数字图像表示及其处理.ppt

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1、数字图像处理2数字图像表示及其处理2.1人眼成像过程图像构成：照度成分——入射到可见场景上光的量反射成分——场景中目标物体反射光的量图像由照度和反射量相乘得到计算机图像处理目的之一，帮助人更好的观察和理解图像中的信息。2.1人眼成像过程人眼是一个平均半径为20mm的球状器官，由三层薄膜包围。最外层：坚硬的蛋白质膜角膜——透明组织，光线进入眼内巩膜——白色不透明组织，巩固和保护整个眼球。中间一层：由虹膜和脉络膜组成。虹膜的中间有一个圆孔，称为瞳孔。大小由连接虹膜的环状肌肉组织来调节，控制进入眼睛内部的光通量大小，其作用和照

2、相机中的光圈一样。2.1人眼成像过程最内一层：视网膜表面分布有大量光敏细胞。锥状——分布在黄斑区内分辨光的强弱和色彩白天视觉杆状——无法分辨细微差别感知总体形象不能感知色彩，对低照明度比较敏感夜视觉2.1人眼成像过程水晶体——瞳孔后面，扁球形作用：如同可变焦距的透镜曲率可由睫状肌的收缩进行调节使景象始终能刚好聚焦于黄斑区比普通光学透镜的适应性强前室——角膜和水晶体之间对可见光透明水状液体吸收一部分紫外线后室——胶状透明液体（玻璃体）保护眼睛的滤光作用2.1人眼成像过程一般物体在光源照射下呈现彩色——反射或透射照射光源的一

3、部分，吸收其余部分。人眼对彩色感知的3个度量：亮度——光作用于人眼引起的明亮程度的感觉色调——反映颜色种类。物体反射光的光谱成分透射光的波长分布或光谱饱和度——彩色光深浅或纯洁程度饱和度越高，颜色越深，或越纯掺入白光而变浅2.1人眼成像过程三基色原理：红、绿、蓝三基色选择不唯一，必须相互独立（任一颜色不能由其他两种合成）相加二次色：黄、品红、青2.1人眼成像过程马赫带奥地利物理学家E马赫发现的一种明度对比现象明暗交界处，亮度更亮，暗处更暗主观的边缘对比效应人类的视觉系统有增强边缘对比度的机制2.1人眼成像过程TheCol

4、oroftheDressThosewhosubconsciouslyseekdetailinthemanyhorizontalblacklinesconvertthemtoagoldenhue,sothebluedisappearsintoablown-outwhiteOtherswhosebrainsfocusonthebluepartofthedressseethephotoastheblack-and-bluereality2.2简单的图像形成模型一幅图像实际上记录的是物体辐射能量的空间分布，这个分布是空间坐标、时

5、间和波长的函数，即:I=(x,y,z,λ,t)。当一幅图像为平面单色静止图像时，空间坐标变量z,波长λ和时间变量t可以从函数中去除，一幅图像可以用二维函数f(x,y)来表示:f(x,y)=i(x,y)r(x,y)这里0

6、机内生成一个二维矩阵的过程。数字化过程包括三个步骤：扫描、采样和量化。2.3图像的数字化2.3图像的数字化2.3.1采样采样（Sampling）:对图像空间坐标的离散化，它决定了图像的空间分辨率。用一个网格把待处理的图像覆盖，然后把每一小格上模拟图像的各个亮度取平均值，作为该小方格中点的值；或者把方格的交叉点处模拟图像的亮度值作为该方格交叉点上的值。2.3图像的数字化2.3.1采样对一幅图像采样时，若每行（即横向）像素为N个，每列（即纵向）像素为M个，则图像大小为M×N个像素，从而f(x,y)构成一个M×N实数矩阵：每个

7、元素为图像f(x,y)的离散采样值，称之为像元或像素。2.3图像的数字化2.3.2量化把采样后所得的各像素灰度值从模拟量到离散量的转换称为图像灰度的量化。量化是对图像幅度坐标的离散化，它决定了图像的幅度分辨率。2.3图像的数字化2.3.2量化量化的方法包括：分层量化、均匀量化和非均匀量化。分层量化是把每一个离散样本的连续灰度值只分成有限多的层次。均匀量化是把原图像灰度层次从最暗至最亮均匀分为有限个层次，如果采用不均匀分层就称为非均匀量化。2.3图像的数字化2.3.2量化量化示意图2.3图像的数字化2.3.2量化图像量化实

8、例(a)256级灰度图象(b)子图(c)子图对应的量化数据2.3图像的数字化2.3.2量化采样点数和量化级数的关系：对一幅图像，当量化级数一定时，采样点数对图像质量有着显著的影响。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。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。量化级