数字图像处理概论学习教案.pptx

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1、会计学1数字图像处理概论数字图像处理概论(giln)第一页，共48页。l 计算机图像处理课程性质：计算机图像处理课程性质：l 本课程作为专业主干课，是电子信息专业本科本课程作为专业主干课，是电子信息专业本科生的必修课，通过学习，掌握计算机图像处理与分生的必修课，通过学习，掌握计算机图像处理与分析的基本概念，典型析的基本概念，典型(dinxng)算法和基本实用技术。算法和基本实用技术。l课程内容：课程内容：l本课程主要为两部分内容：本课程主要为两部分内容：l 第一部分为图像处理的基础。包括绪第一部分为图像处理的基础。包括绪论、图像处理的基本概念和图像变换。论、图像处理的基本概念和图像变换。l 第

2、二部分为图像处理的理论和方法第二部分为图像处理的理论和方法(fngf)。包括图像增强、图像复原、图像。包括图像增强、图像复原、图像编码与压缩、图像分析与识别基础等。编码与压缩、图像分析与识别基础等。第2页/共48页第二页，共48页。第第1章章 绪论绪论(xln)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(ginin)(image)(ginin)(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)的一个表示，这的一个表示，这的一

3、个表示，这的一个表示，这个表示可以通过某种技术手段得到。个表示可以通过某种技术手段得到。个表示可以通过某种技术手段得到。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(tpin)(tpin)、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图像、显微图像、显微图像、显微图像、显微图像等。图像等。图像等。图像等。第3页/共48页第

4、三页，共48页。几幅图像几幅图像(t xin)第4页/共48页第四页，共48页。图像的分类：图像的分类：图像的分类：图像的分类：图像可以根据其形式或产生图像可以根据其形式或产生图像可以根据其形式或产生图像可以根据其形式或产生(chnshng)(chnshng)的方法来分的方法来分的方法来分的方法来分类。类。类。类。u人眼视觉图像：照片、图、画等。人眼视觉图像：照片、图、画等。u数学图像：由连续函数或离散函数生成的抽象数学图像：由连续函数或离散函数生成的抽象(chuxing)图图像。像。u物理图像：反映物体的电磁波辐射能，包括可见光和不可见光。物理图像：反映物体的电磁波辐射能，包括可见光和不可见

5、光。绝大部分的物理图像是数学图像。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？第5页/共48页第五页，共48页。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)可见图可见图像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图像(t xin)的分的分类类第6页/共48页第六页，共48页。2.2.数字图像的概念数字图像的概念数字图像的概念数字图像的概念(定义定义定义定义)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

6、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空间空间空间(kngjin)(kngjin)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(kngjin)(kngjin)坐标、坐标、坐标、坐标、时间坐标和波长的函数，即时间坐标和波长的函数，即时间坐标和波长的函数，即时间坐标和波长的函数，即 ，这样的，这样的，这样的，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。图像能被计算机处理，计算机图像处理即数字图像处理。图像能被计算机处理，计算机图像处理即数字图像处理。图像能被计算机处理，计算机图像处理即数字图像处理。通常，一幅图

7、像可以被看成是空间通常，一幅图像可以被看成是空间通常，一幅图像可以被看成是空间通常，一幅图像可以被看成是空间(kngjin)(kngjin)各个坐各个坐各个坐各个坐标点上彩色强度的集合。标点上彩色强度的集合。标点上彩色强度的集合。标点上彩色强度的集合。其中，其中，其中，其中，x x、y y、z z是空间是空间是空间是空间(kngjin)(kngjin)坐标，坐标，坐标，坐标，是波长，是波长，是波长，是波长，t t是是是是时间，时间，时间，时间，I I是像素点的强度。它表示活动的、彩色的、三是像素点的强度。它表示活动的、彩色的、三是像素点的强度。它表示活动的、彩色的、三是像素点的强度。它表示活动

