圖像處理基礎(chǔ)知識PPT教案

1、圖像處理基礎(chǔ)知識圖像處理基礎(chǔ)知識第1頁/共42頁.逐行掃描采樣量化數(shù)字化像素對應(yīng)掃描線的行掃描行像素灰度整數(shù)值掃描儀的圖像數(shù)字化過程原理圖 第2頁/共42頁第3頁/共42頁,fx yfx yx yfx yAfx y模擬圖像的數(shù)學(xué)模型是一個二元函數(shù)，的函數(shù)值是能量的記錄，是非負(fù)有界的實數(shù)，同時，一幅實際圖像的尺寸是有限的，一般定義在某一矩形域中模擬圖像數(shù)字化后得到數(shù)字圖像。數(shù)字圖像的數(shù)學(xué)模型仍用二元函數(shù)來表示，但此時的坐標(biāo)值和函數(shù)值是離散的，是整數(shù)值 0第4頁/共42頁(0,0)(0,1)( , )(1,0)(1,1)nTffnf x yf nf nn抽樣T連續(xù)信號（抽樣、量化）數(shù)字信號第5頁/

2、共42頁 采樣點陣：正方形、正三角0( , )f x y 第6頁/共42頁whittaker-korelnikov-shannon2( )( )2cccwffff tff t（）采樣定理。當(dāng) 或 ，則函數(shù) 的傅立葉變換為0，亦即可由相隔為或更密的樣本正確重構(gòu)第7頁/共42頁00002()11( , )2cos2(34 ),0.2( , )2cos2(34 )ed d(3,4)(3,4)3,3,415220.2jxu yvccxysxsysxyf x yxyxyF u vxyx yuvuvfffffffff 例： 帶寬 4時為0， 采樣頻率：或 不滿足采樣定理，有混頻現(xiàn)象0022xyff奈奎斯特

3、頻率：不混疊時采樣中的最低限，第8頁/共42頁oxyyx( , )(,)( , )( , ) ( , )smns x yxm x yn yf x yf x y s x y 2.1.2 數(shù)字化原理1122ccxyuv采樣間隔滿足條件和，此時模擬圖像的采樣結(jié)果可以精確地，無失真地重建原圖像第9頁/共42頁l抖動噪聲：采樣周期為，但發(fā)射與接受端存在相位差異，稱相位抖動。TcfT第10頁/共42頁第11頁/共42頁T量化和采樣是兩個不同的概念，量化是在每個采樣 點上進行的，所以必須先采樣后量化。T量化和采樣是圖像數(shù)字化的不可或缺的兩個操作， 二者緊密相關(guān)，同時完成。2.1.2 數(shù)字化原理6. 采樣和量

4、化的關(guān)系,f x yf x y采樣 空間離散的像素矩陣量化 對信號的幅度進行離散分層的過程第12頁/共42頁222128 128 698304 (12)512 512 82097152 (256)mnkkMNGMNGNNGGkBMNK 圖像尺寸每個像素所具有的離散灰度級數(shù)（不同灰度值的個數(shù)） =2點采樣，每點灰度級 級，占 位。存一幅圖像所需的位數(shù)（bit）、 第13頁/共42頁NNkNkNkkNkNkN總數(shù)據(jù)量位二進制數(shù)據(jù)當(dāng)總存儲容量一定時， 與 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 大， 小。當(dāng)層次要求多時，則 大， 小。例如：人頭像要照顧層次？ 大， 小（頻

5、帶窄平滑，采樣間隔可大）。群眾場面紋理豐富？ 小， 大（頻帶寬，采樣間隔要小，不丟細(xì)節(jié)）。第14頁/共42頁NKNKNKk和 的關(guān)系：1）圖像質(zhì)量一般隨 和 的增加而增加。在極小情況下固定的，減小 能改進圖像質(zhì)量，因為增加了圖像的反差。2) 對具有大量細(xì)節(jié)的圖像通常只需要很少的灰度級數(shù)就可較好地表示3) 為常數(shù)的一系列圖像主觀看起來可以有較大的差異第15頁/共42頁T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16頁/共42頁 表示灰度級、bright, 彩色 ,連續(xù)圖像 .如X光圖像反映人體組織吸收特性，紅外圖像 反映溫度輻射特性，CCD反映可見光的特性( ,

6、)f x y( , ,)f x y( , , )f x ytT在圖像建模中涉及到保真度(fidelity)：衡量處理方法好壞，清晰否？采樣、量化正交序列展開，F(xiàn)ourier變換統(tǒng)計模型：把圖像看成一個集合的成員如均值、方差。第17頁/共42頁第18頁/共42頁第19頁/共42頁2.2.1 圖像模式第20頁/共42頁2.2.1 圖像模式第21頁/共42頁第22頁/共42頁 RGB RGBLrgbrgbL、為其中，彩色光 的三基色分量或百分比。L第23頁/共42頁2.2.2 彩色空間第24頁/共42頁第25頁/共42頁第26頁/共42頁N 列 行紅綠藍(lán)2.2.3 圖像存儲的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)MMN第27頁/

7、共42頁2）按掃描行存儲紅 綠 藍(lán) 第1行3）按各個像素存儲 紅 綠 藍(lán) （1，1）（1，2）2.多波段圖像數(shù)據(jù)結(jié)合結(jié)構(gòu)第28頁/共42頁第29頁/共42頁第30頁/共42頁第31頁/共42頁2.3 圖像文件格式第32頁/共42頁第33頁/共42頁211211 ( , )( , ) ( , )JKjkJKjkf j kf j kNMSEf j k1 1 1 111111 1 1 11221( , ) ( , )1 1 1 112211 1 1 11111f j kf j kNMSE第34頁/共42頁T等效信噪比 21121() ( , )( , ) JKjkfj kfj kJKPMSEA101

8、0log ()PSNRPMSE PSNRPMSEf(j,k)被變換的圖像場，Af(j,k )的最大值第35頁/共42頁T 圖像質(zhì)量評價的研究是圖像信息工程的基本技術(shù)之一。 光電變換傳輸處理記錄其他變換T圖像增強：就是為了改善圖像的主觀視覺顯示質(zhì)量 T圖像復(fù)原：是用于補償圖像的降質(zhì)，使復(fù)原后的圖像接近原像 T圖像編碼技術(shù) :在保持被編碼圖像一定質(zhì)量的前提下， 以盡量少的碼字來表示圖像，以節(jié)省信道和儲存器容量2.4.2 圖像質(zhì)量的主觀評價第36頁/共42頁圖像可懂度（Intelligibility) 表示圖像能向 人或機器提供信息的能力2.4.2 圖像質(zhì)量的主觀評價第37頁/共42頁“全優(yōu)度尺度”： 非常好圖像 5分 好圖像 4分 中等圖像 3分 差圖像 2分 非常差圖像 1分2.4.2 圖像質(zhì)量的主觀評價第38頁/共42頁相對評價圖像好到壞分類，比較。 “群優(yōu)度尺度”最好、稍好一批中最好的圖像 7分比該批的平均水平好的圖像 6分稍好于該批的平均水平圖像 5分該批平均水平的圖像 4分稍次于該批的平均水平圖像 3分比該批的平均水平差的圖像 2分一批中最差的圖像 1分2.4.2 圖像質(zhì)量的主觀評價第39頁/共42頁作業(yè)2-1 畫出視覺信息在眼球內(nèi)（視網(wǎng)膜中）的傳輸過程模型示 意圖，并扼要說明之2-2 畫出黑白視覺擴