数字图像处理第1章概论.ppt

计算机图像处理计算机图像处理计计算算机机图图像像处处理理教教 学学 要要 求：求：1 1）成绩分布：实验成绩）成绩分布：实验成绩2020分，分，平时成绩平时成绩1010分，卷面分，卷面7070分。分。2 2）听课要求：认真听课，做笔）听课要求：认真听课，做笔记，及时复习。记，及时复习。3 3）实验要求：有预习报告，认）实验要求：有预习报告，认真实验，做实验报告。真实验，做实验报告。第第第第1 1章章章章 绪论绪论绪论绪论 第第第第2 2章章章章 图像获取图像获取图像获取图像获取 第第第第3 3章章章章 图像变换图像变换图像变换图像变换 第第第第9 9章章章章 图像检测与分割图像检测与分割图像检测与分割图像检测与分割 第第第第7 7章章章章 图像编码图像编码图像编码图像编码第第第第5 5章章章章 图像复原图像复原图像复原图像复原计计算算机机图图像像处处理理第第第第4 4章章章章 图像增强图像增强图像增强图像增强l 计算机图像处理课程性质：计算机图像处理课程性质：本课程作为本课程作为专业主干课专业主干课，是电子信息专业本科生，是电子信息专业本科生的的必修课必修课，通过学习，掌握计算机图像处理与分析的，通过学习，掌握计算机图像处理与分析的基本概念，典型算法和基本实用技术。基本概念，典型算法和基本实用技术。l课程内容：课程内容：本课程主要为两部分内容：本课程主要为两部分内容：第一部分为第一部分为图像处理的基础图像处理的基础。包括绪论、图像。包括绪论、图像处理的基本概念和图像变换。处理的基本概念和图像变换。第二部分为第二部分为图像处理的理论和方法图像处理的理论和方法。包括图像。包括图像增强、图像复原、图像编码与压缩、图像分析与识增强、图像复原、图像编码与压缩、图像分析与识别基础等。别基础等。第第1章章 绪论绪论1.11.1计算机图像处理概述计算机图像处理概述1.1.图像处理的概念图像处理的概念(image)(image)什么是图像什么是图像?图像是与之相对应的物体或目标图像是与之相对应的物体或目标图像是与之相对应的物体或目标图像是与之相对应的物体或目标(object)(object)的一个的一个的一个的一个表示，这个表示可以通过某种技术手段得到。表示，这个表示可以通过某种技术手段得到。表示，这个表示可以通过某种技术手段得到。表示，这个表示可以通过某种技术手段得到。包括照片、绘画、传真、卫星遥感图片、包括照片、绘画、传真、卫星遥感图片、包括照片、绘画、传真、卫星遥感图片、包括照片、绘画、传真、卫星遥感图片、X X光片、光片、光片、光片、红外热成像、超声波图像、心脑电图、红外热成像、超声波图像、心脑电图、红外热成像、超声波图像、心脑电图、红外热成像、超声波图像、心脑电图、B B超、超、超、超、CTCT图图图图像、显微图像等。像、显微图像等。像、显微图像等。像、显微图像等。几幅图像几幅图像图像的分类：图像的分类：图像可以根据其形式或产生的方法来分类。图像可以根据其形式或产生的方法来分类。图像可以根据其形式或产生的方法来分类。图像可以根据其形式或产生的方法来分类。u人眼视觉图像：人眼视觉图像：照片、图、画等。照片、图、画等。u数学图像数学图像：由连续函数或离散函数生成的抽象图像。：由连续函数或离散函数生成的抽象图像。u物理图像物理图像：反映物体的电磁波辐射能，包括可见光和：反映物体的电磁波辐射能，包括可见光和不可见光。绝大部分的物理图像是数学图像。不可见光。绝大部分的物理图像是数学图像。图像与图片图像与图片(picture)和图形和图形(graphic)有何区别有何区别？数学函数数学函数连续函数连续函数不可见的物理图像不可见的物理图像离散函数离散函数(数字图像数字图像)可见图像可见图像照片照片图图画画光图像光图像物物体体图图像像图像的分类图像的分类2.