醫(yī)學圖像處理第二章數(shù)字圖像基礎課件

一個人最重要的是思想，每個人思想不同，因此人與人也各不相同。如果我了解你的思想，那我就能知道你是什么樣的人；如果想要改變自己的人生，那首先就要改變自己的思想?！鳡枴た突?1教學基本要求：2.1視覺感知要素；2.2圖像感知和獲??；2.3圖像取樣和量化；2.4像素間的一些基本關系；*2教學基本要求：*2教學基本要求：2.1視覺感知要素；2.2圖像感知和獲?。?.3圖像取樣和量化；2.4像素間的一些基本關系；*3教學基本要求：*3眼睛的形狀近似于一個圓球，平均直徑大約20mm有三層膜包圍著眼睛虹膜：2mm~8mm，其作用是控制入光量視網(wǎng)膜：圖像視覺，表面的光接收器分為兩類，即錐狀體和桿狀體。錐狀體數(shù)目600萬~700萬，負責顏色和細節(jié)識別，錐狀視覺又稱白晝視覺；桿狀體數(shù)目約7500萬~15000萬，無彩色感覺，稱夜視覺?？砂阎醒氚伎醋饕粋€1.5mm×1.5mm的方形傳感器陣列。*4眼睛的形狀近似于一個圓球，平均直徑大約20mm*4眼睛的晶狀體和普通光學透鏡之間的主要差別在于前者的適應性強。當晶狀體的折射能力由最小變到最大時，晶狀體的聚焦中心與視網(wǎng)膜間的距離由17mm縮小到14mm，因此可以很容易計算出圖像在視網(wǎng)膜成像的大小。(P29)*2.55mm5眼睛的晶狀體和普通光學透鏡之間的主要差別在于前者的適應性強。人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：“馬赫帶，MachBand”（P32）*6人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：*6人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：瞬時對比現(xiàn)象(P32)*7人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：*7人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺錯覺(P33)*8人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：*8人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺錯覺*9人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：*9人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺錯覺*10人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：*1人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺錯覺*11人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：*1人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺錯覺*12人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：*1人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺錯覺－柵格火花錯覺*13人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：*1人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺錯覺*14人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：*1人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺錯覺－埃斯切爾的不可能的盒子*15人眼的主觀亮度并非簡單的光強函數(shù)，下面是一些有趣的例子：*1教學基本要求：2.1視覺感知要素；2.2圖像感知和獲取；2.3圖像取樣和量化；2.4像素間的一些基本關系；*16教學基本要求：*16*17*17*傳感器原理：

