数字图像处理 2 北京大学计算机研究所

1.2.3 图像的显示：局部显示
• 图像的局部显示 – 用蒙板实现图象的局部显示
• 用二值蒙板显示边缘不规则的局部区域 • 用8位蒙板显示透明、融合效果的局部区域
1.2.3 图像的显示：局部显示
1.2.3 图像的显示：局部显示
• 图象的局部刷新 – 通过局部失效事件，触发局部刷新 – 保存刷新数据
第二节 基本系统
• 1.2.4 图像的打印
– 打印机类型 – 打印机显色原理
1.2.4 图像的打印：打印机类型
• 喷墨打印机 • 激光打印机 • 热升华打印机 • 热蜡打印机 • 印刷机
– 数字印刷机 – 传统印刷机：平印、凹印、丝印
1.2.4 图像的打印：打印机类型
• 喷墨打印机 • 激光打印机 • 数字印刷机
– 实验结论
• 随着采样分辨率和灰度级的提高，主观质量也提高 • 对有大量细节的图象，质量对灰度级需求相应降低
1.2.1图像的数字化：统一的采样和量化
Gm
质量
• 曲线1：
– 细节较少的人脸图象
– 等同偏爱曲线按主观 质量递增的顺序被从 5 左向右排列
4
32
64
128 256 N
1.2.1图像的数字化：统一的采样和量化
第二节 基本系统
• 1.2.3 图像的显示
– 全局显示 – 局部显示
1.2.3 图像的显示：全局显示
• 图像显示的坐标空间 • 图象显示的时机与机制 • 图象显示的恢复与刷新
1.2.3 图像的显示：全局显示
• 图像显示的坐标空间 – 世界坐标系与显示窗口
视窗
0 世界坐标系
显示窗口
1.2.3 图像的显示：全局显示
• 大体积图像处理中的块缓冲区处理方式 – 行缓冲区、定长块缓冲区、不定长块缓冲
行缓冲区
定长块缓冲区
不定长块缓冲
1.2.2 图像的存储:处理中的图像存储
• 大体积图像处理中的文件映射处理方式
– 由操作系统和程序语言开发工具提供支持 – 存在的问题：存储空间的动态不可控性
实际内存
虚拟操作内存 实际数据存放在硬盘
I
第 一
– I亮度 ：取值0-1或0-100
节
SH
基
本
概
念
问题解答
1.2.3 图像的显示：Gama校正
• 显示器亮度变化的非线性
R=R GLeabharlann BaiduG B=B
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
1.2.4 图像的打印：打印机显色原理
• CMYK减色法 • 半色调（Halftone）
– 通过基本颜色细小色块的组合变化实现连续色 调的图象
• 网点（Screen） – 调幅网点：通过改变网点的大小 – 调频网点：通过改变单位面积中，相同大小网 点的出现次数
1.2.4 图像的打印：打印机显色原理
Gm
质量
• 曲线2：
细节中等多的摄影师图象
5
4
32
64
128 256 N
1.2.1图像的数字化：统一的采样和量化
质量
• 曲线3：
Gm
细节较多的球赛观众图像
5
4
32
64
128 256 N
1.2.1 图像的采样：非统一的采样和量化
• 非统一的图像的采样
– 在灰度级变化尖锐的区域，用细腻的采样，在 灰度级比较平滑的区域，用粗糙的采样
1.2.2 图像的存储：彩色图像的存储
• 按像素存储
• 按色面存储
1.2.2 图像的存储:处理中的图像存储
• 图像处理算法对存储缓冲区的不同处理模式 – 以像素为单位的处理，单缓冲区存储处理 – 行和子图为单位的处理，双缓冲存储处理
单缓冲区
原缓冲区
目标缓冲区
1.2.2 图像的存储:处理中的图像存储
原稿
1000DPI
1600DPI
1英寸
1000象素
1600象素
1.2.1图像的数字化：统一的采样和量化