数字图像的概念数字图像的概念(定义定义)从物理和数学角度看，图像是记录物体辐射能量的从物理和数学角度看，图像是记录物体辐射能量的从物理和数学角度看，图像是记录物体辐射能量的从物理和数学角度看，图像是记录物体辐射能量的空间分布，这个分布是空间分布，这个分布是空间分布，这个分布是空间分布，这个分布是空间坐标空间坐标空间坐标空间坐标、时间坐标时间坐标时间坐标时间坐标和和和和波长波长波长波长的函的函的函的函数，即数，即数，即数，即 ，这样的图像能被计算机处理，这样的图像能被计算机处理，这样的图像能被计算机处理，这样的图像能被计算机处理，计算机图像处理即数字图像处理。计算机图像处理即数字图像处理。计算机图像处理即数字图像处理。计算机图像处理即数字图像处理。通常，一幅图像可以被看成是通常，一幅图像可以被看成是通常，一幅图像可以被看成是通常，一幅图像可以被看成是空间各个坐标点上彩空间各个坐标点上彩空间各个坐标点上彩空间各个坐标点上彩色强度的集合色强度的集合色强度的集合色强度的集合。其中，其中，其中，其中，x x、y y、z z是空间坐标，是空间坐标，是空间坐标，是空间坐标，是波长，是波长，是波长，是波长，t t t t是时间，是时间，是时间，是时间，I I I I是是是是像素点的强度。它表示活动的、彩色的、三维的视频图像素点的强度。它表示活动的、彩色的、三维的视频图像素点的强度。它表示活动的、彩色的、三维的视频图像素点的强度。它表示活动的、彩色的、三维的视频图像。对于静止图像，则与时间像。对于静止图像，则与时间像。对于静止图像，则与时间像。对于静止图像，则与时间t t t t无关；对于单色图像，则无关；对于单色图像，则无关；对于单色图像，则无关；对于单色图像，则波长波长波长波长为常数；对于平面图像，则与坐标为常数；对于平面图像，则与坐标为常数；对于平面图像，则与坐标为常数；对于平面图像，则与坐标z z z z无无无无关。关。关。关。数字图像数字图像212425241917242221202517171814112021171612121691513986517956543.计算机图像处理计算机图像处理 利用计算机对数字图像进行系列操作，从而获得利用计算机对数字图像进行系列操作，从而获得预期的结果的技术。预期的结果的技术。基于计算机的图像处理学是从信息处理、自动控基于计算机的图像处理学是从信息处理、自动控制系统论、计算机科学、数据通信、电视技术等学科制系统论、计算机科学、数据通信、电视技术等学科中脱颖而出的，成为研究中脱颖而出的，成为研究“图像信息的获取、传输、图像信息的获取、传输、存储、变换、显示、理解与综合利用存储、变换、显示、理解与综合利用”的一门崭新学的一门崭新学科。科。此时，图像为平面上静止的单色图像，其数学表达此时，图像为平面上静止的单色图像，其数学表达式为：式为：另外一种描述图像的方法是以统计学为基础的另外一种描述图像的方法是以统计学为基础的统计性表征法统计性表征法，即把图像信息作为随机信号。，即把图像信息作为随机信号。数字图像的发展：数字图像的发展：主动脉造影图像主动脉造影图像胸部胸部x射线图像射线图像显微镜获得图像显微镜获得图像音频音频CD的表面（的表面（1750倍）倍）卫星多光谱图像卫星多光谱图像反射到雷达天线的微波图像反射到雷达天线的微波图像三维计算机模型产生的图像三维计算机模型产生的图像超声波成像超声波成像肌肉层有损害肌肉层有损害5.5.数字图像处理的特点：数字图像处理的特点：（1 1 1 1）直观形象，信息量大；）直观形象，信息量大；）直观形象，信息量大；）直观形象，信息量大；（2 2 2 2）精度高）精度高）精度高）精度高,容易实现容易实现容易实现容易实现；（3 3 3 3）再现性好）再现性好）再现性好）再现性好；（4 4 4 4）通用性、灵活性高）通用性、灵活性高）通用性、灵活性高）通用性、灵活性高。