視頻信息的獲取與處理課件

第三章視頻信息的獲取與處理導(dǎo)學(xué)內(nèi)容:(1)數(shù)字信號獲取與處理的基本概念,數(shù)字視頻的采樣、量化的基本原理;彩色空間的表示即轉(zhuǎn)換和彩色全電視信號的組成(即模擬電視的數(shù)字化、彩色制式、光柵掃描格式、色彩原理、圖像數(shù)字化的方法等);(2)視頻卡的工作原理,彩色全電視信號的數(shù)字鎖相和解碼器的工作原理,以及視頻卡的安裝和使用(3)動態(tài)圖像和靜態(tài)圖像的文件格式和轉(zhuǎn)換第三章視頻信息的獲取與處理1重點和難點◆彩色空間的表示及其轉(zhuǎn)換RGB、YUV、YIQ三種彩色空間的表示方法及其相互間的轉(zhuǎn)換關(guān)系;◆彩色幀獲取器的工作原理;◆黑白和彩色全電視信號的組成和工作模式◆視頻數(shù)字化的關(guān)鍵技術(shù);◆視頻卡的工作原理◆數(shù)字鎖相與數(shù)字解碼組成及原理重點和難點2預(yù)備知識1(視覺與顏色)1顏色:顏色是視覺系統(tǒng)對可見光的感知結(jié)果,可見光波長在380mm~780nm之間的電磁波。顏色與波長有關(guān),不同波長的光呈現(xiàn)不同的顏色,隨著波長的減小,可見光的顏色依次為紅、橙、黃、綠、蘭、靛、紫多2視覺特性(1)色彩的視覺:是外界刺激導(dǎo)致人的視覺器官產(chǎn)生的感覺。常用亮度、色調(diào)、飽和度來進行描述;(2)視野范圍:左右視角180度,上下視角60度(3)視覺范圍:是指人眼所能感覺到的亮度范圍。人眼在平均亮度適中時,亮度上、下限之比為1000:1。亮暗感覺是相對的。因此并不反映景物實際亮度的電影和電視,卻能給人以真實的感覺。預(yù)備知識1(視覺與顏色)3預(yù)備知識2(色彩的三要素)(1)亮度:用來描述光刺激人眼所引起視覺的明暗度它與被觀察物體的發(fā)光強度有關(guān)。對于不發(fā)光的物體其亮度取決于反射光的大小。在彩色電視技術(shù)中,亮度所轉(zhuǎn)換的信號稱為亮度信號,它是電視要傳送的信號之(2)色調(diào):是人眼看一種或多種波長的光時所產(chǎn)生的色彩感覺,它反映顏色的種類。某物體的色調(diào)取決于它本身輻射的光譜成分。對于透光物體其色調(diào)由透射光的波長所決定。它也是電視信號中必須傳送的信號之(3)飽和度:表示色彩濃和淡的程度的物理量,它是按各種顏色混入白光的比例來表示的。飽和度越高顏色越濃,飽和度越低顏色越淺。預(yù)備知識2(色彩的三要素)4預(yù)備知識3(圖像在計算機中的表示-位圖概念)◆圖像:凡是能為人類視覺系統(tǒng)所感知的信息形式或人們心目中的有形想像統(tǒng)稱為圖像。無論是圖形、文字還是視頻等,最終都以圖像的形式出現(xiàn)的,但由于在計算機中對它們分別有不同的表示、處理和顯示方法,一般把它們看成不同的媒體,位圖圖像是一種最基本的表示形式。位圖圖像:是指在空間和亮度上已經(jīng)離散化了的圖像可以把一幅位圖圖像考慮為一個矩陣,矩陣中的任意元素對應(yīng)于圖像的一個點,而相應(yīng)的值對應(yīng)于該點的灰度(或顏色)等級,這個數(shù)字矩陣的元素就稱為像素,存放于顯示緩沖區(qū)中,與顯示器上的顯示點一一對應(yīng),故稱為位圖映射圖像簡稱位圖預(yù)備知識3(圖像在計算機中的表53.1彩色空間表示及其轉(zhuǎn)換采樣多媒體計算機處理圖像和視頻,首先把連續(xù)的圖像函數(shù)f(x,y)進行空間和幅值的離散化處理,空間連續(xù)坐標(biāo)(x,y)的離散化,叫做采樣;f(x,y)顏色的離散化,稱之為量化。