第二章數(shù)字圖像基礎(chǔ)

第二章數(shù)字圖像基礎(chǔ)

本章重點：圖像的獲取和感知；圖像的數(shù)字化；數(shù)字圖像的描述；連續(xù)圖像的數(shù)學(xué)描述數(shù)字圖像類型圖像文件格式圖像像素間的一些基本關(guān)系人類的視覺感知系統(tǒng)視覺是人類最高級的感知器官，所以，毫無疑問圖像在人類感知中扮演著重要角色。然而人類感知只限于電磁波譜的視覺波段，成像機(jī)器則可以覆蓋幾乎全部電磁波譜。研究圖像處理首先要了解人類的視覺感知系統(tǒng)。視覺系統(tǒng)的基本構(gòu)造基本構(gòu)造人眼橫截面簡圖

眼睛中圖像的形成

圖像形成示意圖視覺過程人的視覺過程的流圖亮度適應(yīng)和鑒別光強(qiáng)度與主觀亮度的關(guān)系曲線同時對比現(xiàn)象示意圖視覺錯覺圖例(a)視覺錯覺圖例(b)視覺錯覺圖例(c)圖像的獲取和感知

各類圖像都是由“照射”源和形成圖像的“場景”元素對光能的反射或吸收相結(jié)合而產(chǎn)生的。圖像的獲取和感知場景元素成像系統(tǒng)場景投影到圖像平面數(shù)字圖像獲取過程照射（能）源輸出（數(shù)字化后的）圖像簡單的圖像形成模型

當(dāng)用數(shù)學(xué)方法描述圖像信息時，通常著重考慮它的點的性質(zhì)。例如一副圖像可以被看作是空間各個坐標(biāo)點的結(jié)合。它的最普通的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：其中（x，y，z）是空間坐標(biāo)，λ是波長，t是時間，I是圖像強(qiáng)度。這樣一個表達(dá)式可以代表一副活動的、彩色的、立體圖像。簡單的圖像形成模型

當(dāng)研究的是靜止圖像時，則式（2-1）與時間t無關(guān)，當(dāng)研究的是單色圖像時，顯然與波長λ無關(guān)，對于平面圖像則與坐標(biāo)z無關(guān)。因此，對于靜止的平面的、單色的圖像來說其數(shù)學(xué)表達(dá)式可簡化為：簡單的圖像形成模型

式（2-2）說明，一副平面圖像可以用二維亮度函數(shù)來表示，當(dāng)一副圖像從物理過程產(chǎn)生時，它的值正比于物理源的輻射能量，因此，f(x,y)一定是非零和有限的，即：簡單的圖像形成模型

人們所感受到的圖像一般都是由物體反射的光組成的。函數(shù)f(x,y)可由兩個分量來表示：（1）入射到觀察場景的光源總量；（2）場景中物體反射光的總量。簡單的圖像形成模型

這兩個分量分別稱為入射分量和反射分量，如果用i(x,y)表示入射分量，用r(x,y)表示反射分量，兩個函數(shù)合并形成f(x,y),即：其中式（2-5）指出反射分量限制在0（全吸收）和1（全反射）之間，i(x,y)的性質(zhì)取決于照射源，而r（x,y）取決于成像物體的特性。在晴朗的白天，太陽在地球表面產(chǎn)生的照度超過90000lm/m2.在有云的情況下，這個數(shù)值下降到1000lm/m2。在晴朗的夜晚，滿月情況下大約為0.1lm/m2的照度。類似的，r(x,y)的某些典型值：黑天鵝絨為0.01，不銹鋼為0.65，白色墻為0.80.圖像的數(shù)字化大多數(shù)傳感器的輸出是連續(xù)電影波形，這些波形的幅度和空間特性都與感知的物理現(xiàn)象有關(guān)。為了產(chǎn)生一副數(shù)字圖像，需要把連續(xù)的感知數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。所謂的圖像數(shù)字化是指將模擬圖像經(jīng)過離散化之后，得到用數(shù)字表示的圖像。圖像的數(shù)字化取樣是將在空間上連續(xù)的圖像轉(zhuǎn)換成離散的取樣點（即像素）集的操作。由于圖像是二維分布的信息，所以取樣是在x軸和y軸兩個方向上進(jìn)行。取樣時的注意點是：取樣間隔的選取。取樣間隔取得不合適除了畫面出現(xiàn)馬賽克之外，還會發(fā)生頻率的混疊現(xiàn)象。圖像的數(shù)字化連續(xù)圖像沿從A到B的直線的掃描線圖像的數(shù)字化沿從A到B的直線的掃描線取樣圖像的數(shù)字化取樣示意圖圖像的取樣圖像的數(shù)字化量化是將各個像素所含的明暗信息離散化后，用數(shù)字來表示稱為圖像的量化，一般的量化值用整數(shù)來表示。充分考慮到人眼的識別能力之后，目前非特殊用途的圖像均為8bit量化，即用0~255描述“黑~白”。圖像的數(shù)字化量化量化圖像的數(shù)字化像素灰度級圖像的數(shù)字化過程圖像的數(shù)字化從圖像的頂點逐行執(zhí)行著一過程，則會產(chǎn)生一副二維數(shù)字圖像。數(shù)字圖像的質(zhì)量在很多程度上取決于取樣和量化中所用的取樣數(shù)和灰度級數(shù)。圖像的數(shù)字化分辨率