4.数字图像处理获得的途径：数字图像处理获得的途径：n将传统的可见光图像经过数字化处理转换为数字将传统的可见光图像经过数字化处理转换为数字图像。图像。例如：将一幅照片通过扫描仪输入到计算机中。例如：将一幅照片通过扫描仪输入到计算机中。例如：将一幅照片通过扫描仪输入到计算机中。例如：将一幅照片通过扫描仪输入到计算机中。n应用各种光电转换设备直接得到数字图应用各种光电转换设备直接得到数字图应用各种光电转换设备直接得到数字图应用各种光电转换设备直接得到数字图像像像像。n直接由离散数学函数生成数字图像。直接由离散数学函数生成数字图像。直接由离散数学函数生成数字图像。直接由离散数学函数生成数字图像。1.2数字图像处理研究内容与应用数字图像处理研究内容与应用1.2.1研究内容：研究内容：图形数字化（图形数字化（图形数字化（图形数字化（图像获取）图像获取）图像获取）图像获取）：把连续图像用一组数字把连续图像用一组数字把连续图像用一组数字把连续图像用一组数字表示，便于用计算机分析处理。表示，便于用计算机分析处理。表示，便于用计算机分析处理。表示，便于用计算机分析处理。图像变换：图像变换：对图像进行正交变换，以便进行处理。对图像进行正交变换，以便进行处理。二维图像及其离散傅立叶频谱的显示二维图像及其离散傅立叶频谱的显示a)原始图像原始图像 b)离散傅立叶频谱离散傅立叶频谱图像增强：图像增强：图像增强：图像增强：对图像的某对图像的某对图像的某对图像的某些特征进行强调或锐化而些特征进行强调或锐化而些特征进行强调或锐化而些特征进行强调或锐化而不增加图像的相关数据。不增加图像的相关数据。不增加图像的相关数据。不增加图像的相关数据。a)原图原图 b)图像增强后的图图像增强后的图c)原图原图d)经过复原的图经过复原的图图像增强图例图像增强图例图像复原图例图像复原图例图像复原：图像复原：图像复原：图像复原：去除图像中去除图像中去除图像中去除图像中的噪声干扰和模糊，恢复的噪声干扰和模糊，恢复的噪声干扰和模糊，恢复的噪声干扰和模糊，恢复图像的客观面目图像的客观面目图像的客观面目图像的客观面目。图像图像图像图像编码编码编码编码：在满足一定的图形质量要求下对图在满足一定的图形质量要求下对图在满足一定的图形质量要求下对图在满足一定的图形质量要求下对图像像像像进行进行进行进行编码，可以压缩表示图像的数据。编码，可以压缩表示图像的数据。编码，可以压缩表示图像的数据。编码，可以压缩表示图像的数据。图像分析：图像分析：图像分析：图像分析：对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，从而获得所需的客观信息。从而获得所需的客观信息。从而获得所需的客观信息。从而获得所需的客观信息。图像识别：图像识别：图像识别：图像识别：找到图像的特征，以便进一步处理。找到图像的特征，以便进一步处理。找到图像的特征，以便进一步处理。找到图像的特征，以便进一步处理。图像理解：图像理解：图像理解：图像理解：在图像分析的基础上得出对图像内容含义在图像分析的基础上得出对图像内容含义在图像分析的基础上得出对图像内容含义在图像分析的基础上得出对图像内容含义的理解及解释，从而指导和规划行为。的理解及解释，从而指导和规划行为。的理解及解释，从而指导和规划行为。的理解及解释，从而指导和规划行为。