PAGEPAGE7第三章圖像的獲取技術(shù)圖像的獲取技術(shù)是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確記錄畫面這一目的。數(shù)字圖像的獲取技術(shù)主要有兩個(gè)方面；1.光學(xué)畫面的獲取技術(shù)

2.數(shù)字圖像文件的獲取技術(shù)3.1光學(xué)畫面獲取技術(shù)

◆正確的焦距： 由光學(xué)可知，清晰的圖像首先取決于成像過程中準(zhǔn)確的光程關(guān)系，即畫面聚焦，使感光材質(zhì)處于焦平面，否則獲取的圖像將是“模糊”的，沒有清晰度可言。 設(shè)：u(物距）；v（像距）；f（透鏡焦距）則有：1/f=1/u+1/v公式變形后可以得到 f=uv/(u+v) 或v=uf/(u-f)即：聚焦主要由調(diào)整像距完成對(duì)業(yè)余設(shè)備而言，多采用自動(dòng)聚焦工作模式，有所謂“面部識(shí)別”的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)和“像場(chǎng)固定點(diǎn)”的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)。對(duì)專業(yè)設(shè)備而言，可靈活采用手工聚焦和自動(dòng)聚焦兩種工作模式，有更大的自由度，能適應(yīng)更靈活、更復(fù)雜的要求。在自動(dòng)聚焦方面：即有所謂“面部識(shí)別”的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)也有支持“像場(chǎng)多聚焦參考點(diǎn)”的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)。在手動(dòng)聚焦方面：有“單反光程系統(tǒng)”支持的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手動(dòng)聚焦功能。但問題還有復(fù)雜的一方面，即在大多數(shù)情況下真實(shí)的景象是三維的，我們不可能使不在同一“Z”軸平面上的不同物體都準(zhǔn)確的聚焦在一個(gè)焦平面。也就是說一般情況下同一個(gè)畫面上總有一些內(nèi)容清晰而另一些內(nèi)容不清晰。為此引入“聚焦參考點(diǎn)”和“景深”兩個(gè)解決方法。小景深調(diào)節(jié)出主體的清晰可選的聚焦參考點(diǎn)： 能使我們自主決定需要畫面中那些對(duì)象（圖元）清晰。加大景深： 可使畫面中清晰的空間范圍變大。景深是焦平面前、后一段仍能較清晰成像的距離，超出這個(gè)距離物體成像將急劇變模糊。景深的大小和鏡頭的光圈設(shè)定有關(guān)，“光圈系數(shù)”設(shè)定越大，相對(duì)孔徑小景深也越大?！粽_的曝光：用傳統(tǒng)相機(jī)拍攝時(shí)，鏡頭成像在膠卷上感光，用數(shù)字相機(jī)拍攝時(shí)，鏡頭成像在影像傳感器上進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。要拍攝到圖像正常的影像，必須讓相機(jī)中的膠卷或影像傳感器得到合適的曝光量。曝光控制就是在拍攝時(shí)采取各項(xiàng)措施靈活控制曝光量。細(xì)節(jié)層次一、曝光對(duì)影像質(zhì)量的影響曝光合適，即曝光量大小準(zhǔn)確，使最終再現(xiàn)的影像影調(diào)正常，明暗反差合適，彩色影像色彩飽和；曝光太少，即曝光不足，則沖洗得到的底片影像淺淡，密度太低（俗稱底片?。?，甚至于沒有影像，反差極低，畫面暗部沒有層次；曝光太多，即曝光過度，則沖洗得到的底片影像深濃，密度太大（俗稱底片厚），所得正像（如照片）影像泛白，畫面高光部分無層次，彩色不飽和，整個(gè)畫面像褪了色似的。二、影響曝光量的因素拍攝時(shí)膠卷或影像傳感器曝光量的多少取決于拍攝時(shí)的進(jìn)光照度(光通量，單位時(shí)間內(nèi)通過鏡頭的光線量)及曝光時(shí)間，即S=I*T/F曝光量=進(jìn)光照度×曝光時(shí)間上式中：S為曝光量；I為入射光強(qiáng)度；F為光圈系數(shù)；T為曝光時(shí)間相機(jī)用光圈和快門分別控制進(jìn)光照度和曝光時(shí)間,即在入射光強(qiáng)度I不變的條件下由T/F之積控制曝光量。