数字图像处理第二章基础知识课件.ppt

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1、数字图像处理第二章基础知识第1页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.1 2.1 视觉感知要素视觉感知要素图像常常最终由一眼来观察的，人的判断往往图像常常最终由一眼来观察的，人的判断往往带有一定的主观性，例如分辨率和人眼的关系带有一定的主观性，例如分辨率和人眼的关系。第2页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.1 2.1 视觉感知要素视觉感知

2、要素2.1.1 人眼的构造视网膜表面的光接收器为锥状体和杆状体锥状体：对颜色灵敏，位于中央凹杆状体：给出视野总体图像，无彩色感觉第3页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.1 2.1 视觉感知要素视觉感知要素2.1.1 人眼的构造中央凹直径约1.5mm，可看作1.5mm1.5mm Sensor锥体密度150000 pixels/mm，相当于337000个pixels，与常用CCD相当。第4页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image Fundam

3、entalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.1 2.1 视觉感知要素视觉感知要素2.1.2 眼睛中图像的形成 晶状体相当于一个透镜中央凹区域光接收器电脉冲大脑解码第5页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.1 2.1 视觉感知要素视觉感知要素2.1.3 亮度适应和鉴别主观亮度：人的视觉系统感觉到的亮度是进入人眼光强度的对数的函数。1、适应范围2、亮度分辨能力第6页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Imag

4、e FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.1 2.1 视觉感知要素视觉感知要素2.1.3 亮度适应和鉴别1、适应范围 人眼对光强的适应范围非常广，10的10次方量级。如何来解释图2.4呢？主要是人眼是靠改变灵敏度人眼是靠改变灵敏度来实现这个大范围变动的来实现这个大范围变动的，即亮度适应现象。能同时鉴别的光强的级别范围是很小的。如图2.4 中的（Ba，Bb）范围 Ba：系统当前的灵敏度级别，Bb以下不可分辨。第7页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digita

5、l Image Fundamentals2.1 2.1 视觉感知要素视觉感知要素2.1.3 亮度适应和鉴别2、亮度分辨能力用一个实验来说明当足够强时，判别始终肯定。为韦伯比 为光强增量（背景照明为I时可辨别照明增量的50%）第8页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.1 2.1 视觉感知要素视觉感知要素2.1.3 亮度适应和鉴别2、亮度分辨能力把结果 得到图2.6，50%的时间回答“是”。越小表示辨别能力越强。第9页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital

6、 Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.1 2.1 视觉感知要素视觉感知要素2.1.3 亮度适应和鉴别2、亮度分辨能力韦伯比小辨别能力强结论：低照度时，亮度辨别力差 照度增可时，改善实质是低照度时，视觉由杆状体实质是高照度时，视觉由锥状体背景保持恒定，光源的亮度从不知觉到可以被察觉逐渐变化大约可辨别1224级。第10页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.1 2.1 视觉感知要素视觉感知要素2.

7、1.3 亮度适应和鉴别2、亮度分辨能力书中还介绍了视觉的其它几个现象：马赫带（图2.7），同时对比现象（图2.8）视觉错觉（图2.9）。第11页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.1 2.1 视觉感知要素视觉感知要素2.1.3 亮度适应和鉴别2、亮度分辨能力：马赫带 第12页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.1 2.1 视觉感知要素视觉

8、感知要素2.1.3 亮度适应和鉴别2、亮度分辨能力：同时对比现象 第13页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.22.2光和电磁谱光和电磁谱2.1.3 亮度适应和鉴别2、亮度分辨能力：视觉错觉 第14页，此课件共49页哦第15页，此课件共49页哦第16页，此课件共49页哦第17页，此课件共49页哦18聚精会神地盯着中央的十字看，你会发现，聚精会神地盯着中央的十字看，你会发现，周围紫色的圆点渐渐淡下来，甚至消失周围紫色的圆点渐渐淡下来，甚至消失!第18页，此课件共49页

9、哦19在这幅画中，你能找到几个人？在这幅画中，你能找到几个人？仔细找找，看你能找到几个？仔细找找，看你能找到几个？第19页，此课件共49页哦20第20页，此课件共49页哦21第21页，此课件共49页哦22晃动你的头，彩虹也会流动。第22页，此课件共49页哦23能确定到底哪个交叉点在亮吗？能确定到底哪个交叉点在亮吗？第23页，此课件共49页哦24看着就转，不要动头了！看着就转，不要动头了！第24页，此课件共49页哦25要你数有多少黑点，你烦躁不？要你数有多少黑点，你烦躁不？第25页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Dig

10、ital Image Fundamentals2.22.2光和电磁谱光和电磁谱1.3节已介绍过，但这里要详细些。可见光0.430.79 第26页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.22.2光和电磁谱光和电磁谱描述光源通常用3个量：辐射强度、光通量，亮度。在光学中，常见的几个量来表示光光强：单位立体角的光通量光照度：单位面积的光通量光亮度：单位面积光强。第27页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2

11、:Digital Image Fundamentals2.3 2.3 图像感知和获取图像感知和获取三种常用的传感器（1）单个成像Sensor（2）线阵 Sensor（3）陈列 Sensor第28页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.3 2.3 图像感知和获取图像感知和获取2.3.1 用单个sensor获取图像特点：很慢第29页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fu