a)一幅免疫细胞图像一幅免疫细胞图像 b)指纹图像指纹图像 高层高层中层中层低层低层符号符号目标目标像素像素语语义义操操作作对对象象高高低低小小大大抽抽象象程程度度数数据据量量图像处理图像处理图像分析图像分析狭义图像处理狭义图像处理图像处理学三层次示意图图像处理学三层次示意图1.2.2数字图像处理方法数字图像处理方法 图字图像处理方法分为大两类：图字图像处理方法分为大两类：空间域处理空间域处理（空域（空域法）和法）和变换域处理变换域处理（频域法）。（频域法）。u空域法：直接对获取的数字图像进行处理。空域法：直接对获取的数字图像进行处理。u频域法：对先对获取的数字图像进行正交变换，得频域法：对先对获取的数字图像进行正交变换，得 到变换系数阵列，然后再进行处理，最后到变换系数阵列，然后再进行处理，最后 再逆变换到空间域，得到图像的处理结果。再逆变换到空间域，得到图像的处理结果。1.2.3主要应用：主要应用：l计算机科学：计算机科学：计算机辅助设计、人工智能研究计算机辅助设计、人工智能研究和多媒体计算机研究等。和多媒体计算机研究等。l通信技术：通信技术：图像传真、可视电话、卫星通信等。图像传真、可视电话、卫星通信等。l生物医学：生物医学：X X射线、超声、显微图片分析，温图射线、超声、显微图片分析，温图谱分析，断层及核磁共振分析等。谱分析，断层及核磁共振分析等。l遥感技术：遥感技术：自然灾害预报、监测，地质结构测绘，自然灾害预报、监测，地质结构测绘，找矿，水文、农林资源调查等。找矿，水文、农林资源调查等。l军事技术：军事技术：导弹制导，雷达、声纳图像处理，军事导弹制导，雷达、声纳图像处理，军事仿真等。仿真等。l考古：考古：恢复珍贵的文物图片、名画和壁画等。恢复珍贵的文物图片、名画和壁画等。l侦查破案和商业应用：侦查破案和商业应用：指纹鉴别，手迹分析，指纹鉴别，手迹分析，伪钞伪钞识别等。识别等。l其它应用：其它应用：材料分析、材料分析、服装试穿显示、发型设计显服装试穿显示、发型设计显示、现场视频管理等。示、现场视频管理等。狭义图像处理狭义图像处理模模式式识识别别图像理解图像理解图像理解图像理解计算机图形学计算机图形学图像分析图像分析计计算算机机视视觉觉（转换）（转换）图像图像 图像图像 符号符号 (人人)数据数据客客观观世世界界新新技技术术新新工工具具新新理理论论图像处理学与相关学科和领域的联系和区别图像处理学与相关学科和领域的联系和区别1.21.2.4.4图像处理学与其他相关学科的关系图像处理学与其他相关学科的关系通信显示采集存储处理和分析图像处理和分析系统构成示意图图像处理和分析系统构成示意图1.1.数字图像处理系统数字图像处理系统 一个图像处理和分析系统的基本组成有：一个图像处理和分析系统的基本组成有：采集、采集、显示、存储、通信、处理显示、存储、通信、处理和和分析分析五个模块。五个模块。（1 1）对某个电磁能量波段（对某个电磁能量波段（对某个电磁能量波段（对某个电磁能量波段（X X X X射线，紫外线，可见光，射线，紫外线，可见光，射线，紫外线，可见光，射线，紫外线，可见光，红外线等）敏感的物理器件。红外线等）敏感的物理器件。红外线等）敏感的物理器件。红外线等）敏感的物理器件。（2 2 2 2）数字化器：）数字化器：）数字化器：）数字化器：电荷耦合器件（电荷耦合器件（电荷耦合器件（电荷耦合器件（CCD)CCD)CCD)CCD)照相机，视频摄像机和扫描仪等。照相机，视频摄像机和扫描仪等。照相机，视频摄像机和扫描仪等。照相机，视频摄像机和扫描仪等。1.1.图像采集模块图像采集模块2.2.图像显示模块图像显示模块图像的处理结果通过输出设备显示出来。如显示器、图像的处理结果通过输出设备显示出来。如显示器、图像的处理结果通过输出设备显示出来。如显示器、图像的处理结果通过输出设备显示出来。如显示器、打印机、胶片等打印机、胶片等打印机、胶片等打印机、胶片等 。