分辨率：是指映射到圖像平面上的單個像素的景物元素的尺寸。單位：像素/英寸，像素/厘米

或者是指要精確測量和再現(xiàn)一定尺寸的圖像所必需的像素個數(shù)。單位：像素*像素分辨率對圖像質(zhì)量的影響3空間分辨率和灰度分辨率

（1）空間分辨率：圖像空間中可分辨的最小細(xì)節(jié)。一般用單位長度上采樣的像素數(shù)目或單位長度上的線對數(shù)目表示。（2）灰度分辨率：圖像灰度級中可分辨的最小變化。一般用灰度級或比特數(shù)表示。（3）空間分辨率（圖像的采樣）與圖像質(zhì)量的關(guān)系注：所謂顏色或灰度級指黑白顯示器中顯示像素點的亮暗差別，在彩色顯示器中表現(xiàn)為顏色的不同，灰度級越多，圖像層次越清楚逼真?；叶仁窍鄬τ趩紊缘?，將亮度分成256恰好一個字節(jié)。純紅色是255級最高，不純的級別也就低了.

空間分辨率越高，圖像質(zhì)量越好；空間分辨率越低，圖像質(zhì)量越差，會出現(xiàn)棋盤模式。圖像的數(shù)字化圖像的數(shù)字化空間和灰度級分辨率

取樣值是決定一副圖像空間分辨率的主要參數(shù)，空間分辨率是圖像中可辨別的最新細(xì)節(jié)?；叶燃壏直媛适侵冈诨叶燃墑e中可分辨的最小變化，由于硬件方面的要求，灰度級數(shù)通常是2的整數(shù)冪。

圖像的數(shù)字化在取樣時，若橫向的像素數(shù)（列數(shù)）為M，縱向的像素數(shù)（行數(shù)）為N，則圖像總像素數(shù)為M*N個像素。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)量差，嚴(yán)重時出現(xiàn)馬賽克效應(yīng)；采樣間隔越小，所得圖像像素數(shù)越多，空間分辨率高，圖像質(zhì)量好，但數(shù)據(jù)量大。

圖像的數(shù)字化圖像的取樣示例圖像的采樣圖像的數(shù)字化量化等級越多，所得圖像層次越豐富，灰度分辨率高，圖像質(zhì)量好，但數(shù)據(jù)量大；量化等級越少，圖像層次欠豐富，灰度分辨率低，會出現(xiàn)假輪廓現(xiàn)象，圖像質(zhì)量變差，但數(shù)據(jù)量小.