兩種離散化結(jié)合在起,叫做數(shù)字化,離散化的結(jié)果稱之為數(shù)字圖像3.1彩色空間表示及其轉(zhuǎn)換61、采樣過程◆對連續(xù)的圖像函數(shù)f(沿x方向以等間隔Ax采樣,采樣點數(shù)為N,沿y方向以等間隔Ay采樣,采樣點數(shù)為得到一個N×N的矩陣f(m,n),為了達到由離散樣本以最小失真重建源圖的目的,采樣密度(即Ax和必須滿足惠特克卡切尼克夫香農(nóng)(WKs)采樣定采樣定理闡述了采樣間隔與f(xy)頻帶之間的依從關(guān)系,頻帶越窄,相應(yīng)的采樣頻率可以降低,當(dāng)采樣頻率是圖像變化頻率的兩倍時,就能夠由離散圖像數(shù)據(jù)無失真地重構(gòu)原圖。實際情況是空域圖像f(xy)一般為有限函數(shù),它的頻域帶寬不可能有限,卷積時混疊現(xiàn)象不可避免,因而用數(shù)字圖像表示連續(xù)圖像總會有失真。如下圖所示1、采樣過程7Q采樣過程圖例T:Tr廠iTILN×N矩陣Q采樣過程圖例82、量化過程量化是對每個離散點-像素的灰度或顏色樣本進行數(shù)字處理化處理。就是在樣本幅值動態(tài)范圍內(nèi)進行分層、取整、以正整數(shù)表示。例如一幅黑白灰度圖像,在計算機中灰度級以2的冪次方表示,即2m,m=8,7,6.3,2,1,對應(yīng)的灰度級為256,128,64,2,二級灰度構(gòu)成黑白圖像。通常由AD變換設(shè)備產(chǎn)生多級灰度。以保證有足夠的灰度層次2、量化過程93、三基色原理◆根據(jù)人眼對色光的敏感程度,選擇紅、綠、蘭三色光作為基色,它們可以按照不同比例可配成自然界常見的顏色光。也可以把它分解成紅種色光。這就基色原理?；倪x擇不惟一且相互獨立。任何一種顏色都不能由其他的兩種顏色合成三原色:(紅R、綠G、蘭B)或(品紅、綠、蘭)三原色的波長如下:紅:700m,綠:546.1mm,蘭:4358nm紅色+綠色=黃色紅色+藍色=品紅綠色+藍色=青色紅色+綠色+藍色=白色白光的亮度可用下式表示Y=0.299R+0.587G+0.114R(NTSC制式)Y=0.222R+0707G+0.071R(PAL制式)3、三基色原理10視頻信息的獲取與處理課件11視頻信息的獲取與處理課件12視頻信息的獲取與處理課件13視頻信息的獲取與處理課件14視頻信息的獲取與處理課件15視頻信息的獲取與處理課件16視頻信息的獲取與處理課件17視頻信息的獲取與處理課件18視頻信息的獲取與處理課件19視頻信息的獲取與處理課件20視頻信息的獲取與處理課件21視頻信息的獲取與處理課件22視頻信息的獲取與處理課件23視頻信息的獲取與處理課件24視頻信息的獲取與處理課件25視頻信息的獲取與處理課件26視頻信息的獲取與處理課件27視頻信息的獲取與處理課件28視頻信息的獲取與處理課件29視頻信息的獲取與處理課件30視頻信息的獲取與處理課件31視頻信息的獲取與處理課件32視頻信息的獲取與處理課件33視頻信息的獲取與處理課件34視頻信息的獲取與處理課件35視頻信息的獲取與處理課件36視頻信息的獲取與處理課件37視頻信息的獲取與處理課件38視頻信息的獲取與處理課件39視頻信息的獲取與處理課件40視頻信息的獲取與處理課件41視頻信息的獲取與處理課件42視頻信息的獲取與處理課件43視頻信息的獲取與處理課件44視頻信息的獲取與處理課件45視頻信息的獲取與處理課件46視頻信息的獲取與處理課件47視頻信息的獲取與處理課件48視頻信息的獲取與處理課件49視頻信息的獲取與處理課件50視頻信息的獲取與處理課件51視頻信息的獲取與處理課件52視頻信息的獲取與處理課件53視頻信息的獲取與處理課件54視