光電圖像處理第二章圖像處理基本概念2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室1這次課的主要內(nèi)容一、圖像數(shù)字化二、數(shù)字圖像的描述三、數(shù)字圖像的文件結(jié)構(gòu)四、數(shù)字圖像的灰度直方圖五、彩色圖像2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室2一、圖像數(shù)字化定義：將連續(xù)圖像離散化，從而獲得數(shù)字圖像的過程。人對二維或三維景物的感知影像。采樣：采集圖像空間中部分點的灰度值來表示圖像的過程。量化：把采樣后所得各像素的灰度值由連續(xù)值轉(zhuǎn)換為離散的整數(shù)值。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室3一、圖像數(shù)字化空間位置的離散化處理叫做采樣，強度等級的離散化處理叫做量化。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室4一、圖像數(shù)字化采樣間隔越大，即采樣點數(shù)目越少，則原始圖像細節(jié)損失越多，所得數(shù)字圖像分辨率越小。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室5一、圖像數(shù)字化若量化等級很少，則原圖中的灰度信息被過度簡并，灰階變化生硬，可能產(chǎn)生假輪廓。細節(jié)較多處宜細采樣，灰度變化緩慢宜增加量化等級。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室62025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室7一、圖像數(shù)字化二、數(shù)字圖像描述數(shù)字圖像是連續(xù)圖像的一種近似表示，通常由采樣點的值所組成的矩陣來表示：矩陣的每個元素表示一個采樣點，即一個像素；矩陣元素值即該像素強度的量化值。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室8數(shù)字圖像的坐標定義為圖像最左上的像素點，縱軸表示行方向，橫軸表示列方向；第一個坐標分量表示行坐標，正方向為行遞增的方向；第二個坐標分量表示列坐標，正方向為列遞增的方向。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室9二、數(shù)字圖像描述數(shù)字圖像根據(jù)其性質(zhì)，可分為位圖和矢量圖兩類。矢量圖：用一組指令集合記錄圖像信息，這些指令描述圖形元素的位置、形狀、維數(shù)等信息。絕大多數(shù)計算機輔助制圖（CAD）軟件均使用矢量圖作為基本的圖像存儲格式。位圖：以數(shù)字陣列的形式記錄了圖像上所有像素點的強度和顏色信息。將位圖放大觀察或高清打印時，圖像中線條不再流暢而呈現(xiàn)出鋸齒狀凹凸。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室10三、數(shù)字圖像的文件結(jié)構(gòu)2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室11三、數(shù)字圖像的文件結(jié)構(gòu)矢量圖及其放大圖位圖及其放大圖常見位圖格式：Bitmap（簡稱為BMP），TagImageFileFormat（簡稱為TIFF）。BMP：包括圖像文件頭、圖像信息頭、調(diào)色板和圖像數(shù)據(jù)，一個BMP文件只能存儲一幅圖像。TIFF：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與BMP類似，一個TIFF文件可存儲多幅圖像。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室12三、數(shù)字圖像的文件結(jié)構(gòu)2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室13三、數(shù)字圖像的文件結(jié)構(gòu)圖像的灰度直方圖是灰度級的函數(shù)，描述的是圖像中具有該灰度級的像素概率。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室14四、數(shù)字圖像的灰度直方圖直方圖性質(zhì)：所有空間信息全部丟失。每一灰度級的像素個數(shù)可直接得到。直方圖作用：判斷一幅圖像是否合理利用了全部被允許的灰度級范圍。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室15四、數(shù)字圖像的灰度直方圖顏色是人的眼、腦根據(jù)生活經(jīng)驗對光產(chǎn)生的視覺效應(yīng)。自然界中的任何一種顏色都可以用三基色——紅、綠、藍按照不同比例混合得到。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室16五、彩色圖像顏色三要素：色相（Hue）：光的顏色，由光的波長決定。飽和度（Saturation）：顏色的純度。亮度（Intensity）：顏色的明暗程度，由光線強弱決定。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室17五、彩色圖像顏色的分類：無彩色：三種顏色等量混合，黑、白和不同亮度的灰色。有彩色：三種顏色不等量混合。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室18五、彩色圖像顏色模型：RGB相加混色模型：采用紅、綠、藍三種基色相加混合的方式來生成各種顏色的模型。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室19五、彩色圖像顏色模型：CMYK相減混色模型：將青色（Cyan）、品紅（Magenta）和黃色（Yellow）三種顏色的顏料按一定比例混合以標定顏色的模型。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室20五、彩色圖像顏色模型：YUV模型：Y代表亮度信號，U、V代表色度信號，顏色由亮度值和色度值來標定。YCbCr模型：計算機系統(tǒng)中應(yīng)用最多的成員。Y為亮度信息，Cb指藍色色度分量，Cr指紅色色度分量。YIQ模型：Y代表亮度信號，I代表人眼最敏感的色度信息，Q代表人眼最不敏感的色度信息。HSI模型：用色相H（Hue）、飽和度S（Saturation）和亮度I（Intensity）來描述顏色。2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室21五、彩色圖像2025/9/7光電成像與檢測技術(shù)實驗室22習(xí)題在彩色圖像處理中，為什么通常使用HSI