圖像的數(shù)字化圖像的量化示例圖像的量化圖像的數(shù)字化一般，當(dāng)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如下原則：（1）對緩變的圖像，應(yīng)該細(xì)量化，粗采樣，以避免假輪廓。（2）對細(xì)節(jié)豐富的圖像，應(yīng)細(xì)采樣，粗量化，以避免模糊（混疊）。

圖像的數(shù)字化

對于彩色圖像，是按照顏色成分——紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）分別采樣和量化的。若各種顏色成分均按8bit量化，即每種顏色量級別是256，則可以處理256×256×256=16777216種顏色。數(shù)字圖像描述黑白圖像

是指圖像的每個像素只能是黑或者白，沒有中間的過渡，故又稱為２值圖像。2值圖像的像素值為0、1。數(shù)字圖像描述灰度圖像

灰度圖像是指每個像素的信息由一個量化的灰度級來描述的圖像，沒有彩色信息?；叶葓D像描述示例灰度級對圖像的影響數(shù)字圖像描述彩色圖像

彩色圖像是指每個像素的信息由RGB三原色構(gòu)成的圖像，其中RBG是由不同的灰度級來描述的。

線成像傳感器，如線CCD、平板掃描儀等。

只需一維掃描，就能形成二維圖像。

陣列成像傳感器，如面CCD等。

不需要掃描，就能形成二維圖像。

圖像取樣與量化1基本概念

（1）圖像數(shù)字化：將模擬圖像經(jīng)過離散化之后，得到用數(shù)字表示的圖像。圖像的數(shù)字化包括采樣和量化兩個過程。（2）采樣：是將在空間上連續(xù)的圖像轉(zhuǎn)換成離散的采樣點（即像素）集的操作。即：空間坐標(biāo)的離散化。

（3）量化：把采樣后所得的各像素的灰度值從模擬量到離散量的轉(zhuǎn)換稱為圖像灰度的量化。即：灰度的離散化。數(shù)字圖像的表示取樣和量化的結(jié)果是一個矩陣一幅連續(xù)圖像f(x,y)被取樣，則產(chǎn)生的數(shù)字圖像有M行和N列。坐標(biāo)(x,y)的值變成離散值，通常對這些離散坐標(biāo)采用整數(shù)表示：數(shù)字圖像的表示在很多書籍中，圖像原點定義在(x,y)=(0,0)處，沿圖像第一行坐標(biāo)為(x,y)=(0,1)注意：符號(0,1)用來表示沿第一行的第二個取值，而不表示圖像在取樣時的實際物理坐標(biāo)。x的范圍從0到M-1，y的范圍從0到N-1數(shù)字圖像的表示原點一個像素數(shù)字圖像的表示一幅行數(shù)為M、列數(shù)為N的圖像大小為M×N的矩陣形式為：

其中矩陣中的每個元素代表一個像素，表達(dá)式的右側(cè)定義了一幅數(shù)字圖像。

數(shù)字圖像的表示假定圖像尺寸為M、N，每個像素所具有的離散灰度級數(shù)為G這些量分別取為2的整數(shù)冪m，n，k，即M=2m，

N=2n，G=2k則存儲這幅圖像所需的位數(shù)是：數(shù)字圖像的表示如果圖像是正方形，即M=N當(dāng)一副圖像有2k灰度級時，實際上通常稱該圖像為k比特圖像。如，一幅圖像有256可能的灰度級稱為8比特圖像。

數(shù)字圖像類型

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。

1矢量圖

（1）矢量圖的表示方法是用一系列繪圖指令來表示一幅圖。這種方法的本質(zhì)是用數(shù)學(xué)(更準(zhǔn)確地說是幾何學(xué))公式描述一幅圖像。

（2）

矢量圖的優(yōu)點：

A、它的文件數(shù)據(jù)量很?。?/p>

B、圖像質(zhì)量與分辨率無關(guān)，這意味著無論將圖像放大或縮小了多少次，圖像總是以顯示設(shè)備允許的最大清晰度顯示。（3）矢量圖的缺點：不易制作色調(diào)豐富或色彩變化太多的圖像，繪出來的圖像不是很逼真，同時也不易在不同的軟件間交換文件。2位圖

是通過許多像素點表示一幅圖像，每個像素具有顏色屬性和位置屬性。位圖的優(yōu)缺點：與矢量圖正好相反。位圖又可以分成如下四種：二值圖像（binaryimage)、灰度圖像(gray-scaleimage)、索引顏色圖像(indexcolorimage)和真彩色圖像（truecolorimage）。