頻信息的獲取與處理課件55視頻信息的獲取與處理課件56視頻信息的獲取與處理課件57視頻信息的獲取與處理課件58視頻信息的獲取與處理課件59視頻信息的獲取與處理課件60視頻信息的獲取與處理課件61視頻信息的獲取與處理課件62視頻信息的獲取與處理課件63視頻信息的獲取與處理課件64視頻信息的獲取與處理課件65視頻信息的獲取與處理課件66視頻信息的獲取與處理課件67視頻信息的獲取與處理課件68視頻信息的獲取與處理課件69視頻信息的獲取與處理課件70視頻信息的獲取與處理課件71視頻信息的獲取與處理課件72視頻信息的獲取與處理課件73第三章視頻信息的獲取與處理導(dǎo)學(xué)內(nèi)容:(1)數(shù)字信號獲取與處理的基本概念,數(shù)字視頻的采樣、量化的基本原理;彩色空間的表示即轉(zhuǎn)換和彩色全電視信號的組成(即模擬電視的數(shù)字化、彩色制式、光柵掃描格式、色彩原理、圖像數(shù)字化的方法等);(2)視頻卡的工作原理,彩色全電視信號的數(shù)字鎖相和解碼器的工作原理,以及視頻卡的安裝和使用(3)動態(tài)圖像和靜態(tài)圖像的文件格式和轉(zhuǎn)換第三章視頻信息的獲取與處理74重點和難點◆彩色空間的表示及其轉(zhuǎn)換RGB、YUV、YIQ三種彩色空間的表示方法及其相互間的轉(zhuǎn)換關(guān)系;◆彩色幀獲取器的工作原理;◆黑白和彩色全電視信號的組成和工作模式◆視頻數(shù)字化的關(guān)鍵技術(shù);◆視頻卡的工作原理◆數(shù)字鎖相與數(shù)字解碼組成及原理重點和難點75預(yù)備知識1(視覺與顏色)1顏色:顏色是視覺系統(tǒng)對可見光的感知結(jié)果,可見光波長在380mm~780nm之間的電磁波。顏色與波長有關(guān),不同波長的光呈現(xiàn)不同的顏色,隨著波長的減小,可見光的顏色依次為紅、橙、黃、綠、蘭、靛、紫多2視覺特性(1)色彩的視覺:是外界刺激導(dǎo)致人的視覺器官產(chǎn)生的感覺。常用亮度、色調(diào)、飽和度來進行描述;(2)視野范圍:左右視角180度,上下視角60度(3)視覺范圍:是指人眼所能感覺到的亮度范圍。人眼在平均亮度適中時,亮度上、下限之比為1000:1。亮暗感覺是相對的。因此并不反映景物實際亮度的電影和電視,卻能給人以真實的感覺。預(yù)備知識1(視覺與顏色)76預(yù)備知識2(色彩的三要素)(1)亮度:用來描述光刺激人眼所引起視覺的明暗度它與被觀察物體的發(fā)光強度有關(guān)。對于不發(fā)光的物體其亮度取決于反射光的大小。在彩色電視技術(shù)中,亮度所轉(zhuǎn)換的信號稱為亮度信號,它是電視要傳送的信號之(2)色調(diào):是人眼看一種或多種波長的光時所產(chǎn)生的色彩感覺,它反映顏色的種類。某物體的色調(diào)取決于它本身輻射的光譜成分。對于透光物體其色調(diào)由透射光的波長所決定。它也是電視信號中必須傳送的信號之(3)飽和度:表示色彩濃和淡的程度的物理量,它是按各種顏色混入白光的比例來表示的。飽和度越高顏色越濃,飽和度越低顏色越淺。預(yù)備知識2(色彩的三要素)77預(yù)備知識3(圖像在計算機中的表示-位圖概念)◆圖像:凡是能為人類視覺系統(tǒng)所感知的信息形式或人們心目中的有形想像統(tǒng)稱為圖像。無論是圖形、文字還是視頻等,最終都以圖像的形式出現(xiàn)的,但由于在計算機中對它們分別有不同的表示、處理和顯示方法,一般把它們看成不同的媒體,位圖圖像是一種最基本的表示形式。