAJPL）对“徘徊者7号”探测器发来的几千张月球照片的进行几何校正、灰度变换、去除噪声等处理考虑了太阳位置和月球环境的影响用计算机绘制了月球表面的照片。2005年1月14日，“惠更斯”探测器拍摄了“土卫六”的图像土卫六的地貌图陆地卫星5号1.2.1图像处理的目的一般地，图像处理中需要完成以下一个或几个任务：（1）提高图像的视觉质量以提供人眼主观满意或较满意的效果。（2

6、）提取图像中目标的某些特征，以便于计算机分析或机器人识别。（3）为了存储和传输庞大的图像和视频信息，常常对这类数据进行有效的压缩。（4）信息的可视化。（5）信息安全的需要。1.2图像处理的目的、任务与特点1.2.2图像处理的任务图像处理的主要任务：图像获取与数字化图像增强图像恢复图像重建图像变换图像编码与压缩图像分割1.2.3数字图像处理的特点1．具有数字信号处理技术共有的特点。如：（1）处理精度高。（2）重现性能好。（3）灵活性高。2．数字图像处理后的图像可能是供人观察和评价的，也可能作为机器视觉的预处理结果。3．数字图

7、像处理技术适用面宽。原始模拟图像可以来自多种信息源，它们可以是可见光图像，也可以是不可见的波谱图像、超声波图像或红外图像。图1.5胸部X光片图像图1.6红外热像仪检测的手1.2.3数字图像处理的特点4．数字图像处理技术综合性强。5．数字图像处理与模拟方式处理图像相比，也有一些不足之处，如（1）数字图像处理的信息大多是二维或二维以上的多维信息，数据量巨大（2）数字图像信号占用的频带较宽。（3）处理费时。1.3基本的图像处理系统图像处理系统包括图像处理硬件和图像处理软件。1.3.1图像处理硬件微机图像处理硬件系统主要由图像输入

8、设备、图像运算处理设备（微计算机）、图像存储器、图像输出设备等组成。软件系统包括操作系统、控制软件及应用软件等。基本的数字图像处理系统1.3.1图像处理硬件1.图像输入设备完成将模拟光学图像转换成模拟电图像的过程。数字化图像输入设备还进一步将模拟电图像进行数字化以便于存储介质存储和计算机处理。2.图像存