第二章图像技术基础
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人 ：通过色调、饱和度和亮度来定义颜色 ； 显示设备：用红、绿和蓝磷光体的发光量来描述颜 色； 打印或者印刷设备：用青色、品红色、黄色和黑色 的反射和吸收来产生指定的颜色。
2020/7/10
主题3：彩色图像描述方法-RGB颜色空间
红色+绿色=黄色 红色+蓝色=品红 绿色+蓝色=青色 红色+绿色+蓝色=白色
2020/7/10
P q
主题5：图像的邻域及连通性-像素的连通性
0000000 0011100 0100010 0100010 0100010 0011100 0000000
4连通 4个4连通线段间不连通
2020/7/10
0000000 0011100 0100010 0100010 0100010 0011100 0000000
(1) 如果要利用一个波特率为56kbps的信道来传输 一幅大小为1024×1024、256级灰度的数字图像 需要多长时间？
(2) 如果是用波特率为750kbps的信道来传输上述 图像，所需时间又是多少？
(3) 如果要传输的图像是512×512的真彩色图像( 颜20色20/7/1数0 目是32bit)，则分别在上面两种信道下传
圆周表示色调
主题3：彩色图像描述方法-HSV空 间
• 饱和度 (saturation)是颜色的纯洁性，可用来 区别颜色的深浅。
• 纯光谱色是完全饱和的，随着白光的加入， 饱和度逐渐减少，颜色变淡。
半径大小表示 饱和度的深浅
2020/7/10
主题3：彩色图像描述方法-HSV空 间
• 明度/亮度(V)：颜色的光强度，表示颜色的 明亮程度。
垂直轴表示 明度 或亮度
2020/7/10
主题4：图像的矩阵表示方法
N个像素
M
f0,0 f0,1 f0,N1
个 像 素
像素
[
f
(i,
j)]MN
f1,0
f1,1
fM1,0 fM1,N1
编程读取一幅图像的数据
2020/7/10
练习题
在串行通信中，常用波特率描述传输的速率，它被 定义为每秒传输的数据比特数。串行通信中，数 据传输的单位是帧，也称字符。假如一帧数据由 一个起始比特位、8个信息比特位和一个结束比 特位构成，请问：
2020/7/10
第二章 图像技术基础
• 主题1:黑白图像描述方法 • 主题2:灰度图像描述方法 • 主题3:彩色图像描述方法 • 主题4:图像的矩阵表示方法 • 主题5:像素的邻域及连通性 • 主题6:像素间的距离计算方法 • 主题7:调色板 • 主题8: BMP文件格式
2020/7/10
主题1：黑白图像描述方法
3
3
3333333
323
2.8 2.2 2 2.2 2.8
3222223
32123
2.2 1.4 1 1.4 2.2
3211123
3210123
32 1 0 1 2 3
3210123
32123 323
3 2020/7/10
2.2 1.4 1 1.4 2.2 2.8 2.2 2 2.2 2.8
R--Red，红 C--Cyan，青
2020/7/10
B--Blue，蓝 M--Magenta，品红
G--Green，绿 Y--Yellow，黄
主题3：彩色图像描述方法-HSV 空间
• 色调(hue) ，又称为色相，指颜色的外观， 由光谱中的波长决定，用于区别颜色的名称 或颜色的种类。
2020/7/10
• 只有黑白两种颜色的图象 ，图象的每个像素只能是 黑或者白，没有中间的过 渡。
• 像素值只能为0和1，每个 像素值用1bit存储。
• 例一幅640*480像素的黑 白图像，占据 640*480*1bit=37.5KB存储 空间
2020/7/10
6
2
主题2：灰度图像描述方法
• 指每个像素的信息由一个 量化的灰度级来描述，只 有亮度信息，没有颜色信 息。
练习题答案
• (1) 1024×1024×8b÷8×(1+8+1) ÷56kb • (2) 1024×1024×8b÷8×(1+8+1)
÷750kb • (3) 512×512×32b÷8×(1+8+1) ÷56kb • (4) 512×512×32b÷8×(1+8+1) ÷750kb