通過對特殊類型檢測能源敏感的傳感器材料將輸入量轉變?yōu)殡妷?，傳感器的響應是輸出電壓波形。三種主要傳感器裝置單元成像傳感器：用單個傳感器獲取場景成像；線成像傳感器：用帶狀傳感器獲取場景成像；陣列成像傳感器：用傳感器陣列獲取場景成像18*傳感器原理：18*單元成像傳感器：如光敏二級管通過x-y方向二維運動來得到二維圖像。(P37)19*單元成像傳感器：如光敏二級管19*線成像傳感器：如平板掃描儀線性移動每增加一個單位輸出一個圖像行；只需一維運動就能得到二維圖像。(P38)20*線成像傳感器：如平板掃描儀20*陣列成像傳感器：如CCD（Charge-coupledDevice，電荷耦合元件）圖像傳感器。不需要運動就能形成圖像。21*陣列成像傳感器：如CCD（Charge-coupledD教學基本要求：2.1視覺感知要素；2.2圖像感知和獲?。?.3圖像取樣和量化；2.4像素間的一些基本關系；*22教學基本要求：*22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。采樣：是將在空間上連續(xù)的圖像轉換成離散的采樣點（即像素）集的操作。即：空間坐標的離散化。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換稱為圖像灰度的量化。即：灰度的離散化。*23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。*24*24*25*25采樣：Sampling，實際上采樣方式由產(chǎn)生圖像的傳感器裝置決定：P40量化：Quantization，由灰度級決定*26采樣：Sampling，實際上采樣方式由產(chǎn)生圖像的傳感器裝置采樣和量化的結果是一個實際矩陣。一幅有M行和N列的數(shù)字圖像表示如下：離散坐標用整數(shù)表示，原點的坐標值是（0,0）*27采樣和量化的結果是一個實際矩陣。一幅有M行和N列的數(shù)字圖像表*28*28數(shù)字圖像的質量在很大程序上取決于采樣和量化中所用的采樣數(shù)和灰度級?？臻g分辨率是圖像中可辨別的最小細節(jié)，采樣值是決定一幅圖像空間分辨率的主要參數(shù)?；叶确直媛手冈诨叶燃墑e中可分辨的最小變化，由量化的等級決定，灰度級通常是2的整數(shù)次冥。通常把大小為M×N，灰度為L級的數(shù)字圖像稱為空間分辨率為M×N像素、灰度級分辨率為L級的數(shù)字圖像。*29數(shù)字圖像的質量在很大程序上取決于采樣和量化中所用的采樣數(shù)和灰*1024*1024512*512256*256128*128643230*1024*1024512*512256*256128*121024*1024512*512256*256128*12864*6432*32311024*1024512*512256*256128*128小結：從上面的圖中我們可以看出，在圖像尺寸不變的情況下，空間分辨率高的圖像比空間分辨率低的圖像包含的像素多，像素點較小，因而圖像更清晰。如果圖像出現(xiàn)棋盤格則說明采樣數(shù)目不夠。*32小結：*32*33*33*256灰度級16灰度級8灰度級4灰度級34*256灰度級16灰度級8灰度級4灰度級34小結：從上面的圖中我們可以看出，在空間分辨率不變的情況下，灰度級高的圖像比灰度級低的圖像質量更好。如果圖像出現(xiàn)偽輪廓則說明灰度級數(shù)不夠。*35小結：*35當限定數(shù)字圖像的大小時,為了得到質量較好的圖像，一般可采用如下原則：對緩變的圖像，應該細量化，粗采樣，以避免假輪廓。對細節(jié)豐富的圖像，應細采樣，粗量化，以避免模糊。*36當限定數(shù)字圖像的大小時,為了得到質量較好的圖像，一般可采用放大－過采樣步驟一：創(chuàng)立新的像素位置（在原圖像上放一個虛構的柵格）步驟二：對新位置賦灰度值（兩種最常用的插值方法：最近鄰域插值、雙線性內插）*37放大－過采樣*37最近領域插值(x′,y′)點的灰度值等于離它最近的像素的灰度值；優(yōu)點：算法簡單、快捷缺點：存大較大誤差*(x,y)(x,y+1)(x+1,y)(x+1,y+1)(x′,y′)38最近領域插值*(x,y)(x,y+1)(x+1,y)(x+1雙線性內插*(x,y)(x,y+1)(x+1,y)(x+1,y+1)(x′,y′)39雙線性內插*(x,y)(x,y+1)(x+1,y)(x+1,縮小－欠采樣步驟同放大*40縮?。凡蓸?40整數(shù)倍放大可通過簡單的像素復制完成；*41整數(shù)倍放大*41整數(shù)倍縮小可通過簡單的像素刪除完成；*42整數(shù)倍縮小*42教學基本要求：2.1視覺感知要素；2.2圖像感知和獲??；2.3圖像取樣和量化；2.4像素間的一些基本關系；*43教學基本要求：*43如果一幅圖像用f(x,y)表示，特殊像素用小寫字母（p或q）表示：p的4鄰域

坐標為(x,y)的像素p有4個水平和垂直方向上的相鄰像素，坐標分別為：(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。*44如果一幅圖像用f(x,y)表示，特殊像素用小寫字母（p或p的4個對角鄰像素

坐標分別為：(x+1,y+1),(x-1,y-1),(x-1,y+1),(x-1,y-1)，用ND(p)表示。p的8鄰域N4(p)+ND(p)*45p的4個對角鄰像素*45為了確定兩個像素是否連通，必須確定（1）它們是否相鄰（2）它們的灰度值是否滿足特定的相似性準則。設V是用于定義鄰接性的灰度值集合。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。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。

*46為了確定兩個像素是否連通，必須確定（1）它們是否相鄰（2）m鄰接(又稱混合鄰接)：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。*47m鄰接(又稱混合鄰接)：如果q在N4(p)中，或者q在ND(從具有坐標(x,y)的像素p到具有坐標(s,t)的像素q的通路是特定的像素序列，其坐標為：并且像素(xi,yi)和(xi-1,yi-1)是鄰接的。有3種類型的通路：4通路、8通路、m通路*48從具有坐標(x,y)的像素p到具有坐標(s,t)的像素q的通隨堂練習：以下p-q通路各是什么通路？*49隨堂練習：以下p-q通路各是什么通路？*49給定2個像素p、q，坐標分別為(x，y)，(s，t)：歐氏距離根據(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。*50給定2個像素p、q，坐標分別為(x，y)，(s，t)：*50給定2個象素p、q，坐標分別為(x，y)，(s，t)：城區(qū)(city-block)距離，或稱D4距離

D4(p，q)=|x-s|+|y-t|

根據(jù)這個距離量度，與(x，y)的D4距離小于或等于某個值d的象素組成以(x，y)為中心的菱形。*51給定2個象素p、q，坐標分別為(x，y)，(s，t)：*51給定2個象素p、q，坐標分別為(x，y)，(s，t)：棋盤(chessboard)距離：或D8距離D8(p，q)=max(|x-s|