3.3.图像存储模块图像存储模块一般选用大容量的存储器，如光盘、硬盘、一般选用大容量的存储器，如光盘、硬盘、一般选用大容量的存储器，如光盘、硬盘、一般选用大容量的存储器，如光盘、硬盘、SDSDSDSD卡等。卡等。卡等。卡等。4.4.图像处理和分析模块图像处理和分析模块 图像处理和分析模块可以用软件实现，也可以图像处理和分析模块可以用软件实现，也可以图像处理和分析模块可以用软件实现，也可以图像处理和分析模块可以用软件实现，也可以用硬件实现。用硬件实现。用硬件实现。用硬件实现。5.5.图像通信模块图像通信模块 图像通信可借助综合业务网、计算机局域网和普图像通信可借助综合业务网、计算机局域网和普图像通信可借助综合业务网、计算机局域网和普图像通信可借助综合业务网、计算机局域网和普通电话网等。通电话网等。通电话网等。通电话网等。6.图像处理软件图像处理软件 用于数字图像文件存储和交换的标准图像文件格式。用于数字图像文件存储和交换的标准图像文件格式。有未压缩格式（位图有未压缩格式（位图BMP）和压缩格式（）和压缩格式（GIF格式）格式）1.4 数字图像处理工具软件数字图像处理工具软件MATLAB MATLAB是是Math Works公司开发的科学计算工公司开发的科学计算工具软件包。其中，具软件包。其中，MATLAB的的Image Processing TOOLBOX提供了图像处理涉及的许多处理算法。提供了图像处理涉及的许多处理算法。1.51.5数字图像处理中的基本图像类型数字图像处理中的基本图像类型1.1.数字图像的矩阵表示数字图像的矩阵表示 从客观景物得到的图像是二维的，因此一幅图像从客观景物得到的图像是二维的，因此一幅图像可以用一个二维数组可以用一个二维数组 来表示，这里来表示，这里x和和y表示二维空间中的一个坐标点的位置，表示二维空间中的一个坐标点的位置，f 值代表图像值代表图像在点在点(x,y)的某种性质的某种性质F F的数值。这个图像性质一般用的数值。这个图像性质一般用灰度值来表示。灰度值来表示。灰度：灰度：图像上对应点的亮度值。图像上对应点的亮度值。计算机图像处理中，坐标空间计算机图像处理中，坐标空间x,y和性质和性质F值都值都是离散的，一般在整数集合中取值。是离散的，一般在整数集合中取值。数字图像的矩阵表示：数字图像的矩阵表示：21 24 25 24 19 1724 22 21 20 25 1717 18 14 11 20 2117 16 12 12 16915 1398651795654XY0(b)(a)XY0图（图（a）所用坐标系通常在屏幕显示中采用，即所用坐标系通常在屏幕显示中采用，即原点原点0在图像在图像左上角左上角图（图（b）所用坐标系通常在图像计算中采用，即）所用坐标系通常在图像计算中采用，即原点原点0在图像在图像左下角左下角v 像素：像素：通常，表示图像的二维数组是连续的，将连续通常，表示图像的二维数组是连续的，将连续参数参数x,y,和和f取离散值后，图像被分割成很多小的网取离散值后，图像被分割成很多小的网格，每个网格即为像素。格，每个网格即为像素。每个像素具有独立的属性。一个像素最少具有每个像素具有独立的属性。一个像素最少具有两个属性，即两个属性，即像元的位置像元的位置像元的位置像元的位置 (x,y)和和灰度值灰度值灰度值灰度值（F）。位置由像元所在的行列坐标决定，通常用坐标对位置由像元所在的行列坐标决定，通常用坐标对（x,y）表示。表示。21242524191724222120251717181411202117161212169151398651795654v位图图像（位图图像（bitmap）：）：一幅图像有许多像素点构成，每个像素点包含一幅图像有许多像素点构成，每个像素点包含着反映图像在该点的明暗和颜色变化等信息，这种着反映图像在该点的明暗和颜色变化等信息，这种图像叫做位图图像。