图像处理 第02章 图像的数字化与显示ppt课件.ppt

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1、第2章图像的数字化与显示第2章图象的数字化与显示讲解内容:理解图像的数字描述和图象数字化的方法。掌握图像采样及量化的方法了解常用的图象输入,输出设备的原理和性能指标2.1连续图像的数学描述图像可以被看作是空间各点光强度的集合。二维静止灰度图像：对于彩色图象,图象函数可以用R,G,B三个通道的值表示：对灰度图像处理的理论和方法是开展彩色图像处理工作的基础。图像处理的方法有模拟式和数字式两种。目的：便于计算机处理。连续图象离散化数字图象2.2图像的数字化2.2.1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

2、f(x,y)的离散化第一步：空间采样将在空间上连续的图像转换成离散的采样点（即像素）集的操作。由于图像是二维分布的信息，所以采样是在x轴和y轴两个方向上进行。数字化过程图像采样采样处理：将xy平面分配到一个网格上。(a,b)xy平面（a）连续图像（b）数字化结果图2.1图像的数字化过程与采样相关的概念(分辨率)分辨率传感器摄像的精确度。通常指要精确测量和再现一定尺寸的图像所必需的像素个数。单位：像素*像素分辨率320x240分辨率160x120分辨率80x60第二步：量化将各像素的明暗信息离散化，用数字表示像素点信息称为图像的量化。量化值一般用整

3、数来表示。考虑人眼的识别能力，目前非特殊用途的图像均为8bit量化，即用0~255描述“黑~白”。（c）像素（d）灰度级图2.2图像的数字化过程图2-3量化示意图（a）量化；(b)量化为8bit若连续灰度值用z来表示，对于满足zi≤z≤zi+1的z值，都量化为整数qi。qi称为像素的灰度值，z与qi的差称为量化误差。一般，像素值量化后用一个字节8bit来表示。灰度值的范围为0～255。连续图像f(x,y)被取样，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：3行4列－》图2.4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

4、数为N的图像大小为M×N的矩阵形式为：其中矩阵中的每个元素代表一个像素，而f(i,j)代表(i,j)点的灰度值，即亮度值。数字图像根据灰度级数的差异可分为：黑白图像、灰度图像和彩色图像。黑白图像图像的每个像素只能是黑或白，没有中间的过渡，故又称为二值图像。二值图像的像素值为0或1。例如灰度图像灰度图像是指灰度级数大于2的图像。但它不包含彩色信息。彩色图像彩色图像是指每个像素由R、G、B分量构成的图像，其中R、B、G是由不同的灰度级来描述。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这些量常分别取为2的整数幂m，n，k，即M=2m，N=2

5、n，G=2k存储这幅图像所需的位数是：（2.5）2.2.2图像数据量：2.2.3采样与量化参数的选择?图像的采样，量化参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。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。如图2.4所示，采样点数越多，图像质量越好；当采样点数减少时，图上的块状效应就逐渐明显。同理，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。如图2.5所示，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。图2.4不同采样点数对

6、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)图2.5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(16色)；（e）量化图像4(4色)；（f）量化图像5(2色)一般，当限定数字图像的数据量大小b时,为了得到质量较好的图像可采用如下原则：（1）对缓变的图像（如大头照），应该精细量化，粗糙采样，以避免假轮廓。

7、（2）对细节丰富的图像（如群众场面），应精细采样，粗糙量化，以避免模糊（混叠）。2.3图像输入输出设备2.3.1图像输入设备数字化器是将模拟图像转换成数字图像的数字化装置，能够将图像划分为若干像素并分别给它们地址，度量每一像素的灰度并量化为整数，能够将这些整数写入存储设备。一、数字化器组成A．采样孔：保证单独观测特定的像素而不受其它部分的影响。B．图像扫描机构：使采样孔按预先确定的方式在图像上移动。C．光传感器：通过采样孔测量图像的每一个像素的亮度。D．量化器：将传感器输出的连续量转化为整数值。E．输出存储体：将像素灰度值存储起来。它可以是固态存

8、储器，或磁盘等。常用的数字化器是扫描仪、数码相机和数码摄像机。图像数字化器的性能评价项目项目内容空间分辨率单位尺寸能够采样的像素数。由采