图像数字化优秀PPT.ppt

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1、第一节第一节 图像数字化图像数字化其次章其次章 数字图像的基础学问数字图像的基础学问物物体体图像图像不可见的不可见的物理图像物理图像可见的图像可见的图像光光图图像像照片、照片、图与画图与画如红外、如红外、遥感图像遥感图像数字数字图像图像数学数学函数函数一、图像的概念图像的概念图像是对客观存在的物体的一种相像性图像是对客观存在的物体的一种相像性的、生动的写真或描述。的、生动的写真或描述。二、二、图像的分类图像的分类2.2.离散图像离散图像1.1.连续连续图像图像其特点：空间位置和色调值为不连续其特点：空间位置和色调值为不连续变更的。变更的。其特点：空间位置和色调值均为连续其特点：空间位置和色调值

2、均为连续变更的。变更的。（一）按图像的点空间位置和色调的（一）按图像的点空间位置和色调的大小变更方式分为连续图像及离散图像。大小变更方式分为连续图像及离散图像。其特点：光照位置和光照强度均为连其特点：光照位置和光照强度均为连续变更的。续变更的。（二）按记录方式分为模拟图像及数（二）按记录方式分为模拟图像及数字图像。字图像。通过物理量的强弱变更来表现图像上通过物理量的强弱变更来表现图像上各点的颜色信息。模拟图像可用连续函数来各点的颜色信息。模拟图像可用连续函数来描述。描述。1.1.模拟图像模拟图像像素的属性：空间位置和色调。像素的属性：空间位置和色调。图像分解成被称作像素的小离散点，图像分解成被

3、称作像素的小离散点，并将各像素的灰度值用量化的整数值表示。并将各像素的灰度值用量化的整数值表示。2.2.数字图像数字图像数字数字图像的图像的特点特点是由不连续的有限个像素组成的是由不连续的有限个像素组成的每个像素由每个像素由1 1位或多位二进制数码表示位或多位二进制数码表示 三、数字数字图像的图像的产生方式产生方式 -数字相机数字相机 -原稿扫描原稿扫描 -软件生成软件生成四、模拟图像与数字图像的比较四、模拟图像与数字图像的比较（一）再现性好（一）再现性好不会因存储、传输等复制产生质量退化。不会因存储、传输等复制产生质量退化。（二）精度高（二）精度高原理上不论多高精度图像的处理都是原理上不论多

4、高精度图像的处理都是可以实现的。可以实现的。（三）敏捷性大（三）敏捷性大不仅可以完成线性变更，而且可以完不仅可以完成线性变更，而且可以完成非线性运算。成非线性运算。五、图像数字化五、图像数字化印前图文信息的输入即将模拟的连印前图文信息的输入即将模拟的连续调的图像转变为印前图文信息系统可接续调的图像转变为印前图文信息系统可接受和处理的数字图像的过程。受和处理的数字图像的过程。灰度亮度灰度亮度分布分布数字化数字化数字化数字化模拟图像模拟图像模拟图像模拟图像数字图像数字图像数字图像数字图像正方形点阵正方形点阵正方形点阵正方形点阵像素（样点）像素（样点）将模拟图像转变成数字图像的转换将模拟图像转变成数

5、字图像的转换过程称为图像数字化，过程可简洁地分为：过程称为图像数字化，过程可简洁地分为：采样和量化两个步骤。采样和量化两个步骤。（一）采样（一）采样采样是指使空间连续变更的图像离采样是指使空间连续变更的图像离散化，即用空间上部分点的灰度值表示图散化，即用空间上部分点的灰度值表示图像，或图像在空间上的离散化，这些离散像，或图像在空间上的离散化，这些离散点称为样点（或像素）点称为样点（或像素）通常的做法：通常的做法：静态：先沿垂直方向采样，静态：先沿垂直方向采样，再沿水平方向再沿水平方向采样；采样；运动：先在时间轴上采样，再沿垂直方向运动：先在时间轴上采样，再沿垂直方向采样，最终沿水平方向采样。采