图像叫做位图图像。像素间基本关系：像素间基本关系：例：免疫细胞图像分割的过程示意图例：免疫细胞图像分割的过程示意图：（1）原图）原图（2）边界图）边界图（3）区域图）区域图 像素间的基本关系：像素间的基本关系：(1)邻域：邻域：设设p为位于坐标为位于坐标(x,y)的一个像素，则的一个像素，则u四邻域四邻域：p的个水平和垂直相邻像素的坐标为：的个水平和垂直相邻像素的坐标为：(x+1,y)，(x-1,y)，(x,y+1)，(x,y-1)上述像素组成上述像素组成p的邻域，用的邻域，用N4(p)表示。表示。每个像素距每个像素距(x,y)一个单位距离。一个单位距离。rrprr(a)4邻域邻域N4(p)(x-1,y)(x,y-1)(x,y)(x,y+1)(x+1,y)sspss(b)对角邻域对角邻域ND(p)srsrprsrs(c)邻域邻域N8(p)对角相邻像素集用对角相邻像素集用ND(p)表示。表示。ND(p)与与N4(p)合起来称为合起来称为p的邻域，用的邻域，用N8(p)表示。表示。u对角邻域和对角邻域和8邻域：邻域：p的个对角相邻像素的坐标为：的个对角相邻像素的坐标为：(x+1,y+1)，(x+1,y-1)，(x-1,y+1)，(x-1,y-1)(x-1,y-1)(x-1,y+1)(x,y)(x+1,y-1)(x+1,y+1)(2)连通性：连通性：判断像素间是否连通的两个要素：判断像素间是否连通的两个要素：像素是否相邻、灰度值是否满足特定的相似性准则。像素是否相邻、灰度值是否满足特定的相似性准则。三种类型的连接性：三种类型的连接性：令令V是定义连接性的灰度值集合，是定义连接性的灰度值集合，如：具有灰度值为如：具有灰度值为32至至48之间像素的连通性，即之间像素的连通性，即 V=32,33,47,48u连接：连接：个像素个像素p和和r在在V中取值，且中取值，且r在在N4(p)中中u连接：连接：个像素个像素p和和r在在V中取值，且中取值，且r在在N8(p)中中um连接连接(混合连接混合连接)：个像素个像素p和和r在在V中取值，且满中取值，且满足下列条件之一：足下列条件之一：r在在N4(p)中；中；r在在ND(p)中且中且N4(p)N4(r)不包含不包含V中取值的像素，即该集合是由中取值的像素，即该集合是由p和和r的在的在V中取值的近邻像素组成。中取值的近邻像素组成。ab pcdref1110010111110101(d)V=时时m连接连接(3)距离距离给定三个像素给定三个像素p,q,r其坐标分别为其坐标分别为(x,y),(s,t),(u,v)如果满足三个条件（书如果满足三个条件（书p25)，则，则D是距离函数或度量。是距离函数或度量。lp和和q之间的欧氏距离：之间的欧氏距离：(取圆形窗口取圆形窗口)lp和和q之间的之间的D4距离距离(城市街区距离城市街区距离):(取菱形窗口取菱形窗口)lp和和q之间的之间的D8距离距离(棋盘距离棋盘距离)：(取方形窗口取方形窗口)注注意意p和和q之间的之间的D4和和D8距离与任何通路无关。对于距离与任何通路无关。对于m连通时，两点之间的连通时，两点之间的Dm距离（通路的长度）将依距离（通路的长度）将依赖于沿通路的像素以及它们近邻像素的值。赖于沿通路的像素以及它们近邻像素的值。例：例：m连通时的像素间距离的计算。连通时的像素间距离的计算。(a)是某个子图像，其中像素是某个子图像，其中像素p和和q的值均为。的值均为。(b)当当s=0,t=0时，则时，则Dm(p,q)=2;(c)当当s=0,t=1时，则时，则Dm(p,q)=3;(d)当当s=0,t=1时，则时，则Dm(p,q)=3;(e)当当s=1,t=1时，则时，则Dm(p,q)=4;2.