數(shù)字圖像復(fù)習(xí)要點資料

1、2022/7/271數(shù)字圖像處理復(fù)習(xí)(fx)總結(jié)共五十七頁第一章 概論(giln)1、圖像就是三維場景在二維平面上的影像。2、數(shù)字圖像是用配置在二維平面(畫面)上的灰度值或彩色值來表示信息的， 信息擴展在二維平面上。 3、模擬圖像：指空間坐標和明暗程度都連續(xù)變化的、計算機無法直接處理的圖像。如傳統(tǒng)相機拍攝的照片、圖片(tpin)、海報、廣告畫、電影膠片等。 4、 數(shù)字圖像:以數(shù)字格式存放的圖像。 5、數(shù)字圖像的表示: 一幅MN個像素的數(shù)字圖像，其像素灰度值可以用M行、N列的矩陣G或二維數(shù)組T來表示:共五十七頁6、像素：數(shù)字圖像中每個基本單元叫做圖像元素，簡稱像素(pixel)。一幅圖像在空間上

2、的分辨率與其包含的像素個數(shù)成正比，像素個數(shù)越多，圖像的分辨率越高，也就越有可能看出圖像的細節(jié)。 7、數(shù)字圖像處理（Digital Image Processing）:利用計算機對圖像進行去除噪聲、 增強、復(fù)原、分割、提取特征等的理論、 方法和技術(shù)稱為數(shù)字圖像處理。也稱之為計算機圖像處理（Computer Image Processing）。 8、圖像處理的目的 1） 提高圖像的視感質(zhì)量， 以達到賞心悅目的目的。 2）提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息， 以便于計算機分析，常用作模式識別(m sh sh bi)、計算機視覺的預(yù)處理等。共五十七頁 3） 對圖像數(shù)據(jù)進行變換、 編碼和壓縮， 以便于

3、圖像的存儲和傳輸。 9、數(shù)字圖像處理的主要(zhyo)內(nèi)容1）圖像獲取、表示和表現(xiàn)（Image Acquisition， Representation and Presentation）2）圖像復(fù)原（Image Restoration）(客觀)3）圖像增強（Image Enhancement）(主觀)4） 圖像分割（Image Segmentation） 5）圖像分析6）圖像重建 7）圖像壓縮編碼共五十七頁10、數(shù)字圖像處理的特點：（1） 處理精度高，再現(xiàn)性好。（2） 易于控制處理效果。（3）處理的多樣性。（4） 圖像數(shù)據(jù)量龐大。（5） 處理費時。（6 ） 圖像處理技術(shù)(jsh)綜合性強。圖像

4、工程三個層次：共五十七頁11、相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域 圖像工程(gngchng)是一門系統(tǒng)地研究各種圖像理論、技術(shù)和應(yīng)用的交叉學(xué)科。與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、電子學(xué)、計算機科學(xué)、模式識別、 計算機視覺、 計算機圖形學(xué)、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、 遺傳算法、模糊邏輯等理論和技術(shù)都有密切的聯(lián)系，它的發(fā)展應(yīng)用與醫(yī)學(xué)、遙感、通信、文檔處理和工業(yè)自動化等許多領(lǐng)域也是密不可分的。 共五十七頁第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)(jch) 圖像處理(t xin ch l)的方法有:模擬式 數(shù)字式(計算機)圖像數(shù)字化過程：包括采樣和量化過程。 采樣：將空間上連續(xù)的圖像變換成離散點的操作。 采樣點：用空間上部分點的灰度值代表圖像的

5、這些點。采樣步驟：.先沿垂直方向按一定間隔從上到下順序地沿水平方向直線掃描，取出各水平線上灰度值的一維掃描。. 再對一維掃描線信號按一定間隔采樣得到離散信號。（水平方向采樣）共五十七頁采樣間隔選?。翰蓸娱g隔的選取決定了采樣后圖像的質(zhì)量。選取依據(jù)：由原圖像中包含的細微(xwi)濃淡變化來決定。一般圖像中細節(jié)越多，采樣間隔應(yīng)越小。 對一幅圖像采樣時，若每行（即橫向）像素為M個，每列（即縱向）像素為N個，則圖像大小為MN 個像素。量化：將像素灰度轉(zhuǎn)換成離散的整數(shù)值的過程?；叶燃墧?shù)：一幅數(shù)字圖像中不同灰度值的個數(shù)，用G表示。 一般來說 ，g就是表示圖像像素灰度值所需的比特位數(shù)(如bit或bit)。 一