6、样，最终沿水平方向采样。采样示意图采样示意图 图像大小：图像大小：若每行（即横向）像素为若每行（即横向）像素为MM个，每列（即纵个，每列（即纵向）像素为向）像素为N N个，则图像大小为个，则图像大小为MNMN个像素。个像素。采样间隔：采样间隔：间隔大小的选取依据原图像中包含的微间隔大小的选取依据原图像中包含的微小浓淡变更来确定。它确定了采样后图像的小浓淡变更来确定。它确定了采样后图像的质量，即忠实于原图像的程度。质量，即忠实于原图像的程度。采样示意图采样示意图 *模拟图像经过采样后，在时间和空间上离模拟图像经过采样后，在时间和空间上离散化为像素。但采样所得的像素值（即灰度散化为像素。但采样所得

7、的像素值（即灰度值）仍是连续量值）仍是连续量。（二）（二）量化量化把采样后所得的各像素的灰度值从模拟把采样后所得的各像素的灰度值从模拟量到离散量的转换。量到离散量的转换。1.1.把采样点上模拟的量度值转化为有限个整把采样点上模拟的量度值转化为有限个整数值的操作，一般量化后每个像素的量度值数值的操作，一般量化后每个像素的量度值用二进进制的位数（用二进进制的位数（bitbit）表示。）表示。2.2.模模/数换算数换算已知原稿上的点的吸取光量为已知原稿上的点的吸取光量为F F，求转换为数，求转换为数字图像的颜色值（量化值），转换为数字图字图像的颜色值（量化值），转换为数字图像后吸取光量又为多少。设图

8、像的位深为像后吸取光量又为多少。设图像的位深为d.d.则：则：F/=F2d/F/=F2d/（2d-12d-1）100%100%颜色值颜色值=（2d-12d-1）-F2d -F2d 注：注：F2dF2d必需取整，小数不管多大全部扔掉。必需取整，小数不管多大全部扔掉。1)1)首先讲解黑白图；首先讲解黑白图；2)2)特征色：黄、品、青、红、绿、蓝；特征色：黄、品、青、红、绿、蓝；一、图像量化的方法一、图像量化的方法n n等间隔量化等间隔量化n n非等间隔量化非等间隔量化n n量化图像的梯级数目随图像的内容及处理量化图像的梯级数目随图像的内容及处理的目的的差别不同的目的的差别不同n n如：处理文字和图

9、形时，各个相素只需有如：处理文字和图形时，各个相素只需有“0”0”与与“1”1”两个值，即两个值，即1bit1bit的信息，这的信息，这种用种用1bit1bit信息表示的图亦称为二值图像。信息表示的图亦称为二值图像。n n对于风景、人物照片来说，至少需对于风景、人物照片来说，至少需32643264梯级层次来表现。梯级层次来表现。q qi i 称为像素的灰度值，称为像素的灰度值，称为像素的灰度值，称为像素的灰度值，z z与与与与q qi i 的差称为量化误差的差称为量化误差的差称为量化误差的差称为量化误差课堂练习课堂练习1.1.对某连续图像以对某连续图像以3000200030002000采样，采

10、样，2424位量化，求图像数字化后的文件大小？位量化，求图像数字化后的文件大小？如按题意对图像数字化后，整幅图像如按题意对图像数字化后，整幅图像将会被分割成将会被分割成3000200030002000个单元，这些小个单元，这些小单元即是像素，每个像素按单元即是像素，每个像素按2424位量化，如位量化，如以存贮计算即为以存贮计算即为3 3个字节，因此文件的大小个字节，因此文件的大小为：为：300020003=18000000300020003=18000000字节字节 17.2MB17.2MB2.2.现对某黑白连续渐变进行图像数字现对某黑白连续渐变进行图像数字化处理，假如分别按化处理，假如分别按