8、的、彩色的、三维的视频图像。对于静止图像，则与时间维的视频图像。对于静止图像，则与时间维的视频图像。对于静止图像，则与时间维的视频图像。对于静止图像，则与时间t t无关；对于无关；对于无关；对于无关；对于单色图像，则波长单色图像，则波长单色图像，则波长单色图像，则波长 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无关。无关。无关。无关。第7页/共48页第七页，共48页。数字图像数字图像21242524191724222120251717181411202117161212169151398651795654第8页

9、/共48页第八页，共48页。3.3.计算机图像处理计算机图像处理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，从而获利用计算机对数字图像进行系列操作，从而获利用计算机对数字图像进行系列操作，从而获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。得预期的结果的技术。得预期的结果的技术。得预期的结果的技术。基于计算机的图像处理学是从信息处理、自动基于计算机的图像处理学是从信息处理、自动基于计算机的图像处理学是从信息处理、自动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、电视技术等控制系统论、计算机科学、数据通信、电视技术等控制系统论、计算机

10、科学、数据通信、电视技术等控制系统论、计算机科学、数据通信、电视技术等学科中脱颖而出的，成为学科中脱颖而出的，成为学科中脱颖而出的，成为学科中脱颖而出的，成为(chngwi)(chngwi)研究研究研究研究“图像信息图像信息图像信息图像信息的获取、传输、存储、变换、显示、理解与综合利的获取、传输、存储、变换、显示、理解与综合利的获取、传输、存储、变换、显示、理解与综合利的获取、传输、存储、变换、显示、理解与综合利用用用用”的一门崭新学科。的一门崭新学科。的一门崭新学科。的一门崭新学科。此时，图像为平面上静止的单色图像，其数学表达式此时，图像为平面上静止的单色图像，其数学表达式为：为：另外另外(

11、ln wi)一种描述图像的方法是以统计学一种描述图像的方法是以统计学为基础的统计性表征法，即把图像信息作为随机信号。为基础的统计性表征法，即把图像信息作为随机信号。第9页/共48页第九页，共48页。数字图像的发展数字图像的发展(fzhn)：第10页/共48页第十页，共48页。主动脉造影主动脉造影(zoyng)图像图像胸部胸部(xin b)x射线图像射线图像显微镜获得显微镜获得(hud)图像图像音频音频CD的表面（的表面（1750 倍）倍）第11页/共48页第十一页，共48页。卫星卫星(wixng)多光谱多光谱图像图像反射到雷达天线反射到雷达天线(tinxin)的的微波图像微波图像三维计算机模型

12、三维计算机模型(mxng)产生的图像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第12页/共48页第十二页，共48页。5.5.数字图像处理的特点数字图像处理的特点(tdin)(tdin)：（1 1）直观形象，信息量大；）直观形象，信息量大；（2 2）精度高）精度高,容易实现；容易实现；（3 3）再现性好；）再现性好；（4 4）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：将传统的可见光图像经过数字化处理转换为将传统的可见光图像经过数字化处理转换为数字图像。数字图像。例如：将一幅照片例如：将一幅照片(zhopin)通过扫描仪通过扫描仪输入到计

13、算机中。输入到计算机中。应用各种光电转换设备直接得到数字图像。应用各种光电转换设备直接得到数字图像。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。第13页/共48页第十三页，共48页。1.21.2数字图像处理研究数字图像处理研究数字图像处理研究数字图像处理研究(ynji)(ynji)内容与应用内容与应用内容与应用内容与应用研究研究研究研究(ynji)(ynji)内容：内容：内容：内容：图形数字化（图像获取）：把连续图像用一组数字表示，便图形数字化（图像获取）：把连续图像用一组数字表示，便图形数字化（图像获取）：把连续图像用一组数字表示，便图形数字化（图像获取）：把连续图像用一

