第二數(shù)字圖像處理演示文稿第1頁，共39頁。（優(yōu)選）第二數(shù)字圖像處理第2頁，共39頁。2.1視覺感知

2.1.1視覺原理

第3頁，共39頁。光接收細(xì)胞：錐細(xì)胞：600～700萬。對顏色敏感。充分識別圖像細(xì)節(jié)，每個細(xì)胞接一個神經(jīng)末端，又叫適亮視覺（photopicvision）、白晝視覺2.1.1視覺原理柱細(xì)胞：7500～15000萬，幾個柱細(xì)胞聯(lián)到同一個神經(jīng)末梢，分辨率低，提供視野的整體試象，不感受顏色對低照度敏感。夜視覺第4頁，共39頁。成像過程：視網(wǎng)膜圖像主要反射到中央凹，由光接收器的相對刺激作用產(chǎn)生感覺，把輻射來的能量變?yōu)殡娒}沖，由人腦判斷。反射視網(wǎng)膜圖像中央凹電脈沖人腦判讀2.1.1視覺原理第5頁，共39頁。第6頁，共39頁。2.1.2亮度適應(yīng)和區(qū)分

光：電磁輻射刺激視覺人眼可見區(qū)域：350～780um人眼識別光的強度范圍：由夜視閾值到強閃光之間1～1010級380780第7頁，共39頁。亮度適應(yīng)級：視覺系統(tǒng)的當(dāng)前靈敏度級強度：

I－光分布，V－相對光強度效率函數(shù)。亮度：（感覺到光強度）與環(huán)境有關(guān)。第8頁，共39頁。1、馬赫帶效應(yīng)（mach）：基于視覺系統(tǒng)有趨于過高或過低估計不同亮度區(qū)域邊界值的現(xiàn)象2.1.2亮度適應(yīng)和區(qū)分

灰階

距離

馬赫帶效應(yīng)第9頁，共39頁。2.1.2亮度適應(yīng)和區(qū)分2、同時對比度：基于人眼對某個區(qū)域感覺到的亮度并不僅僅依賴于它的強度同時對比度效應(yīng)第10頁，共39頁。3.視覺錯覺第11頁，共39頁。2.2圖像感知和獲取2.2.1.用單個傳感器獲取圖像第12頁，共39頁。第13頁，共39頁。2.2.2.用帶狀傳感器獲取圖像第14頁，共39頁。2.2.3.用傳感器陣列獲取圖像第15頁，共39頁。2.2.4簡單的圖像形成模型第16頁，共39頁。圖像成像模型：

由光源決定

由場景中的目標(biāo)特性所決定

第17頁，共39頁。2.3圖像取樣（采樣）和量化

2.3.1基本概念第18頁，共39頁。第19頁，共39頁。數(shù)字圖像采樣[采樣]

所謂采樣就是把位置空間上連續(xù)的模擬圖像變換成離

散點（稱為采樣點）的集合的一種操作。采樣點對應(yīng)采樣所得的數(shù)字圖像的像元。模擬圖像i(x,y)=>離散點陣i(X,Y)。注：小寫表示實數(shù)，大寫表示整數(shù)。Sampling第20頁，共39頁。

采樣點陣：方形、正三角、正六角

二維采樣定理：采樣頻率大于圖像信號最高頻率的2倍不滿足采樣定理，有混頻現(xiàn)象第21頁，共39頁。離散點陣i(X,Y)=>數(shù)字圖像I(X,Y)Quantizationf(x,y)采樣空間離散的像素矩陣f(x,y)量化對信號的幅度進(jìn)行離散分層的過程數(shù)字圖像量化[量化]

所謂量化就是把亮度空間上連續(xù)的亮度變換成離散值或整數(shù)值的一種操作。量化和采樣是兩個不同的概念，量化是在每個采樣點上進(jìn)行的，所以必須先采樣后量化。量化和采樣是圖像數(shù)字化的不可或缺的兩個操作，所以二者又緊密相關(guān)，同時完成。第22頁，共39頁。一、