位圖圖像:是指在空間和亮度上已經(jīng)離散化了的圖像可以把一幅位圖圖像考慮為一個矩陣,矩陣中的任意元素對應(yīng)于圖像的一個點,而相應(yīng)的值對應(yīng)于該點的灰度(或顏色)等級,這個數(shù)字矩陣的元素就稱為像素,存放于顯示緩沖區(qū)中,與顯示器上的顯示點一一對應(yīng),故稱為位圖映射圖像簡稱位圖預(yù)備知識3(圖像在計算機中的表783.1彩色空間表示及其轉(zhuǎn)換采樣多媒體計算機處理圖像和視頻,首先把連續(xù)的圖像函數(shù)f(x,y)進行空間和幅值的離散化處理,空間連續(xù)坐標(biāo)(x,y)的離散化,叫做采樣;f(x,y)顏色的離散化,稱之為量化。兩種離散化結(jié)合在起,叫做數(shù)字化,離散化的結(jié)果稱之為數(shù)字圖像3.1彩色空間表示及其轉(zhuǎn)換791、采樣過程◆對連續(xù)的圖像函數(shù)f(沿x方向以等間隔Ax采樣,采樣點數(shù)為N,沿y方向以等間隔Ay采樣,采樣點數(shù)為得到一個N×N的矩陣f(m,n),為了達到由離散樣本以最小失真重建源圖的目的,采樣密度(即Ax和必須滿足惠特克卡切尼克夫香農(nóng)(WKs)采樣定采樣定理闡述了采樣間隔與f(xy)頻帶之間的依從關(guān)系,頻帶越窄,相應(yīng)的采樣頻率可以降低,當(dāng)采樣頻率是圖像變化頻率的兩倍時,就能夠由離散圖像數(shù)據(jù)無失真地重構(gòu)原圖。實際情況是空域圖像f(xy)一般為有限函數(shù),它的頻域帶寬不可能有限,卷積時混疊現(xiàn)象不可避免,因而用數(shù)字圖像表示連續(xù)圖像總會有失真。如下圖所示1、采樣過程80Q采樣過程圖例T:Tr廠iTILN×N矩陣Q采樣過程圖例812、量化過程量化是對每個離散點-像素的灰度或顏色樣本進行數(shù)字處理化處理。就是在樣本幅值動態(tài)范圍內(nèi)進行分層、取整、以正整數(shù)表示。例如一幅黑白灰度圖像,在計算機中灰度級以2的冪次方表示,即2m,m=8,7,6.3,2,1,對應(yīng)的灰度級為256,128,64,2,二級灰度構(gòu)成黑白圖像。通常由AD變換設(shè)備產(chǎn)生多級灰度。以保證有足夠的灰度層次2、量化過程823、三基色原理◆根據(jù)人眼對色光的敏感程度,選擇紅、綠、蘭三色光作為基色,它們可以按照不同比例可配成自然界常見的顏色光。也可以把它分解成紅種色光。這就基色原理?；倪x擇不惟一且相互獨立。任何一種顏色都不能由其他的兩種顏色合成三原色:(紅R、綠G、蘭B)或(品紅、綠、蘭)三原色的波長如下:紅:700m,綠:546.1mm,蘭:4358nm紅色+綠色=黃色紅色+藍色=品紅綠色+藍色=青色紅色+綠色+藍色=白色白光的亮度可用下式表示Y=0.299R+0.587G+0.114R(NTSC制式)Y=0.222R+0707G+0.071R(PAL制式)3、三基色原理83視頻信息的獲取與處理課件84視頻信息的獲取與處理課件85視頻信息的獲取與處理課件86視頻信息的獲取與處理課件87視頻信息的獲取與處理課件88視頻信息的獲取與處理課件89視頻信息的獲取與處理課件90視頻信息的獲取與處理課件91視頻信息的獲取與處理課件92視頻信息的獲取與處理課件93視頻信息的獲取與處理課件94視頻信息的獲取與處理課件95視頻信息的獲取與處理課件96視頻信息的獲取與處理課件97視頻信息的獲取與處理課件98視頻信息的獲取與處理課件99視頻信息的獲取與處理課件100視頻信息的獲取與處理課件101視頻信息的獲取與處理課件102視頻信息的獲取與處理課件103視頻信息的獲取與處理課件104視頻信息的獲取與處理課件105視頻信息的獲取與處理課件106視頻信息的獲取與處理課件107視頻信息的獲取與處理課件