14、组数字表示，便于于于于(biny)(biny)用计算机分析处理。用计算机分析处理。用计算机分析处理。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第14页/共48页第十四页，共48页。图像增强：对图像的某些图像增强：对图像的某些图像增强：对图像的某些图像增强：对图像的某些(mu xi)(mu xi)特征进行强调或锐特征进行强调或锐特征进行强调或锐特征进行强调或锐化而不增加图像的相关数据。化而不增加图像的相关数据。化而不

15、增加图像的相关数据。化而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(tl)图像复原图例图像复原图例(tl)图像复原：图像复原：图像复原：图像复原：去除图像中的去除图像中的去除图像中的去除图像中的噪声干扰和模糊，恢复图像噪声干扰和模糊，恢复图像噪声干扰和模糊，恢复图像噪声干扰和模糊，恢复图像的客观面目。的客观面目。的客观面目。的客观面目。第15页/共48页第十五页，共48页。图像编码：在满足图像编码：在满足图像编码：在满足图像编码：在满足(mnz)(mnz)一定的图形质量要求下对一定的图形质量要求下对一定的

16、图形质量要求下对一定的图形质量要求下对图像进行编码，可以压缩表示图像的数据。图像进行编码，可以压缩表示图像的数据。图像进行编码，可以压缩表示图像的数据。图像进行编码，可以压缩表示图像的数据。图像分析：对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，图像分析：对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，图像分析：对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，图像分析：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：找到图像的特征，以便进一步处理。图像识别：找到图像的特征，以便进一步处理。图像识别：找到图像的特征，以便进一步处理。图像

17、识别：找到图像的特征，以便进一步处理。图像理解：在图像分析的基础上得出对图像内容含义图像理解：在图像分析的基础上得出对图像内容含义图像理解：在图像分析的基础上得出对图像内容含义图像理解：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)一幅免疫一幅免疫(miny)细胞图像细胞图像 b)指纹图像指纹图像 第16页/共48页第十六页，共48页。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

18、图像分析图像分析狭义图像处理狭义图像处理图像处理图像处理图像处理图像处理(t xin ch(t xin ch l)l)学三层次示意图学三层次示意图学三层次示意图学三层次示意图第17页/共48页第十七页，共48页。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：空间图字图像处理方法分为大两类：空间(kngjin)域处理（空域法）和变换域处理域处理（空域法）和变换域处理（频域法）。（频域法）。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。频域法：对先对获取的数字图像进行正交变换，频域法：对先对获取的数字图像进行正交变换，得得 到变换系数阵列，然后再进行处

19、理，到变换系数阵列，然后再进行处理，最后最后 再逆变换到空间再逆变换到空间(kngjin)域，得到域，得到图像的处理结果。图像的处理结果。第18页/共48页第十八页，共48页。主要应用：主要应用：计算机科学：计算机辅助设计、人工智能研计算机科学：计算机辅助设计、人工智能研究究和多媒体计算机研究等。和多媒体计算机研究等。通信技术：图像通信技术：图像(t xin)传真、可视电话、传真、可视电话、卫星通信等。卫星通信等。生物医学：生物医学：X射线、超声、显微图片分析，射线、超声、显微图片分析，温图温图谱分析，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：自然灾害预报、监测，地质结构

20、测绘，找矿，遥感技术：自然灾害预报、监测，地质结构测绘，找矿，水文、农林资源水文、农林资源(zyun)调查等。调查等。第19页/共48页第十九页，共48页。l军事技术：导弹制导，雷达、声纳军事技术：导弹制导，雷达、声纳(shngn)图像图像处理，军事仿真等。处理，军事仿真等。l考古：恢复珍贵的文物考古：恢复珍贵的文物(wnw)图片、名画和壁画等。图片、名画和壁画等。l侦查破案和商业应用：指纹鉴别，手迹侦查破案和商业应用：指纹鉴别，手迹(shuj)分析，分析，伪钞识别等。伪钞识别等。l其它应用：其它应用：材料分析、服装试穿显示、发型设计显示、材料分析、服装试穿显示、发型设计显示、现场视频管理等。

