数字图像处理拓展资源 (4).pdf

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1、拓展资源 2.1 知 识 要 点 1人类的视觉感知系统 眼睛中的光接收器主要是视觉细胞，它包括锥状体和杆状体。中央凹（或称中心窝）部 分特别薄，这部分没有杆状体，只密集地分布锥状体。它具有辨别光波波长的能力，因此， 对颜色十分敏感。 视觉是人类的重要功能。视觉过程是一个非常复杂的过程。概括地讲，视觉过程有 3 个 步骤：光学过程、化学过程和神经处理过程。 视觉过程如图 2.1 所示，人的视觉过程就是：当人眼接收光刺激时，首先是条件反射， 由视网膜神经进行处理。随后图像信号通过视觉通道反映到大脑皮层，大脑皮层做出相应的 处理，如存储参考图像、信息处理、特征提取、决策和描述，最终做出响应。 图 2

2、.1 人的视觉过程 2图像的获取 图像获取主要包括扫描、采样和量化。其关键技术有：采样成像技术，量化模 数转换技术。将空间上连续的图像变换成离散点的操作称为采样，采样间隔和采样孔径的大 小确定了图像的空间分辨率。 图像分辨率：每英寸图像含有的点或像素个数（dpi） 。分辨率越高，图像细节越清晰， 但文件尺寸大，处理时间长，对设备的要求高。 常用设备的分辨率采用如下方式定义。 （1） 打印机分辨率是指打印图像时每英寸的点数 （dpi） 。 激光打印机的分辨率可达 600 1200 dpi，可为专业排版输出。 （2）屏幕分辨率是指每单位长度显示的像素或点的数量（dpi） 。屏幕分辨率取决于显示 器

3、的大小及其像素设置，屏幕分辨率由计算机的显示卡决定，标准的 VGA 显示卡的分辨率 是 640480 像素。 （3）扫描仪分辨率是指扫描图像时每英寸的样点数（dpi） 。一般扫描仪提供的方式是水 平分辨率要比垂直分辨率高。台式扫描仪的分辨率可以分为光学分辨率和输出分辨率，光学 分辨率可达 8001200 dpi 以上，输出分辨率是通过软件强化及内插补点之后产生的分辨率， 大约为光学分辨率的 34 倍。 3像素间的基本关系 图像像素间的关系主要是讨论了邻域、连通及距离等概念。 其中邻域的概念是设 p 为位于坐标, x y处的一个像素，则 p 的 4 个水平和垂直相邻像 素的坐标为 1,xy，1,

4、xy，,1x y ，,1x y 上述像素组成 p 的 4 邻域，用 4( ) Np表示。每个像素距, x y一个单位距离。 像素p的 4 个对角相邻像素的坐标为 1,1xy，1,1xy，1,1xy，1,1xy 该像素集用( ) D Np表示。( ) D Np和 4( ) Np合起来称为 p 的 8 邻域。 为了确定两个像素是否连通，必须确定它们是否相邻及它们的灰度是否满足特定的相似 性准则（或者说，它们的灰度值是否相等） 。 4像素距离 像素之间的联系常与像素在空间的接近程度有关。像素在空间的接近程度可以用像素之 间的距离来度量。为测量距离需要定义距离度量函数。给定 3 个像素 p、q、r，其

5、坐标分别 为(x,y)，(s,t)，(u,v)，如果 （1）( , )0D p q （( , )0D p q 当且仅当 pq） （2）( , )( , )D p qD q p （3）( , )( , )( , )D p rD p qD q r 则 D 是距离度量函数。 p 和q之间的欧式距离定义为 e( , ) Dp q= 22 ()()xsyt （2.1） 根据这个距离度量，与点( , )x y 的距离小于或等于某一值d的像素组成以( , )x y 为中心， 以d为半径的圆。 p 和q之间的 4 D距离（也称城市街区距离）定义为 4( , ) Dp q=xsyt （2.2） 根据这个距离度量

6、， 与点( , )x y 的 4 D距离小于或等于某一值d的像素组成以( , )x y 为中心 的菱形。 p 和q之间的 8 D距离（也称棋盘距离）定义为 8( , ) Dp q=max(xsyt，) （2.3） 根据这个距离度量， 与点( , )x y 的 8 D距离小于或等于某一值d的像素组成以( , )x y 为中心 的方形。 需要注意的是， p 和q之间的 4 D和 8 D距离与任何通路无关。然而，对于m连通，两点 之间的 m D距离（通路的长度）将依赖于沿通路的像素及它们近邻像素的值。 5图像的分类 图像有许多种分类方法，按照图像的动态特性，可以分为静止图像和运动图像；按照图 像的色

7、彩，可以分为灰度图像和彩色图像；按照图像的维数，可分为二维图像，三维图像和 多维图像。其中运动图像可由一系列静止图像表示，彩色图像可分解成三基色图像，三维图 像可由二维图像重建。 位图是通过许多像素点表示一幅图像，每个像素具有颜色属性和位置属性。位图可以从 传统的相片、幻灯片上制作出来或使用数字相机得到。 位图分成以下 4 种：二值图像（binary images） 、亮度图像（intensity images） 、索引图像 （indexed images）和 RGB 图像（RGB images） 。 6图像的质量 评价图像的好坏通常考虑这样几个方面： 图像的层次、 图像的对比度以及图像的清晰度。 图像的层次以图像的灰度级来表示，它是像素明暗程度的整数量，例如：像素的取值范 围为 0255，就称该图像为 256 个灰度级的图像，可称该图像具有 256 个层次，图像的实际 层次越多，视觉效果就越好。 图像的对比度是指一幅图像中灰度反差的大小，通常表示为：对比度=最大亮度/最小 亮度。 图像的清晰度主要有：亮度、对比度、尺寸大小、细微层次以及颜色饱和度。