3.二值圖像只有黑白兩種顏色。

4.灰度圖像在灰度圖像中，像素灰度級一般用8bit表示，所以每個像素都是介于黑色（0）和白色（255）之間的256（28=256）種灰度中的一種。

5.真彩色圖像每一個像素由紅、綠和藍(lán)三個字節(jié)組成，每個字節(jié)為8bit，表示0到255之間的不同的亮度值，這三個字節(jié)組合可以產(chǎn)生1670萬種不同的顏色。6.索引圖像在RGB真彩色出現(xiàn)之前，由于技術(shù)上的原因，計算機(jī)在處理時并沒有達(dá)到每像素24位的真彩色水平，為此人們創(chuàng)造了索引顏色。在索引顏色（也稱為映射顏色）模式下，顏色都是預(yù)先定義的，并且可供選用的一組顏色也很有限，索引顏色的圖像最多只能顯示256種顏色。

圖像文件格式

數(shù)字圖像有多種存儲格式，每種格式一般由不同的開發(fā)商支持。因此，要進(jìn)行圖像處理，必須了解圖像文件的格式，即圖像文件的數(shù)據(jù)構(gòu)成。每一種圖像文件均有一個文件頭，在文件頭之后才是圖像數(shù)據(jù)。1BMP圖像文件格式

BMP文件的數(shù)據(jù)按照從文件頭開始的先后順序分為四個部分：?bmp文件頭(bmpfileheader)：提供文件的格式、大小等信息?位圖信息頭(bitmapinformation)：提供圖像數(shù)據(jù)的尺寸、位平面數(shù)、壓縮方式、顏色索引等信息?調(diào)色板(colorpalette)：可選，如使用索引來表示圖像，調(diào)色板就是索引與其對應(yīng)的顏色的映射表?位圖數(shù)據(jù)(bitmapdata)：就是圖像數(shù)據(jù)^_^bmp文件頭

Windows為bmp文件頭定義了如下結(jié)構(gòu)體：typedefstructtagBITMAPFILEHEADER

{

UINT16bfType;//文件類型，在WINDOWS系統(tǒng)中為“BM”

DWORDbfSize;//文件大小

UINT16bfReserved1;//保留字

UINT16bfReserved2;//保留字

DWORDbfOffBits;//從文件頭到實際位圖的偏移字節(jié)數(shù)