数字化过程三个步骤：数字化过程三个步骤：扫描、采样和量化。扫描、采样和量化。扫描：扫描：扫描：扫描：按照一定的先后顺序对图像进行遍历的过程。按照一定的先后顺序对图像进行遍历的过程。按照一定的先后顺序对图像进行遍历的过程。按照一定的先后顺序对图像进行遍历的过程。采样：采样：采样：采样：将空间上连续的图像变成离散点的操作。将空间上连续的图像变成离散点的操作。将空间上连续的图像变成离散点的操作。将空间上连续的图像变成离散点的操作。采样过程即可看作将图像平面划分成网格的过程。采样过程即可看作将图像平面划分成网格的过程。采样过程即可看作将图像平面划分成网格的过程。采样过程即可看作将图像平面划分成网格的过程。量化：量化：量化：量化：将采样得到的灰度值转换为离散的整数值。将采样得到的灰度值转换为离散的整数值。将采样得到的灰度值转换为离散的整数值。将采样得到的灰度值转换为离散的整数值。灰度级：灰度级：灰度级：灰度级：一幅图像中不同灰度值的个数。一般取一幅图像中不同灰度值的个数。一般取一幅图像中不同灰度值的个数。一般取一幅图像中不同灰度值的个数。一般取 02550255，即，即，即，即256256个灰度级。个灰度级。个灰度级。个灰度级。3.描述数字图像的基本参数描述数字图像的基本参数描述数字图像的基本参数有三个：图像分辨率、图像描述数字图像的基本参数有三个：图像分辨率、图像深度和图像数据容量。深度和图像数据容量。图像分辨率：图像分辨率：指对原始图像的采样分辨率，即图像水平或垂指对原始图像的采样分辨率，即图像水平或垂直方向单位长度上所包含的采样点数。单位是直方向单位长度上所包含的采样点数。单位是“像素点像素点/单位长单位长度度”，例如：像素点，例如：像素点/毫米、像素点毫米、像素点/英寸。习惯上也以水平方英寸。习惯上也以水平方向上的像素点与垂直方向上的像素点的乘积表示，如：向上的像素点与垂直方向上的像素点的乘积表示，如：640480。图像深度：图像深度：位图图像中，各像素点的亮度或色彩信息用二进制位图图像中，各像素点的亮度或色彩信息用二进制数位来表示，这一数据位的位数即为像素深度，也叫图像深度。数位来表示，这一数据位的位数即为像素深度，也叫图像深度。图像深度越深，能够表现的颜色数量越多，图像的色彩也越丰图像深度越深，能够表现的颜色数量越多，图像的色彩也越丰富。富。图像数据量：图像数据量：图像数据量是一幅图像的总像素点数目与每个像素图像数据量是一幅图像的总像素点数目与每个像素点所需字节数的乘积。点所需字节数的乘积。不同图像分辨率、图像深度与图像数据量的关系：不同图像分辨率、图像深度与图像数据量的关系：8位（位（256色）色）1个字节个字节16位（位（65536色）色）,2个字节个字节24位真彩色位真彩色3个字节个字节 640480 300k 600k 900k 800600 469k 938k 1.4M 1024768 768k 1.5M 2.3M12801024 1.3M 2.6M 3.8M数据量数据量图像图像深度深度分辨率分辨率4.像素数、量化参数与数字图像关系像素数、量化参数与数字图像关系u像素数（采样）对图像的影响：像素数（采样）对图像的影响：像素数（采样）对图像的影响：像素数（采样）对图像的影响：采样间隔越大，所得图像像素越少，空间分辨采样间隔越大，所得图像像素越少，空间分辨采样间隔越大，所得图像像素越少，空间分辨采样间隔越大，所得图像像素越少，空间分辨率低，图像质量差；采样间隔越小，所得图像像素率低，图像质量差；采样间隔越小，所得图像像素率低，图像质量差；采样间隔越小，所得图像像素率低，图像质量差；采样间隔越小，所得图像像素越多，空间分辨率高，图像质量好，越多，空间分辨率高，图像质量好，越多，空间分辨率高，图像质量好，越多，空间分辨率高，图像质量好，但数据量大。