11、1 1位、位、2 2位、位、3 3位量化，位量化，问量化值分别是多少？问量化值分别是多少？灰度图像的量化值的取值范围在灰度图像的量化值的取值范围在灰度图像的量化值的取值范围在灰度图像的量化值的取值范围在0100%0100%0100%0100%，假如按，假如按，假如按，假如按1 1 1 1位量化，则只有位量化，则只有位量化，则只有位量化，则只有2 2 2 2个层次，即黑色个层次，即黑色个层次，即黑色个层次，即黑色（100%100%100%100%）和白色（）和白色（）和白色（）和白色（0%0%0%0%）；）；）；）；假如按假如按假如按假如按2 2 2 2位量化，则有位量化，则有位量化，则有位量化

12、，则有4 4 4 4个层次，除了黑个层次，除了黑个层次，除了黑个层次，除了黑色和白色外，还有色和白色外，还有色和白色外，还有色和白色外，还有2 2 2 2个灰色个灰色个灰色个灰色约约约约33%33%33%33%和和和和67%67%67%67%。假如按假如按假如按假如按3 3位量化，则有位量化，则有位量化，则有位量化，则有8 8个层次，这个层次，这个层次，这个层次，这8 8个层个层个层个层次是：次是：次是：次是：0%0%、15%15%、29%29%、43%43%、57%57%、72%72%、86%86%及及及及100%100%。3.3.现对某图像数字化处理，假如分别现对某图像数字化处理，假如分别

13、按按1 1位、位、2 2位、位、3 3位、位、4 4位、位、8 8位进行量化，位进行量化，问最大量化误差是多少？问最大量化误差是多少？最大量化误差分别是最大量化误差分别是最大量化误差分别是最大量化误差分别是1/21/21/21/2、1/41/41/41/4、1/81/81/81/8及及及及1/2561/2561/2561/256。（三）（三）采样、量化参数与数字图像间的关系采样、量化参数与数字图像间的关系对一幅图像，采样点数越多，图像质量对一幅图像，采样点数越多，图像质量越好；越好；当采样点数削减时，图上的块状效应当采样点数削减时，图上的块状效应就渐渐明显；就渐渐明显；当图像的采样点数确定时，

14、量化级数当图像的采样点数确定时，量化级数越多，图像质量越好。越多，图像质量越好。不同采样点数对图像质量的影响不同采样点数对图像质量的影响25625612812864643232161688原原 始始 图图 像像采采 样样 图图 像像不同量化级别对图像质量的影响不同量化级别对图像质量的影响256色色64色色32色色16色色4色色2色色原原 始始 图图 像像量量 化化 图图 像像 一般，当限定数字图像的大小时,为了得到质量较好的图像可接受如下原则：（1 1）对对缓缓变变的的图图像像，应应当当细细量量化化，粗粗采采样样，以避开假轮廓。以避开假轮廓。（2 2）对对细细微微环环节节丰丰富富的的图图像像，

15、应应细细采采样样，粗量化，粗量化，以避开模糊（混叠）。以避开模糊（混叠）。对对于于彩彩色色图图像像，是是依依据据颜颜色色成成分分红红（R R）、绿绿（GG）、蓝蓝（B B）分分别别采采样样和和量量化化的的。若若各各种种颜颜色色成成分分均均按按8bit8bit量量化化，即即每每种种颜颜色色量量级别是级别是256256，则可以处理：，则可以处理：256256256=16 777 216256256256=16 777 216种颜色。种颜色。练习练习 测得原稿（灰度图）上某三个点的吸测得原稿（灰度图）上某三个点的吸取光量分别为取光量分别为15%15%、45%45%、73%73%，问，问这三个点在转化为这三个点在转化为8 8位灰度模式的数字位灰度模式的数字图象后，它们的量化值分别为多少？图象后，它们的量化值分别为多少？