21、现场视频管理等。第20页/共48页第二十页，共48页。狭义狭义(xiy)图像处理图像处理模模式式识识别别(m sh sh bi)图像理图像理解解图像理图像理解解计算机图形学计算机图形学图像分图像分析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(gngj)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第21页/共48页第二十一页，共48页。通信显示采集存储处理和分析图像处理和分析系统图像处理和分析系统(xtng)构成

22、构成示意图示意图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一个图像处理和分析系统的基本组成有：采集成有：采集(cij)(cij)、显示、存储、通信、显示、存储、通信、处理和分析五个模块。处理和分析五个模块。第22页/共48页第二十二页，共48页。（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(bdun)(bdun)（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）数

23、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)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。1.1.1.1.图像图像图像图像(t xin)(t xin)(t xin)(t xin)采集模块采集模块采集模块采集模块2.2.2.2.图像显示图像显示图像显示图像显示(xinsh)(xinsh)(xinsh)(xinsh)模块模块模块模块图像的处理结果通过输出设备显示图像的处理结果通过输出设备显示图像的处理结果通过输出设备显示图像的处理结果通过输出设备显示(x

24、insh)(xinsh)(xinsh)(xinsh)出来。出来。出来。出来。如显示如显示如显示如显示(xinsh)(xinsh)(xinsh)(xinsh)器、打印机、胶片等器、打印机、胶片等器、打印机、胶片等器、打印机、胶片等 。3.3.3.3.图像存储模块图像存储模块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。第23页/共48页第二十三页，共48页。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图像

25、处理和分析模块可以用软件实现用软件实现(shxin)(shxin)，也可以，也可以用硬件实现用硬件实现(shxin)(shxin)。5.5.5.5.图像通信模块图像通信模块图像通信模块图像通信模块 图像通信可借助图像通信可借助图像通信可借助图像通信可借助(jizh)(jizh)(jizh)(jizh)综合业务网、计算机综合业务网、计算机综合业务网、计算机综合业务网、计算机局域网和普通电话网等。局域网和普通电话网等。局域网和普通电话网等。局域网和普通电话网等。6.图像处理软件图像处理软件 用于数字图像文件用于数字图像文件(wnjin)存储和交换的标准存储和交换的标准图像文件图像文件(wnjin)

26、格式。有未压缩格式（位图格式。有未压缩格式（位图BMP）和压缩格式（）和压缩格式（GIF格式）格式）第24页/共48页第二十四页，共48页。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公司开发的科学公司开发的科学计算工具软件包。其中计算工具软件包。其中(qzhng)，MATLAB的的Image Processing TOOLBOX提供了图像提供了图像处理涉及的许多处理算法。处理涉及的许多处理算法。第25页/共48页第二十五页，共48页。1.51.51.51.5数字图像处理中的基本数字图像处理中的基本数字图像处理中的基本数字图像处理中的基本(

27、jbn)(jbn)(jbn)(jbn)图像类型图像类型图像类型图像类型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图像可以用一个二维数组 来表示，来表示，这里这里x x和和y y表示二维空间中的一个坐标表示二维空间中的一个坐标(zubio)(zubio)点的位置，点的位置，f f 值代表图像在点值代表图像在点(x,y)(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灰度值来表示。的数值。这个图像性质一般用灰度值来表示。灰度：图像上对应点的亮度灰度：图像上对应点的亮度(lingd)值

28、。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。第26页/共48页第二十六页，共48页。数字图像的矩阵数字图像的矩阵(j zhn)表示：表示：21 24 25 24 19 1724 22 21 20 25 1717 18 14 11 20 2117 16 12 12 16915 1398651795654第27页/共48页第二十七页，共48页。XY0(b)(a)XY0图（图（a）所用）所用(su yn)坐标系通常在屏幕显示中采用，即原点坐标系通常在屏幕显示中采用，即原点0在图在图像左上角像左上

