图形图像处理第二章

度正比于图像亮度的实际精确程度，图像数字 化设备的线性度是一个重要的性能指标，非线 性的数字化器会影响后续处理的有效性。
第二章 数字图像处理基础
图像数字化器的类型
主要包括:

数码相机 胶片扫描仪
第二章 数字图像处理基础
二. 图像数字化器的组成
主要包括:

人工光源 光传感器 扫描装置
第二章 数字图像处理基础
第二章 数字图像处理基础
一、图像数字化器
图像数字化器的功能组件 图像数字化器的性能 图像数字化器的类型
第二章 数字图像处理基础
图像数字化器的功能组件
采样孔：使图像数字化器能不受图像其他部分的影响，
而在整幅图像中扫描特定的独立像素单元 ； 扫描器件：使采样孔以预先确定的方式在图像上移动， 按照顺序依次扫描图像的每一个像素； 光传感器：测量每一像素的亮度，将光亮度转化为电流 或电压信号； 量化器：将传感器输出的连续值转化为整数值； 输出介质：将量化的灰度值以适当的格式存储。
第二章 数字图像处理基础
扫描仪各部分的功能
4．光电转换部分：是指扫描仪内部的主板，它是一 块安置有各种电子元件的印刷电路板。它是扫描仪 的控制系统，在扫描仪扫描过程中，它主要完成CCD 信号的输入处理，以及对步进电机的控制， 5．机械传动装置：主要包括步进电机、驱动皮带、 滑动导轨和齿轮组。
第二章 数字图像处理基础
第二章 数字图像处理基础
四. 常用图像数字化设备
数字相机 扫描仪 数字摄像机
第二章 数字图像处理基础
数码相机的组成
镜头 数字相机前面板 CCD（电荷藕合器件 ） A/D（模/数转换器） MPU（微处理器） 内置存储器 LCD（液晶显示器） PC卡（可移动存储器） 接口（计算机接口、电视机接口） 数字相机背面板
第二章 数字图像处理基础
第二章 数字图像处理基础
数码相机的工作原理
(1)镜头将光线会聚到感光器件CCD上； (2)CCD是半导体器件，它代替了普通相机中胶卷的位置； (3)CCD的功能是光强信号转变为不同强度的电信号，得到 拍摄景物的图像信息； (4)ADC将模拟信号到数字信号的转换； (5)MPU(微处理器)对数字信号进行压缩并转化为特定的图 像格式，例如JPEG、BMP格式，并将图像文件被存储在内置存 储器中； (6)LCD显示查看拍摄照片； 部分数字相机还提供连接计算机和电视机的接口。
第二章 数字图像处理基础
数字化器的性能
分辨率：单位尺寸能够采样的像素数，由采样
孔的大小和像素间距的大小决定； 灰度级：量化为多少等级； 图像大小：允许输入图像的大小； 扫描速度：采样数据的传输速度；
第二章 数字图像处理基础
噪声：数字化器的噪声水平。 线性度：线性度是指对光强进行数字化时，灰
256×256
64×64
32×32
16×16
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第二步：量化
将各像素的明暗信息离散化，用数字表 示像素点信息称为图像的量化。 量化值一般用整数来表示。考虑人眼的 识别能力，目前非特殊用途的图像均为8bit量 化，即用来自百度文库~255描述“黑~白”。
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2 55 2 54 qi＋ 1 qi－ 1
第二章 数字图像处理基础
扫描仪结构图1
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扫描仪结构图2
第二章 数字图像处理基础
扫描仪各部分的功能
1．上盖：主要是将要扫描的原稿压紧，以防止扫描灯光 线泄露。 2．原稿台：主要是用来放置扫描原稿的地方，其四周设 有标尺线以方便原稿放置，并能及时确定原稿扫描尺寸。 中间为透明玻璃，称为稿台玻璃。 3．光学成像部分：它是扫描仪的核心部件，其精度直接 影响扫描图像的还原逼真程度。它包括以下主要部件： 灯管、反光镜、镜头以及电荷耦合器件(CCD)。
三、图像的采样和量化
图像数字化：指将模拟图像经过离散化之后，得到用数字
表示的图像。
模拟图像
数学表达式：
离散化
数字图像
模拟图像：照片、电视、录象、电影。
二维分布函数，t表示时间变量。
f ( x, y , t )
第二章 数字图像处理基础
数字图像：用矩阵来描述的。
i0, 0 i 1, 0 I I [m, n] im 1,0
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分辨率 160x120
第二章 数字图像处理基础
分辨率 80x60
第二章 数字图像处理基础
第二章 数字图像处理基础
第二章 数字图像处理基础
图象尺寸：127*176 分辨率：(a)127*176 (b)63*88 (c)31*44 (d)15*22
第二章 数字图像处理基础
第二章 数字图像处理基础
图像采样
采样处理：将xy平面分配到一个网格上。
xy平面
(a,b)
第二章 数字图像处理基础
第二章 数字图像处理基础
与采样相关的概念(分辨率)
分辨率
传感器摄像的精确度。通常指要精确测量和再 现一定尺寸的图像所必需的像素个数。 单位：像素*像素
分辨率 320x240
i0,1 i1,1 im 1,1
i0,n 1 i1,n 1 im 1,n 1
第二章 数字图像处理基础
第二章 数字图像处理基础
数字化过程
第一步：空间采样 将在空间上连续的图像转换成离散的采样点 （即像素）集的操作。由于图像是二维分布的信息， 所以采样是在x轴和y轴两个方向上进行。
… …
Zi ＋ 1 Zi Zi － 1
1 28 1 27
1 0 连续灰度值 灰度标度 (a) 量化值 (整数值) 灰度量化 (b)
图2-3 量化示意图 （a） 量化； (b) 量化为8 bit
第二章 数字图像处理基础
图像的量化与数字图象的质量
256灰度级
128灰度级
64灰度级
16灰度级
第二章 数字图像处理基础 对于彩色图像，是按照颜色成分——红（R）、绿（G）、蓝 （B）分别采样和量化的。若各种颜色成分均按8 bit量化，即每 种颜色量级别是256， 则可以处理256×256×256=16 777 216种 颜色。
典型数字摄像机
第二章 数字图像处理基础
五. 胶片扫描
胶片扫描的概念 常用胶片扫描设备 胶片扫描仪的性能指标