數(shù)字圖像處理及MATLAB實現(xiàn)2

數(shù)字圖像處理武漢理工大學(xué)信息學(xué)院第2章數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ)

(BasicsKnowledgeofDigitalImageProcessing)

2.1人類的視覺感知系統(tǒng)(VisualSystemofHumanBeings)

2.2數(shù)字圖像的基礎(chǔ)知識(BasicsofDigitalImage)

2.1人類的視覺感知系統(tǒng)

(VisualSystemofHumanBeings)

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)。

2.1.1視覺系統(tǒng)的基本構(gòu)造

(BasicStructureofVisualSystem)

基本構(gòu)造

圖2.1人眼橫截面簡圖

圖2.2圖像形成示意圖眼睛中圖像的形成

視覺過程圖2.3人的視覺過程的流圖2.1.2亮度適應(yīng)和鑒別

(IntensityAdaptionandIdentification)

圖光強度與主觀亮度的關(guān)系曲線Basicexperimentalsetupusedtocharacterizebrightnessdiscrimination圖2.5用于描述亮度辨別特性的基本實驗

TypicalWeberratioasafunctionofintensity

圖2.6作為強度函數(shù)的典型韋伯比Anexampleshowingthatperceivedbrightnessisnotasimplefunctionofintensity.圖2.7馬赫帶效應(yīng)示意圖Examplesofsimultaneouscontrast.圖2.8同時對比現(xiàn)象示意圖Alltheinnersquareshavethesameintensity,buttheyappearprogressivelydarkerasthebackgroundbecomeslighter.Somewell-knowopticalillusions圖2.9視覺錯覺圖例(a)opticalillusions圖2.9視覺錯覺圖例(b)opticalillusions圖2.9視覺錯覺圖例(c)2.2.1圖像的數(shù)字化及表達

(ImageDigitalizationandRepresentation)

圖像有單色與彩色、平面與立體、靜止與動態(tài)、自發(fā)光與反射（透射）等區(qū)別

任一幅圖像，根據(jù)它的光強度(亮度、密度或灰度)的空間分布，均可以用下面的函數(shù)形式來表達.Anexampleofthedigitalimageacquistionprocess2.10圖像數(shù)字化SamplingandQuantization（a）原圖像(b)取樣(c)量化(d)取樣和量化2.11圖像的采樣和量化Colorimageshave3valuesperpixel;monochromeimageshave1valueperpixel.

紅，綠，藍三分量強度分量2.12彩色圖像和單色圖像matrix數(shù)字圖像可以用矩陣的形式表示為：

2.2.2圖像的獲取

(ImageAcquisition)

圖像獲取即圖像的數(shù)字化過程，包括掃描、采樣和量化。圖像獲取設(shè)備由5個部分組成：采樣孔，掃描機構(gòu)，光傳感器，量化器和輸出存儲體。關(guān)鍵技術(shù)有：采樣——成像技術(shù)；量化——模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)。

Sampling圖像的采樣

圖2.13采樣示意圖

Sampling(a)正方形網(wǎng)格(b)正六角形網(wǎng)格

圖2.14采樣網(wǎng)格在抽樣時，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。

Sampling圖像的采樣圖2.15圖像的采樣示例Quantization

圖2