29、角图（图（b）所用）所用(su yn)坐标系通常在图像计算中采用，即原点坐标系通常在图像计算中采用，即原点0在图在图像左下角像左下角第28页/共48页第二十八页，共48页。n n 像素：像素：n n 通常，表示图像通常，表示图像(t xin)的二维数组是连续的，将连续参的二维数组是连续的，将连续参数数x,y,和和f取离散值后，图像取离散值后，图像(t xin)被分割成很多小的网格，被分割成很多小的网格，每个网格即为像素。每个网格即为像素。n n 每个像素具有独立的属性。每个像素具有独立的属性。一个像素最少具有两个属性，即一个像素最少具有两个属性，即像元的位置像元的位置(x,y)和灰度值（和灰度

30、值（F）。）。位置由像元所在的行列坐标决定，位置由像元所在的行列坐标决定，通常用坐标对（通常用坐标对（x,y）表示。）表示。21242524191724222120251717181411202117161212169151398651795654第29页/共48页第二十九页，共48页。n n位图图像（位图图像（bitmap）：）：n n 一幅图像有许多像素点构成，一幅图像有许多像素点构成，每个像素点包含着反映每个像素点包含着反映(fnyng)图像在该点的明暗和图像在该点的明暗和颜色变化等信息，这种图像叫做颜色变化等信息，这种图像叫做位图图像。位图图像。像素间基本像素间基本(jbn)关系：关系

31、：例：免疫细胞图像例：免疫细胞图像(t xin)分割的过程示意图分割的过程示意图：（1）原图）原图（2）边界图）边界图（3）区域图）区域图第30页/共48页第三十页，共48页。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)上述上述(shngsh)像素组成像素组成p的邻域，用的邻域，用N4(p)表表示。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

32、邻域(ln y)N4(p)(x-1,y)(x,y-1)(x,y)(x,y+1)(x+1,y)第31页/共48页第三十一页，共48页。sspss(b)对角对角(du jio)邻邻域域ND(p)srsrprsrs(c)邻域邻域(ln y)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(chn wi)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

33、+1)(x,y)(x+1,y-1)(x+1,y+1)第32页/共48页第三十二页，共48页。(2)连通性：判断像素间是否连通性：判断像素间是否(sh fu)连通的两个要素：连通的两个要素：像素是否像素是否(sh fu)相邻、灰度值是否相邻、灰度值是否(sh fu)满足特定的满足特定的相似性准则。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=32,33,47,48连接：个像素连接：个像素p和和r在在V中取值，且中取值，且r在在N4(p)中中连接：个

34、像素连接：个像素p和和r在在V中取值，且中取值，且r在在N8(p)中中第33页/共48页第三十三页，共48页。um连接连接(混合混合(hnh)连接连接)：个像素：个像素p和和r在在V中取值，且中取值，且满足下列条件之一：满足下列条件之一：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的的在在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(linji)第34页/共48页第三十四页，共48页。(3)距离距离(jl)给定三个像素给定

35、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是距离是距离(jl)函数或度量。函数或度量。lp和和q之间的欧氏距离之间的欧氏距离(jl)：(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(城市街区城市街区(ji q)距离距离):(取菱形窗口取菱形窗口)第35页/共48页第三十五页，共48页。lp和和q之间的之间的D8距离距离(jl)(棋盘距离棋盘距离(jl)：(取方形取方形窗口窗口)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，

36、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。第36页/共48页第三十六页，共48页。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(j sun)。(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;第37页/共48页第三十七页，共48页。2.2.数

