数字图像基础
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数字图像基础
图像的种类（1）
标准单色图
标准灰度图
数字图像基础
图像的种类（2）
256色标准图像
24位标准图像
数字图像基础
图像的种类（3）
256色标准图像转换成的灰度图 24位标准图像转换成的灰度图
数字图像基础
图像的种类：伪彩色
红外图像示意图
数字图像基础
图像文件格式
BMP文件格式
位图文件(Bitmap-)格式是Windows采用的图像文件存 储格式，由4个部分组成：位图文件头(bitmap-)、位图信息 头(bitmap-information header)、彩色表(color table) 和定义位图的字节阵列。
SCSI-2 适配器
软盘驱 动器
杆状细胞对亮度(Luminance)十分敏感 圆锥细胞则对颜色非常敏感
数字图像基础
我们可以看到多少种颜色?
人类大致上可以区别
200种色调(hues) 20个饱和值(saturation values) 500亮度步(brighLeabharlann Baiduness steps)
国家标准局[美]NBS列出了267个颜色的名字 大致上有11个基本颜色
JPEG算法的核心是基于离散余弦变换的编码方式。 算法具有四种操作方式：
1. 顺序编码; 2. 累进编码; 3. 无失真编码； 4. 分层编码。
数字图像基础
数字视频信号传输
红外热像 头
RS232
并行 数据 传输 通道
IRIG-B码时钟发生器 控制面板
RS232
ISA总 线数 据采 集卡
军用笔记本PC
数字图像基础
HSL
数字图像基础
图像的Lab颜色模型
A. 光度=100（白） B. 绿到红分量 C. 蓝到黄分量 D. 光度=0（黑）到红 分量
L*a*b 颜色模型是在 1931 年国际照明 委员会（CIE）制定的颜色度量国际标准 的基础上建立的。1976 年，这种模型 被重新修订并命名为 CIE L*a*b。 L*a*b 颜色设计为与设备无关；不管使 用什么设备（如显示器、打印机、计算 机或扫描仪）创建或输出图象，这种颜 色模型产生的颜色都保持一致。 L*a*b 颜色由亮度或光亮度分量 (L) 和 两个色度分量组成；两个分量即 a 分量 （从绿到红）和 b 分量（从蓝到黄）。 它是均匀的颜色空间，可以通过欧式距 离测量颜色之间的距离
数字图像基础
选讲：图像基本属性
分辨率
显示分辨率（点距） 图像分辨率（象素数目）
象素深度（位数）（alpha channel） 真彩色、伪彩色，直接色
伪彩（颜色查找表） 直接色（三种压颜色分别查找表）
数字图像基础
人类视觉
人类视网膜(Retinal)中存在两种细胞：
杆状细胞(Rods)和圆锥细胞(Cones)
视觉数字化与压缩
数字图像基础
数字图像应用广泛
图像增强（去噪） 图像分割（边缘检测） 目标/对象 识别 图像匹配（数据融合） 压缩与编码（JPEG2000） 大规模搜索（手写体识别，人脸识别） 图像/场景 分类 信息隐藏与数字水印
数字图像基础
图像数字化过程
图像数字化过程就是对连续图像f(x,y)进行 空间和幅度离散化的过程。
光线具有颜色是因为他们本身所发出的光谱
这是电视机和显示器的工作方式
两者遵循完全不同的规则！ 显示器上看到的红花与花园里的红花区别在哪里？
数字图像基础
加色和减色图解
数字图像基础
RGB颜色空间-三原色原理
数字图像基础
图像的HSL颜色模型
基于人类对颜色的感觉， HSL 模型描述颜色的三个基本 特征： • 色调是从物体反射或透过物 体传播的颜色。在 0 到 360 度的标准色轮上，色相是按位 置度量的。在通常的使用中， 色相是由颜色名称标识的，比如红、橙或绿色。 • 饱和度，是指颜色的强度或纯度。饱和度表示色相中灰成分 所占的比例，用从 0%（灰色）到 100%（完全饱和）的百分 比来度量。在标准色轮上，从中心向边缘饱和度是递增的。 • 亮度是颜色的相对明暗程度，通常用从 0%（黑）到 100% （白）的百分比来度量。