均勻量化二、非均勻量化：a）

基于視覺特性：對亮度值急劇變化部分無需過細(xì)分層，進(jìn)行粗量化對亮度值平緩變化部分需過細(xì)分層，進(jìn)行細(xì)量化b）

先計算所有可能的亮度值出現(xiàn)的概率分布，對概率分布大的進(jìn)行細(xì)量化對概率分布小的進(jìn)行粗量化非均勻量化可以減少量化誤差，又能用較少的比特數(shù)實現(xiàn)量化第23頁，共39頁。M、N—圖像尺寸G---每個像素所具有的離散灰度級數(shù)（不同灰度值的個數(shù)）存一幅圖像所需的位數(shù)（bit）B=M×N×k128×128×6＝98304（12kbyte）512×512×8＝2097152（256kbyte）采樣與量化的關(guān)系第24頁，共39頁?？倲?shù)據(jù)量N×N×b位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。當(dāng)總存貯容量一定時，N與b怎么分配效果才最佳？解：無一般方法，取決于具體圖像。當(dāng)紋理細(xì)節(jié)多時N大，b小。當(dāng)層次要求多時，則b大，N小。例如：人頭像——要照顧層次?b大，N?。l帶窄平滑，采樣間隔可大）。群眾場面——紋理豐富?b小，N大（頻帶寬，采樣間隔要小，不丟細(xì)節(jié)）第25頁，共39頁。N和k的關(guān)系：（1）圖像質(zhì)量一般隨N和k的增加而增加。在極少情況下對固定的N，減少k能改進(jìn)圖像質(zhì)量，因為增加了圖像的反差（2）對具有大量細(xì)節(jié)的圖像常只需要很少的灰度級數(shù)就可較好地表示（3）b為常數(shù)的一系列圖像主觀看起來可以有較大的差異第26頁，共39頁。非均勻采樣和量化－細(xì)節(jié)部分，分配較多的采樣－灰度突變部分，可用較少的灰度級數(shù)第27頁，共39頁。2.3.2數(shù)字圖像表示第28頁，共39頁。2.3.3空間和灰度級分辨率空間分辨率：圖象中可辨別的最小細(xì)節(jié)。灰度級分辨率：在灰度級別中可分辨的最小變化。第29頁，共39頁。原圖像1024*1024第30頁，共39頁?？臻g分辨率

對一幅圖像，當(dāng)量化級數(shù)Q一定時，采樣點數(shù)M×N對圖像質(zhì)量有著顯著的影響。采樣點數(shù)越多，圖像質(zhì)量越好；當(dāng)采樣點數(shù)減少時，圖上的塊狀效應(yīng)就逐漸明顯。

第31頁，共39頁。灰度分辨率

當(dāng)圖像的采樣點數(shù)一定時，采用不同量化級數(shù)的圖像質(zhì)量也不一樣。量化級數(shù)越多，圖像質(zhì)量越好，當(dāng)量化級數(shù)越少時，圖像質(zhì)量越差，量化級數(shù)最小的極端情況就是二值圖像，圖像出現(xiàn)假輪廓。

第32頁，共39頁。（a）256個灰度級(b)128個灰度級（c）64個灰度級(d)32個灰度級（e）16個灰度級(f)8個灰度級（g）4個灰度級(h)2個灰度級第33頁，共39頁。2.4像素之間的關(guān)系2.4.1鄰域與鄰接

2.4.2

距離第34頁，共39頁。2.4.1鄰域與鄰接[鄰域]對于任意像素(X,Y)，像素集合{(x+m,y+n);其中m、n取適當(dāng)?shù)恼麛?shù)}稱為該像素的鄰域（neighbor）。4-鄰域{(X-1,y),(x+1,y),(x,y-1),(x,y+1)}(X-1,y)(x,y-1)p(x,y-1)(X+1,y)記為第35頁，共39頁。8-鄰域{(X-1,y),(x+1,y),(x,y-1),(x,y+1),(X-1,y-1),(x+1,y-1),(x-1,y+1),(x+1,y+1)}

s

r

s

r

p

r

s

r

s記為P的角鄰域，記為第36頁，共39頁。[鄰接]如果任意兩個像素相互存在于對方的4-/8-鄰域中，則稱這兩個像素相互4-/8-鄰接。Adjacent4-鄰接（4-adjacent）8-鄰接（8-adjacent）m-鄰接（混合鄰接）011010001011010001第3