第二章 数字图像处理ppt课件.ppt

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1、第二章数字图像处理基础2.1人的视觉特性2.2色度学基础2.3光度学2.4图像的数字化2.5坐标变换2.1人的视觉特性一、人眼成像晶状体视网膜晶状体相当于透镜虹膜控制进光量视网膜上布满锥细胞和杆细胞，分别负责彩色和黑白视觉2.1人的视觉特性人眼的机理与照相机类似：1.瞳孔：透明的角膜后是不透明的虹膜，虹膜中间的圆孔称为瞳孔，其直径可调节，从而控制进入人眼内之光通量。(照相机光圈作用)2.晶状体：瞳孔后是一扁球形弹性透明体，其曲率可调节，以改变焦距，使不同距离的图在视网膜上成象。（照相机透镜作用）2.1人的视觉特性

2、3.视细胞：视网膜上集中了大量视细胞，分为两类：锥状细胞：明视细胞，在强光下检测亮度和颜色；杆(柱)状细胞：暗视细胞，在弱光下检测亮度，无色彩感觉。其中，每个锥状视细胞连接着一个视神经末梢，故分辨率高，分辨细节、颜色；多个杆状视细胞连接着一个视神经末梢，故分辨率低，仅分辨图的轮廓。4.人眼成像过程2.1人的视觉特性二、人的视觉模型（1）点光源的表示函数点源可以用函数表示，表示平面图像的二维函数为：则任意一幅图像可表示为：2.1人的视觉特性（2）光学成像系统的表示2.1人的视觉特性（3）人的视觉模型2.1人的视觉特

3、性三、人眼的亮度感觉图像“黑”“白”（“亮”、“暗”）对比参数对比度:相对对比度:(2)人眼亮度感觉范围①总范围很宽（）②人眼适应某一环境亮度后，范围限制适当平均亮度下：很低亮度下：c=10(3)同时对比度：人眼对亮暗程度所形成的“黑”“白”感觉具有相对性，即按对比度c感觉物体亮度对比。2.1人的视觉特性例：同时对比度：即当背景暗时看起来要亮些，而当背景亮时看起来要暗些。2.1人的视觉特性（4）马赫带（MachBandMachBand）效应视觉系统有过高或过低估计不同亮度区域的边界值的现象马赫带效应的出现，是因为

4、人眼对于图像中不同空间频率具有不同的灵敏度，而在空间频率突变处就出现了“欠调”或“过调”。2.1人的视觉特性(5)主观亮度S与实际亮度B之间的关系(6)人眼亮度感觉之应用若一幅原图像经过处理，恢复后得到重现图像，重现图像的亮度不必等于原图像的亮度，只要保证二者的对比度及亮度层次（灰度级）相同，就能给人以真实的感觉。2.2色度学基础一、三基色原理根据人眼结构，所有颜色都可看作是3个基本颜色——红（R，red），绿（G，green）和蓝（B，blue）——的不同组合。则任一彩色可表示为：R波长700nmG波长546.

5、1nmB波长435.8nm2.2色度学基础颜色的三个属性:（1）色调色调由可见光光谱中各波长的分量来决定，是彩色光的基本性质。（2）饱和度它反映了彩色的浓淡，取决于彩色中白色光的含量，白光越多，彩色越淡。（3）亮度指彩色光对人眼的刺激程度，与光的能量有关。2.2色度学基础二、颜色模型各种表示颜色的方法，称做颜色模型。目前使用最多的是面向机器（如显示器、摄像机、打印机等）的RGB模型和面向颜色处理（也面向人眼视觉）的HSIHSV）模型。2.2色度学基础（1）RGB模型是面向彩色显示器或打印机的2.2色度学基础在三维

6、直角坐标系中，用相互垂直的三个坐标轴代表R、G、B三个分量，并将R、G、B分别限定在[0,1]，则该单位正方体就代表颜色空间，其中的一个点就代表一种颜色。如上图所示。其中，r、g、b、c、m和y分别代表红色（red）、绿色（green）、蓝色（blue）、青色（cyan）、品红（magenta）和黄色（yellow）。2.2色度学基础（2）HSI模型:面向彩色处理最常用模型HSI模型利用颜色的三个属性色调H（hue）、饱和度S（saturationsaturation）和亮度I（intensityintensit

7、y）组成一个表示颜色的圆柱体，如下图所示。2.2色度学基础RGB和HSI之间的模型转换：（1）RGB转换到HSI（2）HSI转换到RGB常见数字图像处理流程，其中包含了RGB模型和HSI模型之间的转换。2.3光度学景物图像可看作二维幅频辐射场，目前我们研究的是从热辐射、雷达、光波（包括可见波）等各种频率辐射形成的图像，频率不同，生成的图像也并不相同，因此，有必要对光度学进行研究。2.3光度学研究光度学的几个量：（1）发光强度设某个点光源像各个方向都均匀辐射，则可以定义光强为发射到单位立体角的光通量I=dΦ/dΩ立

8、体角的单位为sr，光强的单位是cd（坎），光通量的单位是lm，1cd＝1lm/sr由于光源向四周均匀辐射，球面有4П的立体角，所以I=Φ/4П对于面光源I=InCOSa2.3光度学（2）光通量和视敏度光源以电磁波的形式辐射出的光功率称为光通量，它常用人眼的感觉来度量其辐射功率。人眼对不同频率的光敏感成都不同，根据人眼对不同波长光的敏感程度所画出的曲线叫做视敏度曲线。2.3