第二章圖像的基本概念第二章圖像的基本概念數(shù)字圖像的概念與描述數(shù)字圖像的存儲(chǔ)位圖文件圖像的數(shù)字化數(shù)字圖像的灰度直方圖數(shù)字圖像的概念與描述

——基本概念所謂的數(shù)字圖像的描述是指如何用一個(gè)數(shù)值方式來(lái)表示一個(gè)圖像。數(shù)字圖像是圖像的數(shù)字表示，像素是其最小的單位。數(shù)字圖像的概念與描述

——圖像的描述因?yàn)榫仃囀嵌S的，所以可以用矩陣來(lái)描述數(shù)字圖像。描述數(shù)字圖像的矩陣目前采用的是整數(shù)陣，即每個(gè)像素的亮暗，用一個(gè)整數(shù)來(lái)表示。矩陣是按照行列的順序來(lái)定位數(shù)據(jù)的，但是圖像是在平面上定位數(shù)據(jù)的，所以有一個(gè)坐標(biāo)系定義上的特殊性。為了編程方便起見(jiàn)，這里以矩陣坐標(biāo)系來(lái)定義圖像的坐標(biāo)。行（i）列（j）矩陣A(i,j)矩陣坐標(biāo)系X軸（i）Y軸（j）圖像f(i,j)直角坐標(biāo)系數(shù)字圖像的概念與描述

——圖像的坐標(biāo)系數(shù)字圖像的概念與描述

——黑白圖像黑白圖像是指圖像的每個(gè)像素只能是黑或者白，沒(méi)有中間的過(guò)渡，故又稱(chēng)為２值圖像。2值圖像的像素值為0、1。數(shù)字圖像的概念與描述

——灰度圖像灰度圖像是指每個(gè)像素的信息由一個(gè)量化的灰度級(jí)來(lái)描述的圖像，沒(méi)有彩色信息。數(shù)字圖像的概念與描述

——彩色圖像彩色圖像是指每個(gè)像素的信息由RGB三原色構(gòu)成的圖像，其中RGB是由不同的灰度級(jí)來(lái)描述的。彩色圖像不能用一個(gè)矩陣來(lái)描述了，一般是用三個(gè)矩陣同時(shí)來(lái)描述。數(shù)字圖像的概念與描述

——彩色圖像數(shù)字圖像的存儲(chǔ)位圖文件

——文件的總體結(jié)構(gòu)

文件頭BITMAP

信息頭BITMAPINFOHEADER

調(diào)色板RGBQUAD

數(shù)據(jù)區(qū)

文件頭BITMAP

信息頭BITMAPINFOHEADER

數(shù)據(jù)區(qū)

像素的RGB值

像素的調(diào)色板索引值真彩色模式索引色模式數(shù)字圖像的存儲(chǔ)位圖文件

——文件頭信息

文件頭BITMAPbfType

文件類(lèi)型標(biāo)識(shí)“BM”bfSize

文件總字節(jié)數(shù)bfReserved1保留字“0”bfReserved2保留字“0”數(shù)字圖像的存儲(chǔ)位圖文件

——信息頭信息

biSize

信息頭結(jié)構(gòu)體長(zhǎng)度，為40

biWidth

圖像寬度，單位是像素

biHeight

圖像高度，單位是像素

biPlanes

必須為1，暫無(wú)意義

biCompression

指定位圖是否壓縮

biSizeImage

實(shí)際位圖數(shù)據(jù)所占字節(jié)數(shù)

biXperlsPerMeter

指定目標(biāo)設(shè)備的水平分辨率

biYperlsPerMeter

指定目標(biāo)設(shè)備的垂直分辨率

biClrImportant

圖像中重要的顏色數(shù)

信息頭BITMAPINFOHEADER數(shù)字圖像的存儲(chǔ)位圖文件

——真彩色模式的數(shù)據(jù)區(qū)結(jié)構(gòu)真彩色數(shù)據(jù)區(qū)像素的RGB值

：：數(shù)字圖像的存儲(chǔ)位圖文件

——索引色模式的調(diào)色板

調(diào)色板RGBQUAD索引值RGB1R1G1B12R2G2B2：:::N

RN

GN

BN數(shù)字圖像的存儲(chǔ)位圖文件

——索引色模式的數(shù)據(jù)區(qū)索引值RGB1R1G1B12R2G2B2：:::N

RN

GN

BN數(shù)據(jù)區(qū)像素的調(diào)色板索引值曹沖秤象與離散化點(diǎn)擊圖片播放視頻圖像的數(shù)字化所謂的圖像數(shù)字化，是指將模擬圖像經(jīng)過(guò)離散化之后，得到用數(shù)字表示的圖像。圖像的數(shù)字化包括了空間離散化（即采樣）和明暗表示數(shù)據(jù)的離散化（即量化）。圖像的數(shù)字化