}BITMAPFILEHEADER;bmp文件頭位圖信息頭BMP位圖信息頭結(jié)構(gòu)主要用于說明位圖的尺寸、壓縮類型等重要信息。其結(jié)構(gòu)如下：typedefstructtagBITMAPINFOHEADER{DWORDbiSize;//本結(jié)構(gòu)所占字節(jié)數(shù)，實際上該結(jié)構(gòu)占用40個字節(jié)，但Windows每次還是需要您親自添上LONGbiWidth;//位圖的寬度，單位為像素LONGbiHeight;//位圖的高度，單位為像素WORDbiPlanes;//目標(biāo)設(shè)備的平面數(shù)，約定必須為1WORDbiBitCount//每個像素所需的位數(shù)，必須是1（雙色）、4（16色）、8（256色）、24（真彩色）或32（32位真彩）之一DWORDbiCompression;//位圖壓縮類型，必須是0（不壓縮）、1（BI_RLE8壓縮類型）或2（BI_RLE4壓縮類型）之一DWORDbiSizeImage;//位圖的大小，以字節(jié)為單位，對于BI_RGB必須設(shè)置為0，對于壓縮文件請參考MSDNLONGbiXPelsPerMeter;//水平分辨率，每米像素數(shù)，一般不用關(guān)心，設(shè)為0LONGbiYPelsPerMeter;//垂直分辨率，每米像素數(shù)，一般不用關(guān)心，設(shè)為0DWORDbiClrUsed;//位圖實際使用的顏色表中的顏色數(shù)，一般不用關(guān)心，設(shè)為0DWORDbiClrImportant;//位圖顯示過程中重要的顏色數(shù)，一般不用關(guān)心，設(shè)為0}BITMAPINFOHEADER；該結(jié)構(gòu)占據(jù)40個字節(jié)。BMP的調(diào)色板結(jié)構(gòu)，或叫色彩表下面的數(shù)據(jù)就是調(diào)色板了。前面也已經(jīng)提過，調(diào)色板其實是一張映射表，標(biāo)識顏色索引號與其代表的顏色的對應(yīng)關(guān)系。它在文件中的布局就像一個二維數(shù)組palette[N][4],其中N表示總的顏色索引數(shù)，每行的四個元素分別表示該索引對應(yīng)的B、G、R和Alpha的值，每個分量占一個字節(jié)。如不設(shè)透明通道時，Alpha為0。因為前面知道，本圖有256個顏色索引，因此N=256。索引號就是所在行的行號，對應(yīng)的顏色就是所在行的四個元素。索引：(藍(lán)，綠，紅，Alpha)0號：(fe，fa，fd，00)1號：(fd，f3，fc，00)2號：(f4，f3，fc，00)3號：(fc，f2，f4，00)4號：(f6，f2，f2，00)5號：(fb，f9，f6，00)等等。一共有256種顏色，每個顏色占用4個字節(jié)，就是一共1024個字節(jié)，再加上前面的文件信息頭和位圖信息頭的54個字節(jié)加起來一共是1078個字節(jié)。也就是說在位圖數(shù)據(jù)出現(xiàn)之前一共有1078個字節(jié)，與我們在文件信息頭得到的信息：文件頭到文圖數(shù)據(jù)區(qū)的偏移為1078個字節(jié)一致！位圖數(shù)據(jù)下面就是位圖數(shù)據(jù)了，每個像素占一個字節(jié)，取得這個字節(jié)后，以該字節(jié)為索引查詢相應(yīng)的顏色，并顯示到相應(yīng)的顯示設(shè)備上就可以了。注意：由于位圖信息頭中的圖像高度是正數(shù)，所以位圖數(shù)據(jù)在文件中的排列順序是從左下角到右上角，以行為主序排列的如果圖像是24位或是32位數(shù)據(jù)的位圖的話，位圖數(shù)據(jù)區(qū)就不是索引而是實際的像素值了。下面說明一下，此時位圖數(shù)據(jù)區(qū)的每個像素的RGB顏色陣列排布：24位RGB按照BGR的順序來存儲每個像素的各顏色通道的值，一個像素的所有顏色分量值都存完后才存下一個下一個像素，不進(jìn)行交織存儲。32位數(shù)據(jù)按照BGRA的順序存儲，其余與24位位圖的方式一樣。對齊規(guī)則講完了像素的排列規(guī)則以及各像素的顏色分量的排列規(guī)則，最后我們談?wù)剶?shù)據(jù)的對齊規(guī)則。我們知道Windows默認(rèn)的掃描的最小單位是4字節(jié)，如果數(shù)據(jù)對齊滿足這個值的話對于數(shù)據(jù)的獲取速度等都是有很大的增益的。因此，BMP圖像順應(yīng)了這個要求，要求每行的數(shù)據(jù)的長度必須是4的倍數(shù)，如果不夠需要進(jìn)行比特填充（以0填充），這樣可以達(dá)到按行的快速存取。這時，位圖數(shù)據(jù)區(qū)的大小就未必是圖片寬×每像素字節(jié)數(shù)×圖片高能表示的了，因為每行可能還需要進(jìn)行比特填充。填充后的每行的字節(jié)數(shù)為：

，其中BPP（BitsPerPixel）為每像素的比特數(shù)。2.TIF圖像文件格式標(biāo)記圖像文件格式TIF(TagImageFileFormat)，它是現(xiàn)存圖像文件格式中最復(fù)雜的一種，它提供存儲各種信息的完備的手段，可以存儲專門的信息而不違反格式宗旨，是目前流行的圖像文件交換標(biāo)準(zhǔn)之一。3.GIF圖像文件格式

CompuServe開發(fā)的圖形交換文件格式GIF（GraphicsInterchangeFormat），目的是在不同的系統(tǒng)平臺上交流和傳輸圖像。它是在Web及其他聯(lián)機(jī)服務(wù)上常用的一種文件格式，用于超文本標(biāo)記語言(HTML)文檔中的索引顏色圖像。4.JPEG圖像格式