6、幅大小為MN、灰度級數(shù)為G的圖像所需的存儲空間，即圖像的數(shù)據(jù)量，大小為 MNg(bit共五十七頁采樣、量化參數(shù)與數(shù)字化圖像間的關(guān)系數(shù)字化方式可分為均勻采樣、量化和非均勻采樣、量化。 所謂“均勻”，指的是采樣、量化為等間隔。圖像數(shù)字化一般采用均勻采樣和均勻量化方式。 非均勻采樣是根據(jù)圖象細節(jié)的豐富程度改變采樣間距。細節(jié)豐富的地方，采樣間距小，否則間距大。 非均勻量化是對像素出現(xiàn)頻度少的間隔大，而頻度大的間隔小。（非等間隔量化）采樣間隔（采樣點）與圖像的關(guān)系 一般來說，采樣間隔越大，所得圖像像素數(shù)越少，空間分辨率低，質(zhì)量(zhling)差，嚴重時出現(xiàn)像素呈塊狀的國際棋盤效應(yīng)；采樣間隔越小，所得圖像

7、像素數(shù)越多，空間分辨率高，圖像質(zhì)量(zhling)好，但數(shù)據(jù)量大。共五十七頁量化等級與圖像關(guān)系 圖像的采樣點數(shù)一定時，量化等級越多，所得圖像層次越豐富，圖像質(zhì)量好； 量化等級越少，圖像層次欠豐富，會出現(xiàn)假輪廓現(xiàn)象，圖像質(zhì)量變差。采樣和量化的一般原則 當限定數(shù)字圖像的大小時, 為了得到質(zhì)量較好的圖像可采用 （1）對緩變的圖像，應(yīng)該細量化，粗采樣，以避免假輪廓。 （2） 對細節(jié)豐富的圖像，應(yīng)細采樣，粗量化，以避免模糊（混疊）。對于(duy)彩色圖像，是按照顏色成分紅（R）、綠（G）、藍（B）分別采樣和量化的。若各種顏色成分均按8 bit量化，即每種顏色量級別是256，則可以處理256256256=

8、16777216種顏色。 常見的數(shù)字化設(shè)備有數(shù)字相機、掃描儀、數(shù)字化儀等。共五十七頁 (1) 采樣孔(Sampling aperture)： 使數(shù)字化設(shè)備能夠單獨地觀測特定的圖像元素而不受圖像其他(qt)部分的影響。 (2) 圖像掃描機構(gòu)： 使采樣孔按照預(yù)先確定的方式在圖像上移動，從而按順序觀測每一個像素。 (3) 光傳感器： 通過采樣檢測圖像的每一像素的亮度， 通常采用CCD陣列。 (4) 量化器：將傳感器輸出的連續(xù)量轉(zhuǎn)化為整數(shù)值。典型的量化器是A/D轉(zhuǎn)換電路，它產(chǎn)生一個與輸入電壓或電流成比例的數(shù)值。 (5) 輸出存儲裝置：將量化器產(chǎn)生的灰度值按適當格式存儲起來，以用于計算機后續(xù)處理。 數(shù)字