37、字化过程数字化过程数字化过程数字化过程(guchng)(guchng)三个步骤：扫描、采样和量三个步骤：扫描、采样和量三个步骤：扫描、采样和量三个步骤：扫描、采样和量化。化。化。化。扫描：按照一定的先后顺序对图像进行遍历的过程扫描：按照一定的先后顺序对图像进行遍历的过程扫描：按照一定的先后顺序对图像进行遍历的过程扫描：按照一定的先后顺序对图像进行遍历的过程(guchng)(guchng)。采样：将空间上连续的图像变成离散点的操作。采样：将空间上连续的图像变成离散点的操作。采样：将空间上连续的图像变成离散点的操作。采样：将空间上连续的图像变成离散点的操作。采样过程采样过程采样过程采样过程(guc

38、hng)(guchng)即可看作将图像平面划分成即可看作将图像平面划分成即可看作将图像平面划分成即可看作将图像平面划分成网格的过程网格的过程网格的过程网格的过程(guchng)(guchng)。量化：将采样得到的灰度值转换为离散的整数值。量化：将采样得到的灰度值转换为离散的整数值。量化：将采样得到的灰度值转换为离散的整数值。量化：将采样得到的灰度值转换为离散的整数值。灰度级：一幅图像中不同灰度值的个数。一般取灰度级：一幅图像中不同灰度值的个数。一般取灰度级：一幅图像中不同灰度值的个数。一般取灰度级：一幅图像中不同灰度值的个数。一般取 0255 0255，即，即，即，即256256个灰度级。个灰

39、度级。个灰度级。个灰度级。第38页/共48页第三十八页，共48页。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、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。图像深度和图像数据容量。图像分辨率：指对原始图像的采样分辨率，即图图像分辨率：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。像水平或垂直方向单位长度上所包含的采样点数。单位是单位是“像素点像素点/单位长度单位长度”，例如：像素点，例如：像素点/毫米、毫米、像素点像素点/英寸。习惯上也以水平方向上的像素点与英寸。习惯上也以水平方向上的像素点与垂直方向

40、上的像素点的乘积垂直方向上的像素点的乘积(chngj)表示，如：表示，如：640480。图像深度：位图图像中，各像素点的亮度或色彩图像深度：位图图像中，各像素点的亮度或色彩信息用二进制数位来表示，这一数据位的位数即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。图像深度越深，能为像素深度，也叫图像深度。图像深度越深，能够表现的颜色数量越多，图像的色彩也越丰富。够表现的颜色数量越多，图像的色彩也越丰富。第39页/共48页第三十九页，共48页。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点所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。

41、需字节数的乘积。不同图像分辨率、图像深度不同图像分辨率、图像深度(shnd)与图像数据量的关系：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第40页/共48页第四十页，共48页。4.4.像素数、量化参数与数字图像像素数、量化参数与数字图像像素数、量化参数与数字图像像素数、量化参数与数字

42、图像(t xin)(t xin)关系关系关系关系像素数（采样）对图像像素数（采样）对图像像素数（采样）对图像像素数（采样）对图像(t xin)(t xin)的影响：的影响：的影响：的影响：采样间隔越大，所得图像采样间隔越大，所得图像采样间隔越大，所得图像采样间隔越大，所得图像(t xin)(t xin)像素越像素越像素越像素越少，空间分辨率低，图像少，空间分辨率低，图像少，空间分辨率低，图像少，空间分辨率低，图像(t xin)(t xin)质量差；采质量差；采质量差；采质量差；采样间隔越小，所得图像样间隔越小，所得图像样间隔越小，所得图像样间隔越小，所得图像(t xin)(t xin)像素越多

43、，空像素越多，空像素越多，空像素越多，空间分辨率高，图像间分辨率高，图像间分辨率高，图像间分辨率高，图像(t xin)(t xin)质量好，但数据量质量好，但数据量质量好，但数据量质量好，但数据量大。大。大。大。图像图像(t xin)像素像素数对图像数对图像(t xin)的影响的影响第41页/共48页第四十一页，共48页。4.4.像素数、量化参数像素数、量化参数像素数、量化参数像素数、量化参数(cnsh)(cnsh)与数字图像关系与数字图像关系与数字图像关系与数字图像关系量化参数量化参数量化参数量化参数(cnsh)(cnsh)（灰度级）与数字图像关系：（灰度级）与数字图像关系：（灰度级）与数字