white, black, red, green, yellow, blue, brown, purple, pink, orange, gray
数字图像基础
加色和减色(Additive/subtractive colors)
绘画是彩色的，是因为它能吸收非相关光谱(从相 关的光中减去)
红色图画吸收了所有非红色的光子 颜色过滤器是另一个例子
reference to R, G, B Monochrome （Y only）
数字图像基础
图像的种类
矢量图（绘制）
矢量图形，是由叫作矢量的数学对象所定义的直线和曲线组 成的。矢量根据图形的几何特性来对其进行描述，矢量图形 与分辨率无关。
点位图（采集）
位图图象，也叫作栅格图象。位图图象是用小方形网格（位 图或栅格），即人所共知的象素来代表图象，每个象素都被 分配一个特定位置和颜色值。
文件结构
数字图像基础
图像文件格式
JPEG(Joint Photogaphic Experts Group)是一 种连续色调、多级灰度、静止图像的数字图像压缩编 码方法。它是彩色、灰度、静止图像的第一个国际标 准。它的彩色空间采用CCIR 601标准（现改为ITU-R BT.601标准），每个分量、每个像素的电平规定为 255级，用8位代码表示。
采样过程
X,Y方向分别采样 满足采样定理
量化（对灰度或者颜色样本的离散化）
黑白灰度图像 彩色（与颜色空间相关）
数字图像基础
图像数字化设备
光源 光传感器（光电转换） 扫描系统
扫描仪 CCD（电荷耦合器件）阵列
象素转移处理，统一得ADC输出
CMOS
每个象素对应一个ADC(放大兼类比 数字信号转换器)
数字图像基础
颜色空间分类与转换
混合型
RGB （显示） CMYK （印刷）
非线性亮度/色度
L*a*b YUV,YIQ等 （电视、视频）
强度/饱和度/色度
HSV(L,I)等 （图像处理）
数字图像基础
MPEG7中颜色空间
R,G,B Y,Cr,Cb H,S,V HMMD Linear transformation matrix with
图像的种类（1）
标准单色图
标准灰度图
数字图像基础
图像的种类（2）
256色标准图像
24位标准图像
数字图像基础
图像的种类（3）
256色标准图像转换成的灰度图 24位标准图像转换成的灰度图
数字图像基础
图像的种类：伪彩色
红外图像示意图
数字图像基础
图像文件格式
BMP文件格式
位图文件(Bitmap-)格式是Windows采用的图像文件存 储格式，由4个部分组成：位图文件头(bitmap-)、位图信息 头(bitmap-information header)、彩色表(color table) 和定义位图的字节阵列。
SCSI-2 适配器
软盘驱 动器
杆状细胞对亮度(Luminance)十分敏感 圆锥细胞则对颜色非常敏感
数字图像基础
我们可以看到多少种颜色?
人类大致上可以区别
200种色调(hues) 20个饱和值(saturation values) 500亮度步(brighLeabharlann Baiduness steps)
国家标准局[美]NBS列出了267个颜色的名字 大致上有11个基本颜色
JPEG算法的核心是基于离散余弦变换的编码方式。 算法具有四种操作方式：
1. 顺序编码; 2. 累进编码; 3. 无失真编码； 4. 分层编码。
数字图像基础
数字视频信号传输
红外热像 头
RS232
并行 数据 传输 通道
IRIG-B码时钟发生器 控制面板
RS232
ISA总 线数 据采 集卡
军用笔记本PC
数字图像基础
HSL
数字图像基础
图像的Lab颜色模型
A. 光度=100（白） B. 绿到红分量 C. 蓝到黄分量 D. 光度=0（黑）到红 分量