9、化設(shè)備(shbi)的組成數(shù)字化共五十七頁靜態(tài)圖像可分為：矢量(Vector)圖和位圖(Bitmap)，位圖也稱為柵格圖像矢量(Vector)圖特點：用一系列繪圖指令來表示一幅圖，如AutoCAD中的繪圖語句。矢量圖的優(yōu)缺點: 優(yōu)點：(1).矢量圖形文件較小。(2).圖像質(zhì)量與分辨率無關(guān)。矢量圖形的是無論放大、縮小或旋轉(zhuǎn)等都不會失真； 缺點: (1)不易制作色調(diào)豐富或色彩變化太多的圖像，而且繪出來的圖像不是(b shi)很逼真。 (2)不易在不同的軟件間交換文件。共五十七頁位圖 一、 特點：是通過許多像素點表示一幅圖像，每個像素具有(jyu)顏色屬性和位置屬性。適合表現(xiàn)大量的圖像細節(jié)，可以很好的

10、反映明暗的變化、復(fù)雜的場景和顏色。 優(yōu)缺點和矢量圖正好相反，它能表現(xiàn)逼真的圖像效果，但是文件比較大，并且縮放時清晰度會降低并出現(xiàn)鋸齒。位圖的類型：1、線畫稿（LineArt)、2、灰度圖像(GrayScale)、3、索引圖像(Index Color) 4、真彩色圖像（True Color）?；叶葓D像：像素灰度級用8 bit表示，每個像素都是介于黑色和白色之間的256（28=256）種灰度中的一種。通常所說的黑白照片，其實包含了黑白之間的所有灰度色調(diào)。從技術(shù)上來說，就是具有從黑到白的256種灰度色域（Gamut）的單色圖像。 共五十七頁位圖的有關(guān)(yugun)術(shù)語 1. 像素（Pixel）、點（

11、Dot）和樣點（Sample）像素：在計算機中，圖像是由顯示器上許多光點組成的， 將顯示在顯示器上的這些點（光的單元）稱為像素。不像“克”和“厘米”那樣是絕對的度量單位，可大可小。點（Dot）和樣點（Sample）掃描儀將源圖像看成由大量的網(wǎng)格組成，然后在每一個網(wǎng)格里取出一點，用該點的顏色值來代表這一網(wǎng)格里所有點的顏色值，這些被選中的點就是樣點。 1） 圖像分辨率 圖像分辨率：是指每英寸圖像含有多少個點或像素， 分辨率的單位為dpi。在數(shù)字圖像中，分辨率的大小直接影響到圖像的質(zhì)量。圖像尺寸分辨率文件大小共五十七頁2） 屏幕分辨率 顯示器上每單位長度顯示的像素或點的數(shù)量稱為(chn wi)屏幕分

12、辨率。通常以每英寸點數(shù)(dpi)來表示。屏幕分辨率取決于顯示器的大小及其像素設(shè)置。(VGA)3） 打印機分辨率 打印機分辨率又稱輸出分辨率，是指打印機輸出圖像時每英寸的點數(shù)(dpi)。共五十七頁圖像(t xin)文件格式 圖像的一般結(jié)構(gòu)：包含有文件頭、文件體和文件尾等三部分1,BMP位圖格式 最典型的應(yīng)用BMP格式的程序就是Windows的畫筆。文件不壓縮，占用磁盤空間較大，它的顏色存儲格式有 1位、4位、8位及24位，該格式是當今應(yīng)用比較廣泛的一種格式。但缺點是該格式文件比較大，所以只能應(yīng)用在單機上，不受網(wǎng)絡(luò)歡迎。 2、GIF格式 該圖形格式卻在Internet上被廣泛地應(yīng)用，原因主要是25

13、6種顏色已經(jīng)較能滿足主頁圖形需要(xyo)，而且文件較小，適合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境傳輸和使用。 非柵格的圖像標準共五十七頁3、JPEG格式 可以用不同的壓縮比例對這種文件壓縮，其壓縮技術(shù)十分先進，對圖像質(zhì)量影響(yngxing)不大，因此可以用最少的磁盤空間得到較好的圖像質(zhì)量。由于它優(yōu)異的性能，所以應(yīng)用非常廣泛，而在Internet上，它更是主流圖形格式。 4、PCX格式 PCX格式是ZSOFT公司在開發(fā)圖像處理軟件Paintbrush時開發(fā)的一種格式，存儲格式從 1位到24位，它是經(jīng)過壓縮的格式，占用磁盤空間較少。由于該格式出現(xiàn)的時間較長，并且具有壓縮及全彩色的能力，所以 PCX格式現(xiàn)在仍是十分流行。