44、图像关系：（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，但数据量小。会出现假轮廓现象，但数据量小。会出现假轮廓现象，但数据量小。会出现假轮廓现象，但数据量小。灰度级变化灰度级变化(binhu)所产生的效所产生的效果果第42页/共48页第四十二页，共48页。5

45、.5.图像图像图像图像(t xin)(t xin)的基本类型的基本类型的基本类型的基本类型（1 1 1 1）二值图像）二值图像）二值图像）二值图像(t(t(t(t xin)xin)xin)xin)：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 0 0和和和和1 1 1 1，“0”“0”“0”“0”代表黑代表黑代表黑代表黑色，色，色，色，“1”“1”“1”“1”代表白代表白代表白代表白色。色。色。色。（2 2 2 2）灰度图像：）灰度图像：）灰度图像：）灰度图像：像素取值范围像素取值范围像素取值范围像素取值范围(fnwi)(fnwi)(fnwi)(fnwi)为为为为0000，25525

46、5255255，“0”“0”“0”“0”表示纯黑，表示纯黑，表示纯黑，表示纯黑，“255”“255”“255”“255”表示纯白色，中间数字从大到小表示纯白色，中间数字从大到小表示纯白色，中间数字从大到小表示纯白色，中间数字从大到小表示由黑到白的过渡色。表示由黑到白的过渡色。表示由黑到白的过渡色。表示由黑到白的过渡色。图图2 灰度图像灰度图像图图1 二值（黑白）图像二值（黑白）图像第43页/共48页第四十三页，共48页。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，

47、还包括索引图像除存放图像的二维矩阵外，还包括索引图像除存放图像的二维矩阵外，还包括索引图像除存放图像的二维矩阵外，还包括一个一个一个一个(y)(y)(y)(y)颜色索引矩阵，即数据矩阵（颜色索引矩阵，即数据矩阵（颜色索引矩阵，即数据矩阵（颜色索引矩阵，即数据矩阵（I I I I）和一个）和一个）和一个）和一个(y)(y)(y)(y)颜色影像表矩阵（颜色影像表矩阵（颜色影像表矩阵（颜色影像表矩阵（MapMapMapMap）。）。）。）。第44页/共48页第四十四页，共48页。Map矩阵是一个矩阵是一个3列若干行的数据阵列，其每一行列若干行的数据阵列，其每一行(yxng)分别表示红色、绿色和蓝色的

48、颜色值。图像中的分别表示红色、绿色和蓝色的颜色值。图像中的像素颜色由数据矩阵像素颜色由数据矩阵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。索引索引(suyn)图像图像 例如：例如：数据矩阵数据矩阵I中的中的值值1指向指向(zh xin)颜色矩阵颜色矩阵Map中的第一行，中的第一行，2指向指向(zh xin)第二行等。第二行等。第45页/共48页第四十五页，共48页。RGB彩色图像彩色图像（4）RGB彩色图像彩色图像 ：RGB彩色图像有一彩色图像有一个三维数据矩阵个三维数据矩阵(j zhn)，每个像素的颜，每个像素的颜色值分别由红（色值分别由红（R）绿）绿（G）蓝（）蓝（B）三原

49、色的）三原色的组合来表示，并直接存组合来表示，并直接存放在图像矩阵放在图像矩阵(j zhn)中。中。第46页/共48页第四十六页，共48页。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.简述图像处理简述图像处理(t xin ch l)系统的基本流系统的基本流程。程。第47页/共48页第四十七页，共48页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第48页/共48页第四十八页，共48页。