JPEG(JointPhotographer’sExpertsGroup)格式即聯(lián)合圖像專家組,是由ISO和CCITT為靜態(tài)圖像所建立的第一個國際數(shù)字圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，主要是為了解決專業(yè)攝影師所遇到的圖像信息過于龐大的問題。由于JPEG的高壓縮比和良好的圖像質(zhì)量，使得它廣泛應(yīng)用于多媒體和網(wǎng)絡(luò)程序中。JPEG和GIF成為HTML語法選用的圖像格式。

像素間的一些基本關(guān)系領(lǐng)域

設(shè)位于坐標(biāo)(x,y)的一個像素p有4個水平和垂直的相鄰像素，其坐標(biāo)由為：這個像素集稱為p的4鄰域，用N4(p)表示。p的4個對角像素有如下坐標(biāo)：并用ND(p)表示，與4個鄰域點一起，這些點稱為p的

8鄰域，用N8(p)表示。像素間的一些基本關(guān)系連通性為了確定兩個像素是否連通，必須確定它們是否相鄰及它們的灰度是否滿足特定的相似性準(zhǔn)則（或者說，它們的灰度值是否相等）。

像素間的一些基本關(guān)系令V是用于定義鄰接性的灰度值集合?？紤]三種類型的鄰接性：（a）4鄰接：如果q在N4(p)集中，具有v中數(shù)值的兩個像素p和q是4鄰接的。（b）8鄰接：如果q在N8(p)集中，則具有中數(shù)值的兩個像素p和q是8鄰接的。（c）m鄰接（混合鄰接）：如果(I)q在N4(p)集中，或者(II)q在N4(p)中且集合N4(p)∩N4(q)沒有v值的像素。則具有v值的像素p和q是鄰接的。

圖像像素間的一些基本關(guān)系1相鄰像素

（1）p的4鄰域坐標(biāo)為(x,y)的像素p有4個水平和垂直的相鄰像素，坐標(biāo)分別為:(x+1,y),(x-1,y),(x,y+1),(x,y-1)，這個像素集稱為p的4鄰域，用N4(p)表示。

（2）p的4個對角鄰像素坐標(biāo)分別為:(x+1,y+1),(x-1,y-1),(x-1,y+1),(x-1,y-1)，用ND(p)表示。

（3）p的8鄰域

N4(p)+

ND(p)?！铍S堂練習(xí)：

4鄰域、對角鄰域、8鄰域2

鄰接性、連通性

（1）鄰接性

V是具有特定相似性準(zhǔn)則的灰度值集合。（解釋）

A、4鄰接：如果q在N4(p)中，具有V中數(shù)值的兩個像素p和q是4鄰接的。

B、8鄰接：如果q在N8(p)中，具有V中數(shù)值的兩個像素p和q是8鄰接的。

C、m鄰接：如果q在N4(p)中，或者q在ND(p)中且集合N4(p)∩N4(q)沒有V值的像素，則具有V值的像素p和q是m鄰接的。

混合鄰接的引入是為了消除采用8鄰接常常發(fā)生的二義性。011010001011010001011010001

（2）連通性從具有坐標(biāo)(x,y)的像素p到具有坐標(biāo)(s,t)的像素q的通路特定像素序列，其坐標(biāo)為：并且像素(xi,yi)和(xi-1,yi-1)是鄰接的。

4通路

8通路

m通路0000001000010000000000010000000010110000010010110010001000111001000010011100010000001110000000000000隨堂練習(xí)：

連通設(shè)p和q是1個圖象子集S中的2個象素，那么如果存在1條完全由在S中的象素組成的從p到q的通路，那么就稱p在S中與q相連通的。。0000000000000000000000010000000011110000011110110011111001111111001110011101110000000110000000000000

（3）距離度量A、距離度量函數(shù)定義給定3個象素p,q,z，坐標(biāo)分別為(x，y)，(s，t)，(v，w)，如果下列條件滿足，則D是距離度量函數(shù)：

(1)D(p,q)≥0(D(p,q)=0當(dāng)且僅當(dāng)p=q)

(2)D(p,q)=D(q,p)

(3)D(p,z)≤D(p,q)+D(q,z)；

B、明考夫斯基距離C、歐氏(Euclidean)距離：模為2的距離根據(jù)這個距離量度，與(x，y)的距離小于或等于某個值d的象素都包括在以(x，y)為中心以d為半徑的圓中。

D、城區(qū)(city-block)距離：模為1的距離,或D4距離