14、5、PSD格式（Photoshop格式） Adobe公司開發(fā)的圖像處理軟件Photoshop中自建的標準文件格式就是PSD格式，在該軟件所支持的各種格式中，PSD格式存取速度比其它格式快很多，功能也很強大。由于 Photoshop軟件越來越廣泛地應(yīng)用，所以這個格式也逐步流行起來。PSD格式是Photoshop的專用格式，里面可以存放圖層、通道、遮罩等多種設(shè)計草稿。 共五十七頁6、TIFF格式 TIFF格式具有圖形格式復(fù)雜、存儲信息多的特點。3DS、3DS MAX中的大量貼圖就是TIFF格式的。TIFF最大色深為32bit，可采用LZW無損壓縮方案存儲。 7、PNG格式 PNG（Portable

15、 Network Graphics）是一種新興的網(wǎng)絡(luò)圖形格式，結(jié)合了GIF和JPEG的優(yōu)點，具有存儲形式豐富的特點。PNG最大色深為48bit，采用無損壓縮方案存儲。著名的Macromedia公司的Fireworks的默認格式就是PNG。 8、SVG格式(現(xiàn)在最火熱的圖像文件格式) SVG是Scalable Vector Graphics 的首字母縮寫，含義是可縮放的矢量圖形。它是一種開放標準的矢量圖形語言，可讓你設(shè)計激動人心的、高分辨率的 Web圖形頁面。該軟件提供了制作復(fù)雜元素的工具，如漸變、嵌入字體、透明效果、動畫和濾鏡效果，并且可使用平常的字體命令插入到HTML編碼(bin m)中。S

16、VG被開發(fā)的目的是為Web提供共五十七頁分段(fn dun)線性變換為了突出感興趣的目標或灰度區(qū)間(q jin)，相對抑制那些不感興趣的灰度區(qū)域，可采用分段線性變換。常用的三段線性變換法如下頁圖所示，其數(shù)學(xué)表達式如下：概述分類灰度變換（4-4）共五十七頁分段(fn dun)線性變換概述分類灰度變換圖 分段(fn dun)線性變換 變換后圖像原始圖像變換函數(shù)實例共五十七頁通過細心調(diào)整折線拐點的位置及控制分段直線的斜率，可對任一灰度區(qū)間進行(jnxng)擴展或壓縮。這種變換適用于在黑色或白色附近有噪聲干擾的情況。分段(fn dun)線性變換概述分類灰度變換共五十七頁例1：有一幅 6464，8級灰度

17、的圖像(t xin)，其灰度級分布及 對其實現(xiàn)直方圖均衡化過程見下表。8個灰度級5個灰度級1/7=0.142 2/7=0.286 3/7=0.429 4/7=0.571 5/7=0.714 6/7=0.857 7/7=1Sk=pr(rj)sk并sknskpk(s)0.191/7s0=1/77900.190.443/7s1=3/710230.250.655/7s2=5/78500.210.816/70.896/7s3=6/79850.240.9510.9811.001s4=14480.11rknkpr(rk)=nk/nr0=07900.19r1=1/710230.25r2=2/78500.21r

18、3=3/76560.16r4=4/73290.08r5=5/72450.06r6=6/71220.03810.02r7=1j=0k共五十七頁圖 直方圖均衡化處理(chl) 圖像(t xin)直方圖均衡化離散情況 原圖像的直方圖 變換函數(shù) 均衡化后的直方圖概念性質(zhì)應(yīng)用計算共五十七頁1、利用累積分布函數(shù)作為灰度變換函數(shù)的的方法對于對比度較弱的圖像進行處理很有效。2、由于直方圖是近似的概率密度函數(shù)，所以用離散灰度級作變換一般得不到完全平坦的結(jié)果。3、變換后的灰度級減少了的這種現(xiàn)象叫“簡并”現(xiàn)象。由于簡并現(xiàn)象的存在(cnzi)，處理后的灰度級總是要減少的， 這是像素灰度有限的必然結(jié)果。所以 數(shù)字圖像的