为了计算机处理，图像函数f(x,y)在空间和 取值上必须数字化 • 图像的采样
– 空间坐标(x,y)的数字化被称为图像采样 – 确定水平和垂直方向上的像素个数N 、 M
M
N
1.2.1图像的数字化：统一的采样和量化
1.2.2 图像的存储：图像的存储体系
• 图像文件格式体系
– 互联网用：GIF、JPG、PNG – 印 刷 用：TIF、JPG、TAG 、PCX – 国际标准：TIF、JPG
• 图像存储体系
– 内存存储：处理时使用 – 硬盘存储：处理、备份时用（在线） – 备份存储：光盘、磁带（离线、近线） – 分级存储（HSM），网络存储（SAN/NAS)
• 图像采样的形式化定义
– 设Z表示整数集合
– 采样处理：将xy平面分配到一个网格上，且每一个网 格中心的坐标是一个笛卡儿乘积ZxZ的元素对，即所 有有序元素对(a,b)的集合，其中a和b属于整数集合Z
xy平面
(a,b)
1.2.1图像的数字化：统一的采样和量化
• 图像的量化
– 取值的数字化被称为图像灰度级量化 – 量化处理：将f 映射到Z的处理 – Z的最大取值，确定像素的灰度级数G = 2m， 如256 f
• 图象显示的时机与机制 – 事件驱动机制
• 局部失效事件 • 绘图事件
– 显示函数与显示事件
• 显示函数将图像的数据写入显示缓存 • 显示事件将缓存中的数据送到显示卡
1.2.3 图像的显示：全局显示
• 图象显示的恢复与刷新 – 恢复的必要性：
• Undo的需要 • 重显的需要
– 刷新的机制：
• 系统刷新——交互操作引发 • 主动刷新——函数调用引发
1.2.4 图像的打印：打印机显色原理
1.2.4 图像的打印：打印机显色原理
第一次 作业 颜色模型转换
• 将RGB图象转换为HSI图象 • 将所有像素的色调+30度 • 将结果转换为RGB图象显示
第
一 章
图像的颜色：HSI模型
数
字
图 象
• HSI模型——量化颜色三属性
基 础
– H色相 ：取值0-360 – S饱和度：取值0-1或0-100
1.2.1 图像的采样：非统一的采样和量化
• 非统一的图像的量化
– 在边界附近使用较少的灰度级。剩余的灰度级可用于 灰度级变化比较平滑的区域
– 避免或减少由于量化的太粗糙，在灰度级变化比较平 滑的区域出现假轮廓的现象
f
第二节 基本系统
• 1.2.2 图像的存储
– 图像的存储体系 – 彩色图像的存储 – 处理中的图像存储
1.2.1图像的数字化：统一的采样和量化
• 图像的形式化定义
– 设Z表示整数集合，R表示实数集合 – f(x,y)是数字图像：
（1）仅当(x,y) 是ZxZ中的整数， （2）并且f是给每一个坐标对(x,y)分配了一个 灰度值（该值出于R）的函数
1.2.1图像的数字化：统一的采样和量化
• 图像的采样与数字图象的质量
数字图像处理 2 北京 大学计算机研究所
1.2.1 图像的输入：图象输入设备
• 基于CCD光电耦器件的输入设备 – 摄像机、数字摄像机 – 数字相机 – 平板扫描仪
• 基于光电倍增管的输入设备 – 滚筒扫描仪
1.2.1 图像的输入：图象输入设备
• 扫描仪分辨率与扫描图象的大小
– 分辨率：单位长度上采样的像素个数：DPI(dot/inch)
265x180
133x90
66x45
33x22
1.2.1图像的数字化：统一的采样和量化
• 图像的量化与数字图象的质量
256灰度级
16灰度级
8灰度级
4灰度级
1.2.1图像的数字化：统一的采样和量化
• 一个好的近似图像，需要多少采样分辨率和灰度级 • 胡昂[1965]实验：
– 实验方法
• 选取一组细节多少不同的、不同N、M、G的图象 • 让观察者根据他们的主观质量感觉给这些图象排序