——量化概念量化是將各個(gè)像素所含的明暗信息離散化后，用數(shù)字來(lái)表示。一般的量化值為整數(shù)。充分考慮到人眼的識(shí)別能力之后，目前非特殊用途的圖像均為8bit量化，即采用0~255的整數(shù)來(lái)描述“從黑到白”。在3bit以下的量化，會(huì)出現(xiàn)偽輪廓現(xiàn)象。圖像的數(shù)字化

——采樣概念采樣是指將在空間上連續(xù)的圖像轉(zhuǎn)換成離散的采樣點(diǎn)（即像素）集的操作。由于圖像是二維分布的信息，所以采樣是在x軸和y軸兩個(gè)方向上進(jìn)行的。一般情況下，x軸方向與y軸方向的采樣間隔相同。圖像的數(shù)字化

——采樣間隔

采樣時(shí)的注意點(diǎn)是：采樣間隔的選取。采樣間隔太小，則增大數(shù)據(jù)量；太大，則會(huì)發(fā)生信息的混疊，導(dǎo)致細(xì)節(jié)無(wú)法辨認(rèn)。二維采樣定理（Nyguist準(zhǔn)則）1/△x,1/△y≥2倍的圖象函數(shù)上限頻帶。圖像的數(shù)字化

——采樣指標(biāo)分辨率分辨率是指映射到圖像平面上的單個(gè)像素的景物元素的尺寸。單位：像素/英寸，像素/厘米

（如：掃描儀的指標(biāo)300dpi）

分辨率或者是指要精確測(cè)量和再現(xiàn)一定尺寸的圖像所必需的像素個(gè)數(shù)。

單位：像素*像素

（如：數(shù)碼相機(jī)指標(biāo)30萬(wàn)像素（640*480））數(shù)字圖像的灰度直方圖在數(shù)字圖像處理中，灰度直方圖是最簡(jiǎn)單且最有用的工具，可以說(shuō)，對(duì)圖像的分析與觀察，直到形成一個(gè)有效的處理方法，都離不開(kāi)直方圖。數(shù)字圖像的灰度直方圖

——定義灰度直方圖是灰度級(jí)的函數(shù)，是對(duì)圖像中灰度級(jí)分布的統(tǒng)計(jì)。有兩種表示形式1）圖形表示形式

橫坐標(biāo)表示灰度級(jí)，縱坐標(biāo)表示圖像中對(duì)應(yīng)某灰度級(jí)所出現(xiàn)的像素個(gè)數(shù)。2）數(shù)組表示形式

數(shù)組的下標(biāo)表示相應(yīng)的灰度級(jí)，數(shù)組的元素表示該灰度級(jí)下的像素個(gè)數(shù)。數(shù)字圖像的灰度直方圖

——計(jì)算例123456643221166466345666146623136466灰度直方圖數(shù)字圖像的灰度直方圖

——性質(zhì)所有的空間信息全部丟失；每一灰度級(jí)的像素個(gè)數(shù)可直接得到。灰度直方圖與圖像之間的關(guān)系是多對(duì)一的映射關(guān)系子圖直方圖之和為整圖的直方圖直方圖26數(shù)字圖像的灰度直方圖

——應(yīng)用前面提到過(guò)，灰度直方圖是最簡(jiǎn)單的，最有用的工具。簡(jiǎn)單性從其一維的數(shù)據(jù)形式，以及簡(jiǎn)單的計(jì)算方法可以感受到。有用性，在這里通過(guò)幾個(gè)應(yīng)用例子來(lái)說(shuō)明。數(shù)字圖像的灰度直方圖應(yīng)用

——數(shù)字化參數(shù)直方圖給出了一個(gè)簡(jiǎn)單可見(jiàn)的指示，用來(lái)判斷一幅圖像是否合理的利用了全部被允許的灰度