19、直方圖均衡只是近似的。直方圖均衡(jnhng)結(jié)論圖像直方圖定義性質(zhì)應(yīng)用計算共五十七頁4.3.2 模板(mbn)卷積模板：可以是一幅小圖像，也可以是一個濾波器，或者說是一個窗口，通常用矩陣來表示。模板卷積作用，可實現(xiàn)圖像平滑、圖像銳化、邊緣檢測等功能。注意，模板卷積中的模板又稱為卷積核，卷積核中的元素稱為卷積系數(shù)或模板系數(shù)或加權(quán)系數(shù)，其大小及排列順序決定(judng)了對圖像進行鄰域處理的類型。概念基本方法共五十七頁模板卷積的基本(jbn)步驟： (1)模板在輸入圖像上移動，讓模板原點依次與輸入圖像中的每個像素(xin s)重合； (2)模板系數(shù)與跟模板重合的輸入圖像的對應(yīng)像素相乘，再將乘積相

20、加； (3)把結(jié)果賦予輸出圖像，其像素位置與模板原點在輸入圖像上的位置一致。 假設(shè)模板h有m個加權(quán)系數(shù)，模板系數(shù)hi對應(yīng)的圖像像素為pi，則模板卷積可表示為(4-16) 概念基本方法共五十七頁模板(mbn)卷積示例 圖4-11 模板(mbn)卷積示例概念基本方法共五十七頁卷積中的問題(wnt)問題一、圖像邊界問題，卷積核懸掛在圖像的邊界上，部分模板系數(shù)可能在原圖像中找不到(b do)與之對應(yīng)的圖像。圖像平滑概念基本方法原圖像“”表示無法進行模板操作的像素點卷積核卷積后的圖像共五十七頁問題一解決方法： 第一種：忽略圖像邊界數(shù)據(jù)。 第二種：在圖像四周復(fù)制原圖像邊界像素的值，從而使卷積核懸掛在圖像四

21、周時可以進行(jnxng)正常的計算。實際應(yīng)用中，多采用第一種方法。問題二、是計算出來的像素值的動態(tài)范圍問題。解決方法： 對于8位的灰度圖，可簡單地將其值置為0或255即可。 卷積中的問題(wnt)圖像平滑概念基本方法共五十七頁模板(mbn)卷積的問題模板卷積是一種非常耗時的運算，尤其是模板尺寸較大時。因此，模板卷積時模板不宜太大，一般用33或55的模板就可以(ky)了。另外，可以(ky)設(shè)法將二維模板分解為多個一維模板，這對減少運算量也是有效的。例如，33高斯模板可以分解為一個水平模板和一個垂直模板，即 分解為兩個模板后，完成一次模板運算需要6次乘法、4次加法、1次除法。由此可見，當圖像較大

22、時，模板分解將使運算大為簡化。概念基本方法共五十七頁4.3.3鄰域(ln y)平均法鄰域平均法的思想：用像素及其指定鄰域內(nèi)像素的平均值或加權(quán)平均值作為該像素的新值，以便去除突變的像素點，從而濾除一定(ydng)的噪聲。數(shù)學(xué)含義可用下式表示： 式中： zi是以(x，y)為中心的鄰域像素值； wi是對每個鄰域像素的加權(quán)系數(shù)或模板系數(shù)； mn是加權(quán)系數(shù)的個數(shù)或稱為模板大小。(4-17)概念基本方法共五十七頁鄰域(ln y)平均法常用模板圖4-12是鄰域平均法中常用的兩個模板，圖(a)為一個(y )33 Box模板，圖(b)為一個33高斯模板，星號表示模板中心。(a) 33Box模板 (b) 33高斯