2020/7/10
主题5：图像的邻域及连通性-像素的连通性
• 连通条件：
（1）ຫໍສະໝຸດ Baidu个像素的位置在某种意义上是否相邻
（2） 两个像素的灰度值是否满足某种特定的相
4-连似通准：则对于具有值V
的像素p和q，如果q在 集合N4（p）中，则称
pq
这两个像素是4-连通的
8-连通：对于具有值V的像素p和q， 如果q在集合N8（p）中，则称这两 个像素是8-连通的
主题5：图像的邻域及 连通性
4-邻域
r rP r
r
(m-1,n) (m,n-1) (m,n) (m,n+1)
(m+1,n)
8-邻域
2020/7/10
ss s sP s sss
(m-1,n-1) (m-1,n) (m-1,n+1) (m,n-1) (m,n) (m,n+1) (m+1,n-1) (m+1,n) (m+1,n+1)
• 人眼对灰度的分辨能2力6 一 般不超过26 级，所以一个 像素用一个字节表示其灰 度值就足够了，灰度级为 256级，每个像素是0-255 之间的任何一个值。
• 例：一幅分辨率为 20260/74/100*480像素、灰度级为
主题3：彩色图像描述方法
彩色图像的表示与所采用的彩色空间，即彩色 的表示模型有关。同一幅彩色图像如果采用不同的 彩色空间表示，对其描述会有不同。
距离 最短。 2020/7/10
主题6：像素间的距离计 算方法
模1(街区)距离： D 4(p,q)xsyt
模2(欧几里德)距离：D E (p ,q ) [x ( s ) 2 (y t) 2 ] 1 2 模∞(棋盘)距离： D 8(p ,q)mx as x ,y (t)
例：与(x,y)的距离小于或等于3的像素：
8连通
一个8连通构成的闭合环
主题6：像素间的距离计算方法
给定3个像素p,q,r，坐标分别为(x,y),(s,t), (u,v)，D是距离函数，如果满足下列条件： （1）D(p,q) ≥0(D(p,q)=0当且仅当p=q),两点间
的距 离大于等于0；
（2）D(p,q)=D(q,p)，距离与方向无关。 （3）D(p,r) ≤ D(p,q)+ D(q,r)，两点之间的直线
2020/7/10
主题3：彩色图像描述方法-RGB颜色空间
红色+绿色=黄色 红色+蓝色=品红 绿色+蓝色=青色 红色+绿色+蓝色=白色
2020/7/10
P q
主题5：图像的邻域及连通性-像素的连通性
0000000 0011100 0100010 0100010 0100010 0011100 0000000
4连通 4个4连通线段间不连通
2020/7/10
0000000 0011100 0100010 0100010 0100010 0011100 0000000
(1) 如果要利用一个波特率为56kbps的信道来传输 一幅大小为1024×1024、256级灰度的数字图像 需要多长时间？
(2) 如果是用波特率为750kbps的信道来传输上述 图像，所需时间又是多少？
(3) 如果要传输的图像是512×512的真彩色图像( 颜20色20/7/1数0 目是32bit)，则分别在上面两种信道下传
圆周表示色调
主题3：彩色图像描述方法-HSV空 间
• 饱和度 (saturation)是颜色的纯洁性，可用来 区别颜色的深浅。
• 纯光谱色是完全饱和的，随着白光的加入， 饱和度逐渐减少，颜色变淡。
半径大小表示 饱和度的深浅
2020/7/10
主题3：彩色图像描述方法-HSV空 间
• 明度/亮度(V)：颜色的光强度，表示颜色的 明亮程度。
垂直轴表示 明度 或亮度
2020/7/10
主题4：图像的矩阵表示方法
N个像素
M
f0,0 f0,1 f0,N1
个 像 素
像素
[
f
(i,
j)]MN
f1,0
f1,1
fM1,0 fM1,N1
编程读取一幅图像的数据
2020/7/10
练习题
在串行通信中，常用波特率描述传输的速率，它被 定义为每秒传输的数据比特数。串行通信中，数 据传输的单位是帧，也称字符。假如一帧数据由 一个起始比特位、8个信息比特位和一个结束比 特位构成，请问：
2020/7/10