其中光圈和快門還各有其它作用，如光圈具有控制曝光量、控制景深和減小鏡頭缺陷等作用，而曝光時(shí)間調(diào)整有控制曝光量和拍攝運(yùn)動(dòng)物體等作用。（膠卷或影像傳感器的感光度ISO也決定著得到影像所需要曝光量的多少）◆合理的構(gòu)圖：3.2數(shù)字圖像的獲取我們?nèi)四苤苯痈惺艿囊曈X景象都是模擬性質(zhì)的，為了能利用多媒體技術(shù)在數(shù)字域存儲(chǔ)圖像、處理圖像，首先要做的第一步就是將其轉(zhuǎn)化為“數(shù)字圖像”，即ADC轉(zhuǎn)化（Analog-to-DigitalConverter，模-數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換過程）。數(shù)字圖像的獲取主要有兩個(gè)渠道，一個(gè)是利用數(shù)字化設(shè)備直接由視覺景象獲取，另一個(gè)是利用“掃描儀”將模擬圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像。在數(shù)字視頻技術(shù)中有面向靜態(tài)圖像和運(yùn)動(dòng)圖像的兩種ADC轉(zhuǎn)換。本課程主要涉及的是面向靜態(tài)圖像的ADC轉(zhuǎn)換。3.2◆ 靜態(tài)圖像的模數(shù)轉(zhuǎn)換：為解決如何完成一幅圖像由模擬向數(shù)字化表示轉(zhuǎn)換的問題，它的中心仍是由連續(xù)到離散，由直接物理量表示到抽象數(shù)字編碼表示，這和數(shù)字化音頻技術(shù)即相像又有不同之處。數(shù)字化一幅靜態(tài)模擬彩色圖像的過程包含對(duì)其進(jìn)行采樣處理和量化編碼處理兩個(gè)步驟。ADC過程主要包含兩個(gè)步驟，采樣和量化。它們分別使模擬信號(hào)在時(shí)、空域和值域兩個(gè)方面由連續(xù)變?yōu)殡x散。其過程是先采樣后量化。我們已知：一幅平面彩色圖像是彩色的兩維空間連續(xù)函數(shù)，即 F=f(x,y)。則對(duì)圖像采樣過程在空間域進(jìn)行。而量化過程在色彩域（已包含亮度參數(shù)）進(jìn)行。從物理上看；這是一個(gè)把直觀的物理量轉(zhuǎn)化為抽像的編碼數(shù)據(jù)的過程從數(shù)學(xué)上看；這是一個(gè)將連續(xù)函數(shù)轉(zhuǎn)化為離散的數(shù)據(jù)集的過程。其本質(zhì)就是將連續(xù)函數(shù)f(x，y)在空間坐標(biāo)和彩色幅值兩方面離散并編碼?！舨蓸樱翰蓸拥亩x；以一定的間距作為空間間隔，對(duì)模擬圖像進(jìn)行連續(xù)的、準(zhǔn)確的瞬間測(cè)量得到的測(cè)量值稱為樣本值和樣本值序列?？臻g坐標(biāo)x，y的離散化問題相對(duì)簡(jiǎn)單，以很小的△X,△Y為間隔，以覆蓋全圖像平面的某一采樣路徑連續(xù)采樣即可，如圖所示。在這里，如果x，y均為常量，即均勻采樣或稱“等間距采樣”。每一個(gè)采樣點(diǎn)我們可理解為將對(duì)應(yīng)一個(gè)像素，而整個(gè)樣本值序列組成一個(gè)數(shù)字矩陣就對(duì)應(yīng)被采樣的圖像?！袅炕簩?duì)樣本值序列如何量化要復(fù)雜一些，因?yàn)檫@取決于所使用的彩色空間，如果在“RGB彩色空間”，量化過程就是：先對(duì)每一個(gè)樣本值進(jìn)行三基色分解，我們可得到該像素的三個(gè)基色值（也稱色分量），然后分別對(duì)這三個(gè)基色值使用相應(yīng)的bit位再進(jìn)行一定算法的數(shù)字編碼，如此就完成了此像素的量化；當(dāng)樣本值序列中最后一個(gè)像素被量化后整個(gè)圖像的模數(shù)轉(zhuǎn)換就完成了。這樣的數(shù)字圖像是已有模擬圖像的數(shù)字化表示，被稱為點(diǎn)位圖（bitmap，bmp）,它是多媒體技術(shù)中使用最廣泛的圖像格式。

實(shí)例：（bmp文件容量實(shí)例24bit-等分，還有很多其它編碼算法）在實(shí)際操作中，我們常常使用掃描儀完成上述ADC過程。掃描儀的工作原理主要是實(shí)現(xiàn)：

光信號(hào)→電信號(hào)→數(shù)據(jù)編碼的精確轉(zhuǎn)換，其中的關(guān)鍵技術(shù)是半導(dǎo)體光敏原件也稱光電藕合器或CCD(ChargeCoupledDevice,電荷耦合裝置)。其工作原理見附錄。實(shí)例：設(shè)采樣頻率…，量化位取24bit位，等分算法，三信道。本章要求：掌握：1. 了解