23、模板從平滑效果看，高斯模板比同尺寸的Box模板清晰一些。通常所說的鄰域平均是指使用Box模板的圖像平滑，而高斯平滑則是指使用高斯模板的圖像平滑。概念基本方法共五十七頁例如，用33 Box模板對一幅數(shù)字圖像處理結(jié)果(ji gu)，如圖4-18所示（計算結(jié)果按四舍五入進行了調(diào)整，對邊界像素不進行處理）。鄰域(ln y)平均法圖像平滑概念基本方法 圖 33Box模板平滑處理示意圖共五十七頁主要優(yōu)點：算法簡單，計算速度快。缺點：降低噪聲的同時使圖像產(chǎn)生模糊(m hu)，特別在邊緣和細節(jié)處。而且鄰域越大，在去噪能力增強的同時模糊程度越嚴重。對椒鹽噪聲(在圖像中表現(xiàn)為隨機分布的黑點和白點，是一種脈沖干擾)

24、的平滑效果并不理想。鄰域(ln y)平均法主要優(yōu)缺點:圖像平滑概念基本方法圖 圖像的領(lǐng)域平均法(a) 原始圖像(b) 鄰域平均后的結(jié)果共五十七頁鄰域(ln y)平均法的改進 為解決鄰域平均法造成的圖像模糊問題，目前已提出許多保邊緣、細節(jié)的局部平滑算法。如,閾值法、K鄰點平均法、梯度倒數(shù)加權(quán)平滑法、最大均勻性平滑法、小斜面模型平滑法等.它們(t men)的出發(fā)點都集中在如何選擇鄰域的大小、形狀和方向、參加平均的點數(shù)以及鄰域各點的權(quán)重系數(shù)等，下面簡要介紹一種算法（超限鄰域平均法 ）(a)原圖像 (b) 對(a)加椒鹽噪聲的圖像(c)33鄰域平滑 (d) 55鄰域平滑 圖像平滑概念基本方法共五十七頁

25、鄰域(ln y)平均法可以看到“超限鄰域(ln y)平均法”比一般鄰域(ln y)平均法的效果要好，在操作中對窗口的大小及門限的選擇要慎重，T太小，噪聲消除不干凈；T太大，易使圖像模糊。 在實際應(yīng)用中我們一般用33窗口，而且還可以對鄰域中各個像素乘以不同的權(quán)重然后再平均，以下給出常用的幾種加權(quán)矩陣。 圖像平滑概念基本方法共五十七頁 1、 中值濾波(lb)原理中值濾波原理(yunl)：把以某像素為中心的奇數(shù)點滑動窗口內(nèi)的所有像素的灰度按從小到大排序，取排序結(jié)果的中間值作為該像素的灰度值。 是一種非線性的圖像平滑法。例：采用13窗口進行中值濾波 原圖像為：2 2 6 2 1 2 4 4 4 2 4

26、 處理后為： 2 2 2 2 2 2 4 4 4 4 4中值濾波器只是統(tǒng)計排序濾波器(OrderStatistics Filters)的一種。統(tǒng)計排序濾波器先對被模板覆蓋的像素按灰度排序，然后取排序結(jié)果某個值作為輸出結(jié)果。若取最大值，則為最大值濾波器，可用于檢測圖像中最亮的點。若取最小值，則為最小值濾波器，用于檢測最暗點。圖像平滑概念基本方法共五十七頁2中值濾波(lb)重要性質(zhì)(1) 不影響階躍信號、斜坡信號，連續(xù)個數(shù)小于窗口長度一半的脈沖(michng)受到抑制，三角波信號頂部變平。 圖4-13是使用使用內(nèi)含5個像素的窗口對離散階躍函數(shù)、斜坡函數(shù)、 脈沖函數(shù)以及三角形函數(shù)進行中值濾波和平均值