第二章 图像技术基础
• 主题1:黑白图像描述方法 • 主题2:灰度图像描述方法 • 主题3:彩色图像描述方法 • 主题4:图像的矩阵表示方法 • 主题5:像素的邻域及连通性 • 主题6:像素间的距离计算方法 • 主题7:调色板 • 主题8: BMP文件格式
2020/7/10
主题1：黑白图像描述方法
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2.8 2.2 2 2.2 2.8
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2.2 1.4 1 1.4 2.2 2.8 2.2 2 2.2 2.8
R--Red，红 C--Cyan，青
2020/7/10
B--Blue，蓝 M--Magenta，品红
G--Green，绿 Y--Yellow，黄
主题3：彩色图像描述方法-HSV 空间
• 色调(hue) ，又称为色相，指颜色的外观， 由光谱中的波长决定，用于区别颜色的名称 或颜色的种类。
2020/7/10
• 只有黑白两种颜色的图象 ，图象的每个像素只能是 黑或者白，没有中间的过 渡。
• 像素值只能为0和1，每个 像素值用1bit存储。
• 例一幅640*480像素的黑 白图像，占据 640*480*1bit=37.5KB存储 空间
2020/7/10
6
2
主题2：灰度图像描述方法
• 指每个像素的信息由一个 量化的灰度级来描述，只 有亮度信息，没有颜色信 息。
练习题答案
• (1) 1024×1024×8b÷8×(1+8+1) ÷56kb • (2) 1024×1024×8b÷8×(1+8+1)
÷750kb • (3) 512×512×32b÷8×(1+8+1) ÷56kb • (4) 512×512×32b÷8×(1+8+1) ÷750kb
2020/7/10
主题5：图像的邻域及连通性-像素的连通性
• 连通条件：
（1）ຫໍສະໝຸດ Baidu个像素的位置在某种意义上是否相邻
（2） 两个像素的灰度值是否满足某种特定的相
4-连似通准：则对于具有值V
的像素p和q，如果q在 集合N4（p）中，则称
pq
这两个像素是4-连通的
8-连通：对于具有值V的像素p和q， 如果q在集合N8（p）中，则称这两 个像素是8-连通的
主题5：图像的邻域及 连通性
4-邻域
r rP r
r
(m-1,n) (m,n-1) (m,n) (m,n+1)
(m+1,n)
8-邻域
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ss s sP s sss
(m-1,n-1) (m-1,n) (m-1,n+1) (m,n-1) (m,n) (m,n+1) (m+1,n-1) (m+1,n) (m+1,n+1)
• 人眼对灰度的分辨能2力6 一 般不超过26 级，所以一个 像素用一个字节表示其灰 度值就足够了，灰度级为 256级，每个像素是0-255 之间的任何一个值。
• 例：一幅分辨率为 20260/74/100*480像素、灰度级为
主题3：彩色图像描述方法
彩色图像的表示与所采用的彩色空间，即彩色 的表示模型有关。同一幅彩色图像如果采用不同的 彩色空间表示，对其描述会有不同。
距离 最短。 2020/7/10
主题6：像素间的距离计 算方法
模1(街区)距离： D 4(p,q)xsyt
模2(欧几里德)距离：D E (p ,q ) [x ( s ) 2 (y t) 2 ] 1 2 模∞(棋盘)距离： D 8(p ,q)mx as x ,y (t)
例：与(x,y)的距离小于或等于3的像素：
8连通
一个8连通构成的闭合环
主题6：像素间的距离计算方法
给定3个像素p,q,r，坐标分别为(x,y),(s,t), (u,v)，D是距离函数，如果满足下列条件： （1）D(p,q) ≥0(D(p,q)=0当且仅当p=q),两点间
的距 离大于等于0；
（2）D(p,q)=D(q,p)，距离与方向无关。 （3）D(p,r) ≤ D(p,q)+ D(q,r)，两点之间的直线