12、ndamentals2.3 2.3 图像感知和获取图像感知和获取2.3.2 用线阵Sensor获取图像图2.14（a）平板扫描仪原理。图2.14（b）环状安装的Sensor，如医学CT。第30页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.3 2.3 图像感知和获取图像感知和获取2.3.3 用Sensor阵列获取图像如面阵CCD Sensor 第31页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital

13、Image Fundamentals2.3 2.3 图像感知和获取图像感知和获取2.3.4 简单的图像形成模型用 表示图像把 入射分量 反射分量：不锈钢0.65，黑天鹅绒为0.01。第32页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.4 2.4 图像取样和量化图像取样和量化多数Sensor输出的是连接电压波形（以CCD为例）。2.4.1 取样和量化的基本概念2.4.2 数字图像表示2.4.3 空间和灰度分辨率2.4.4 混淆的水纹图样2.4.5 放大和收缩数字图像第33页，

14、此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.4 2.4 图像取样和量化图像取样和量化2.4.1 取样和量化的基本概念第34页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.4 2.4 图像取样和量化图像取样和量化2.4.1 取样和量化的基本概念第35页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:

15、Digital Image Fundamentals2.4 2.4 图像取样和量化图像取样和量化2.4.2 数字图像表示一般在计算机和实际应用中 动态范围（0，L-1）数据量：0N-1M-1第36页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.4 2.4 图像取样和量化图像取样和量化2.4.3 空间和灰度分辨率 取样值是决定一幅图像空间分辨的主要参数（空间分辨率、8位（256）灰度分辨率）。描述系统分辨率应该以MTF来描述，如数码相机、扫描仪、CCD摄像机。图2.20、图2.

16、19与图2.21说明了空间取样变化、灰度变化的情况。第37页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.4 2.4 图像取样和量化图像取样和量化2.4.3 空间和灰度分辨率第38页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.4 2.4 图像取样和量化图像取样和量化2.4.3 空间和灰度分辨率第39页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital I

17、mage FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.4 2.4 图像取样和量化图像取样和量化2.4.3 空间和灰度分辨率第40页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.4 2.4 图像取样和量化图像取样和量化2.4.5 放大和收缩数字图像 放大：500500图像，想放大1.5倍，即750750 pixels。先在原图像上形成一个750750的网格，栅格的间隔小于1，然后可采用最近邻内插法来添充。第41页，此课件共

18、49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.4 2.4 图像取样和量化图像取样和量化2.4.5 放大和收缩数字图像缺点：可能产生棋盘格效应。改进的方法是采用双线性插值。4个系数用已知4个点来列4个方程求。f(0,0)f(1,0)f(1,1)f(0,1)fxy第42页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.4 2.4 图像取样和量化图像取样和量化2.4.5 放大

19、和收缩数字图像双线性插值所得效果第43页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.5 2.5 像素间的一些基本关系像素间的一些基本关系2.5.1 相邻像素4邻域记N4（p）8邻域记N8（p）N4（p）是一个像素集ND（p）对角像素集(x-1,y-1)(x,y-1)(x+1,y-1)(x-1,y)P(x,y)(x+1,y)(x-1,y+1)(x,y+1)(x+1,y+1)第44页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsCha

20、pter 2:Digital Image Fundamentals2.5 2.5 像素间的一些基本关系像素间的一些基本关系2.5.2 邻接性、连通性、区域和边界2个像素是不连通主要看两点：一是是否邻接，二是它们的灰度值是否满足特定的相似性要求。令V是用于定义邻接性的灰度值集合。在二值图像中，如果把具有1值的像素归入邻接的，则V=1考虑三种类型的邻接性（a）4邻接：如果q在N4（p）集中，具有V中数值的2个p和q是4邻接的。（b）8邻接：（c）m邻接（混合邻接）：如果（i）q在N4（p）中，或者（ii）q在ND（p）中没有。第45页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image

21、 FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.5 2.5 像素间的一些基本关系像素间的一些基本关系2.5.2 邻接性、连通性、区域和边界V值的像素（空集），则具有V值的像素p和q是m邻接的。引入m邻接的目的是消除8邻接的歧义性，如下图：歧义性：中心像素和右上角像素有2条连线。第46页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.5 2.5 像素间的一些基本关系像素间的一些基本关系2.5.2 邻接性、连通性、区域和边界连通

22、（通路）：设：像素 p（x，y）到 q（s，t）的通路是如下的特定像素序列这里 并且像素和 是邻接的。此时，n就是通路长度，可根据邻接类型定义4、8或m通路。第47页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.5 2.5 像素间的一些基本关系像素间的一些基本关系2.5.3 距离度量对于像素p、q和z，其坐标为（x，y）（s，t）（v，w）如果：（a）（b）（c）则D是距离函数。第48页，此课件共49页哦Chapter 2:Digital Image FundamentalsChapter 2:Digital Image Fundamentals2.5 2.5 像素间的一些基本关系像素间的一些基本关系2.5.3 距离度量p、q之间的欧式距离定义如下：p和q间的距离D4定义为：p和q的D8距离（棋盘距离）第49页，此课件共49页哦