27、濾波的示例。 可以看出，中值濾波器不影響階躍函數(shù)和斜坡函數(shù)。周期小于m/2（窗口之半）的脈沖受到抑制，另外三角函數(shù)的頂部變平。概念基本方法共五十七頁圖4-13 中值濾波和平均值濾波比較(a) 階躍；(b)斜坡；(c)單脈沖；(d)雙脈沖(michng)；(e)三脈沖；(f)三角波 左列為原波形(b xn)中間列為平均 值濾波結(jié)果右邊為中值 濾波結(jié)果共五十七頁中值濾波(lb)重要性質(zhì)(2) 中值濾波的輸出與輸入噪聲的密度分布有關(guān)。對于高斯噪聲(均值為零的正態(tài)分布的隨機噪聲)，中值濾波效果不如均值濾波。對于脈沖噪聲，特別是脈沖寬度小于窗口寬度的一半時，中值濾波效果較好。（3) 中值濾波頻譜特性(t

28、xng)起伏不大，可以認為中值濾波后，信號頻譜基本不變。設(shè)G為輸入信號頻譜，F(xiàn)為輸出信號頻譜，定義中值濾波的頻率響應(yīng)特性為 概念基本方法實驗得H與G的關(guān)系曲線如左圖共五十七頁中值濾波(lb)窗口形狀與尺寸的選擇 常用的中值濾波窗口(chungku)有線狀、方形、圓形、十字形以及圓環(huán)形等（如圖）。就一般經(jīng)驗來講，對于有緩變的較長輪廓線物體的圖像，采用方形或圓形窗口為宜。對于包含有尖頂角物體的圖像，用十字形窗口。 窗口大小則以不超過圖像中最小有效物體的尺寸為宜。如果圖像中點、線、尖角細節(jié)較多，則不宜采用中值濾波。概念基本方法共五十七頁平滑(pnghu)方法實驗 圖4-14所示圖像平滑實驗，圖中平滑

29、模板均采用5*5的模板。 表明，對于椒鹽噪聲，中值濾波能在去除噪聲的同時較好地保持圖像邊緣，而Box模板和高斯模板的鄰域(ln y)平均效果都不佳。對于高斯噪聲，鄰域平均法尤其是高斯平滑效果更為理想。圖像平滑概念基本方法共五十七頁5.4.3 輪廓跟蹤 輪廓跟蹤就是順序找出邊界點，不僅(bjn)可以跟蹤出邊界，還可以同時記錄邊界信息，如生成邊界鏈碼，為圖像分析做準備。下面介紹一種二值圖像的輪廓跟蹤算法。輪廓跟蹤可以基于4方向碼和8方向碼。但對于大多數(shù)區(qū)域，不一定存在封閉的4連通輪廓，會導(dǎo)致基于4方向碼的輪廓跟蹤失敗。因此，常用基于8方向碼的輪廓跟蹤。假設(shè)需要處理的圖像為二值圖像，且圖像中只有一個

30、連通的目標區(qū)域，則輪廓跟蹤算法如下。共五十七頁圖5-18 輪廓跟蹤(gnzng)的方向碼 共五十七頁步驟1 首先從上到下、從左到右順序掃描圖像，尋找第一個目標點作為邊界跟蹤的起始點，記為A。A點一定是最左角上的邊界點，其相鄰的邊界點只可能出現(xiàn)在它的左下、下、右下、右四個鄰點中。定義一個搜索方向變量dir，用于記錄從當前邊界點搜索下一個相鄰邊界點時所用(su yn)的搜索方向碼。dir初始化為：(1) 對基于4方向的輪廓跟蹤，dir=3，即從方向3開始搜索與A相鄰的下一個邊界點。(2) 對基于8方向的輪廓跟蹤，dir=5，即從方向5開始搜索與A相鄰的下一個邊界點。共五十七頁步驟2 把上一次搜索到

31、的邊界點作為當前邊界點，在其33鄰域內(nèi)按逆時針方向搜索新的邊界點，它的起始搜索方向設(shè)定(sh dn)如下：(1) 對基于4方向的輪廓跟蹤，使dir=(dir + 3) mod 4，即將上一個邊界點到當前邊界點的搜索方向dir順時針旋轉(zhuǎn)一個方向；(2) 對基于8方向的輪廓跟蹤，若上次搜索到邊界點的方向dir為奇數(shù)，則使dir=(dir + 6) mod 8，即將上次的搜索方向順時針旋轉(zhuǎn)兩個方向；若dir為偶數(shù)，則使dir=(dir + 7) mod 8，即將上次的搜索方向順時針旋轉(zhuǎn)一個方向。共五十七頁步驟3 如果搜索到的邊界點就是第一個邊界點A，則停止搜索，結(jié)束跟蹤，否則重復(fù)步驟2繼續(xù)搜索。由依