但数据量大。但数据量大。但数据量大。图像像素图像像素数对图像数对图像的影响的影响4.像素数、量化参数与数字图像关系像素数、量化参数与数字图像关系u量化参数（灰度级）与数字图像关系：量化参数（灰度级）与数字图像关系：量化参数（灰度级）与数字图像关系：量化参数（灰度级）与数字图像关系：量化等级越多，图像层次越丰富，灰度分辨率量化等级越多，图像层次越丰富，灰度分辨率量化等级越多，图像层次越丰富，灰度分辨率量化等级越多，图像层次越丰富，灰度分辨率高，图象质量好，但数据量大；反之图像质量变差，高，图象质量好，但数据量大；反之图像质量变差，高，图象质量好，但数据量大；反之图像质量变差，高，图象质量好，但数据量大；反之图像质量变差，会出现假轮廓现象，会出现假轮廓现象，会出现假轮廓现象，会出现假轮廓现象，但数据量小。但数据量小。但数据量小。但数据量小。灰度级变灰度级变化所产生化所产生的效果的效果5.图像的基本类型图像的基本类型（1 1 1 1）二值图像：）二值图像：）二值图像：）二值图像：像素取值仅为像素取值仅为像素取值仅为像素取值仅为0 0和和和和1 1，“0”0”代表黑色，代表黑色，代表黑色，代表黑色，“1”1”代表白色。代表白色。代表白色。代表白色。（2 2 2 2）灰度图像：）灰度图像：）灰度图像：）灰度图像：像素取值范围为像素取值范围为像素取值范围为像素取值范围为00，255255，“0”0”表示纯黑，表示纯黑，表示纯黑，表示纯黑，“255”255”表示纯表示纯表示纯表示纯白色，中间数字从大到小表示由黑白色，中间数字从大到小表示由黑白色，中间数字从大到小表示由黑白色，中间数字从大到小表示由黑到白的过渡色。到白的过渡色。到白的过渡色。到白的过渡色。图图2 灰度图像灰度图像图图1 二值（黑白）图像二值（黑白）图像二值图像二值图像灰度图像灰度图像（3 3 3 3）索引图像（彩色图像）：）索引图像（彩色图像）：）索引图像（彩色图像）：）索引图像（彩色图像）：索引图像除存放图像的二维矩阵外，还包括一个索引图像除存放图像的二维矩阵外，还包括一个索引图像除存放图像的二维矩阵外，还包括一个索引图像除存放图像的二维矩阵外，还包括一个颜色索引矩阵，颜色索引矩阵，颜色索引矩阵，颜色索引矩阵，即数据矩阵（即数据矩阵（I）和一个颜色影像表矩）和一个颜色影像表矩阵（阵（Map）。）。Map矩阵是一个矩阵是一个3列若干行的数据阵列，其每一行分列若干行的数据阵列，其每一行分别表示红色、绿色和蓝色的颜色值。图像中的像素颜别表示红色、绿色和蓝色的颜色值。图像中的像素颜色由数据矩阵色由数据矩阵I作为索引指向矩阵作为索引指向矩阵Map进行索引。进行索引。索引图像索引图像 例如：例如：数据矩阵数据矩阵I中的值中的值1指向颜色矩阵指向颜色矩阵Map中的第一行，中的第一行，2指向指向第二行等。第二行等。RGB彩色图像彩色图像（4）RGB彩色图像彩色图像 ：RGB彩色图像有一个彩色图像有一个三维数据矩阵，每个像素三维数据矩阵，每个像素的颜色值分别由红（的颜色值分别由红（R）绿（绿（G）蓝（）蓝（B）三原色的）三原色的组合来表示，并直接存放组合来表示，并直接存放在图像矩阵中。在图像矩阵中。思考题：思考题：1.名词解释：灰度、像素、图像分辨率、图像名词解释：灰度、像素、图像分辨率、图像深度、图像数据量。深度、图像数据量。2.什么是采样与量化？什么是采样与量化？3.图像的四种基本类型是什么？图像的四种基本类型是什么？4.说明图像函数说明图像函数 的各个参数的的各个参数的具体含义。具体含义。5.简述图像处理系统的基本流程。简述图像处理系统的基本流程。