L*a*b 颜色模型是在 1931 年国际照明 委员会（CIE）制定的颜色度量国际标准 的基础上建立的。1976 年，这种模型 被重新修订并命名为 CIE L*a*b。 L*a*b 颜色设计为与设备无关；不管使 用什么设备（如显示器、打印机、计算 机或扫描仪）创建或输出图象，这种颜 色模型产生的颜色都保持一致。 L*a*b 颜色由亮度或光亮度分量 (L) 和 两个色度分量组成；两个分量即 a 分量 （从绿到红）和 b 分量（从蓝到黄）。 它是均匀的颜色空间，可以通过欧式距 离测量颜色之间的距离
数字图像基础
选讲：图像基本属性
分辨率
显示分辨率（点距） 图像分辨率（象素数目）
象素深度（位数）（alpha channel） 真彩色、伪彩色，直接色
伪彩（颜色查找表） 直接色（三种压颜色分别查找表）
数字图像基础
人类视觉
人类视网膜(Retinal)中存在两种细胞：
杆状细胞(Rods)和圆锥细胞(Cones)
视觉数字化与压缩
数字图像基础
数字图像应用广泛
图像增强（去噪） 图像分割（边缘检测） 目标/对象 识别 图像匹配（数据融合） 压缩与编码（JPEG2000） 大规模搜索（手写体识别，人脸识别） 图像/场景 分类 信息隐藏与数字水印
数字图像基础
图像数字化过程
图像数字化过程就是对连续图像f(x,y)进行 空间和幅度离散化的过程。
光线具有颜色是因为他们本身所发出的光谱
这是电视机和显示器的工作方式
两者遵循完全不同的规则！ 显示器上看到的红花与花园里的红花区别在哪里？
数字图像基础
加色和减色图解
数字图像基础
RGB颜色空间-三原色原理
数字图像基础
图像的HSL颜色模型
基于人类对颜色的感觉， HSL 模型描述颜色的三个基本 特征： • 色调是从物体反射或透过物 体传播的颜色。在 0 到 360 度的标准色轮上，色相是按位 置度量的。在通常的使用中， 色相是由颜色名称标识的，比如红、橙或绿色。 • 饱和度，是指颜色的强度或纯度。饱和度表示色相中灰成分 所占的比例，用从 0%（灰色）到 100%（完全饱和）的百分 比来度量。在标准色轮上，从中心向边缘饱和度是递增的。 • 亮度是颜色的相对明暗程度，通常用从 0%（黑）到 100% （白）的百分比来度量。
white, black, red, green, yellow, blue, brown, purple, pink, orange, gray
数字图像基础
加色和减色(Additive/subtractive colors)
绘画是彩色的，是因为它能吸收非相关光谱(从相 关的光中减去)
红色图画吸收了所有非红色的光子 颜色过滤器是另一个例子
reference to R, G, B Monochrome （Y only）
数字图像基础
图像的种类
矢量图（绘制）
矢量图形，是由叫作矢量的数学对象所定义的直线和曲线组 成的。矢量根据图形的几何特性来对其进行描述，矢量图形 与分辨率无关。
点位图（采集）
位图图象，也叫作栅格图象。位图图象是用小方形网格（位 图或栅格），即人所共知的象素来代表图象，每个象素都被 分配一个特定位置和颜色值。
文件结构
数字图像基础
图像文件格式
JPEG(Joint Photogaphic Experts Group)是一 种连续色调、多级灰度、静止图像的数字图像压缩编 码方法。它是彩色、灰度、静止图像的第一个国际标 准。它的彩色空间采用CCIR 601标准（现改为ITU-R BT.601标准），每个分量、每个像素的电平规定为 255级，用8位代码表示。
采样过程
X,Y方向分别采样 满足采样定理
量化（对灰度或者颜色样本的离散化）
黑白灰度图像 彩色（与颜色空间相关）
数字图像基础
图像数字化设备
光源 光传感器（光电转换） 扫描系统
扫描仪 CCD（电荷耦合器件）阵列
象素转移处理，统一得ADC输出
CMOS
每个象素对应一个ADC(放大兼类比 数字信号转换器)
数字图像基础
颜色空间分类与转换
混合型
RGB （显示） CMYK （印刷）
非线性亮度/色度
L*a*b YUV,YIQ等 （电视、视频）
强度/饱和度/色度
HSV(L,I)等 （图像处理）
数字图像基础
MPEG7中颜色空间
R,G,B Y,Cr,Cb H,S,V HMMD Linear transformation matrix with