32、次搜索到的邊界點系列就構(gòu)成了被跟蹤的邊界。步驟1中所采用的準則稱為“探測準則”，其作用是找出第一個邊界點；步驟2中所采用的準則稱為“跟蹤準則”，其作用是找出所有邊界點。上述算法是輪廓跟蹤的基本算法，它無法處理圖像中的孔洞邊界，得到的輪廓是目標區(qū)域(qy)的內(nèi)邊界(邊界點屬于目標區(qū)域)。對于區(qū)域標記后的圖像，可以使用該算法跟蹤多個區(qū)域的邊界。共五十七頁哈夫曼編碼的一般算法如下： （1） 首先統(tǒng)計信源中各符號出現(xiàn)的概率， 從大到小排序。 （2） 把最小的兩個概率相加合并成新的概率， 與剩余的概率組成新的概率集合。 （3） 對新的概率集合重新排序， 再次把其中最小的兩個概率相加， 組成新的概率集合。

33、重復(fù)(2) ， 直到最后兩個概率的和為1。 （4） 分配碼字。碼字分配從最后一步開始反向進行， 對于每次相加的兩個概率，給大的賦“0”， 小的賦“1”（也可以全部相反， 如果兩個概率相等， 則從中任選(rn xun)一個賦“0”， 另一個賦“1”即可）， 讀出時從最后一步開始反向進行，將路線上所遇到的“0”和“1”按最低位到最高位的順序排好，就是該符號的哈夫曼編碼。 共五十七頁 例6-1 設(shè)一幅灰度級為8（分別用S0、S1、S2、S3、S4、S5、 S6、S7表示）的圖像中，各灰度所對應(yīng)的概率分別為0.40、0.18、 0.10、 0.10、 0.07、 0.06、 0.05、0.04?，F(xiàn)對其

34、進行(jnxng)哈夫曼編碼 編碼過程如下所示，（方法一）共五十七頁 （方法(fngf)二）用二叉樹方法實現(xiàn)Huffman。 思考對于同一圖像采用Huffman編碼(bin m)，編碼(bin m)是否唯一？S0:0S1:110 S2:100S3:1111S4:1011S5:1010S6:11101S7:111000.13S5 0.06S4 0.07S2 0.10.23S0 0.400.09S6 0.05S7 0.04S3 0.10.19S1 0.180.370.60100000001111111共五十七頁 上述哈夫曼編碼方法形成的碼字是可識別的，即能夠保證一個符號的碼字不會與另一個符號的碼字

35、的前幾位相同。反之，如果S0的碼字為1，S1的碼字為001，而S2的碼字為0011，則當編碼序列中出現(xiàn)0011時，會出現(xiàn)怎樣的情況？ 就不能判別它是S2的碼字還是S1的碼字 后面跟了一個S0的碼字1。 下面來看一下(yxi)哈夫曼編碼的編碼效率。 平均碼長R為 共五十七頁數(shù)字圖像的熵H為 則哈夫曼編碼(bin m)的編碼(bin m)效率為 共五十七頁 由此可見，哈夫曼編碼的編碼效率是相當高的，其冗余度只有2.2%。如果采用等長編碼，由于有8種灰度級，則每種灰度級別至少需要3比特來表示，對于例6-1中的圖像而言，其編碼的平均碼長為3，編碼效率為85%。 哈夫曼編碼特點 1 編碼長度可變，壓縮與解壓縮較慢 2 硬件實現(xiàn)困難(kn nn) 3 編碼效率取決于信號源的數(shù)據(jù)出現(xiàn)概率 在信源概率接近于均勻分布時，一般不使用哈夫曼編碼。 共五十七頁imread()函數(shù)功能該函數(shù)用于讀取圖片