数字图像处理系统
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ISBN7-5084-2930-3 新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材
数字图像处理与分析基础
第二章 数字图像处理系统
黄爱民 安向京 骆力
中国水利水电出版社
第二章数字图像处理系统
系统的构成 数字化设备 存储设备 处理设备 输出设备 处理软件
数字图像处理与分析基础
2.1系统的构成
构造特点
面向对象、面向应用
基本成分
硬件、软件
分类
专用、通用
数字图像处理与分析基础
硬件结构
图像数字化设备 图像处理设备（计算机） 图像显示设备 图像存储设备
数字图像处理与分析基础
图像处理系统构成图示
终端
图像处理
设备
输入图像存储
输出图像存储
图像采集及 数字化设备
像素大小 图像大小 被测对象的局部特征 线性度 灰度级 噪声
数字图像处理与分析基础
2.2.3数字照相机（数码相机）
镜头、感光器件（CCD或CMOS）、MPU（微处理 器）、内置存储器、LCD（液晶显示器）、PC卡 （可移动存储器）和接口（计算机接口、电视机 接口）等部分组成
如帧存容量为245125128bit，则表示单位帧存 的点阵数为512512，灰度分辨率8bit，共有24个 单位帧存
数字图像处理与分析基础
指标4
数据传输速度：主要指图像硬件系统和 计算机之间数据传输速度，单位 s/pixel。
不给出具体的数值，而是指出所采用的计 算机总线类型，如PCI或ISA。
数字图像处理与分析基础
图2-3 面阵CCD示意图
数字图像处理与分析基础
A/D转换器
ADC（Analog Digital Converter），模拟数字 转换器。将模拟电信号转换为数字电信号的器 件。
转换速度 量化精度
CCD是将实际景物在X和Y的方向上量化为若干 像素，A/D转换器则是将每一个像素的亮度或 色彩值量化为若干个等级，这个等级在数码相 机中叫做色彩深度。色彩深度就是色彩位数， 常见的有 24位、30位和36位等 。
视频锁相方式，即图像系统分解场同步和行 同步信号。
显示功能：
显示的类型，黑白/伪彩色/真彩色显示 每个象素显示的bit数。 查找表（LUT，look -up table） 重叠显示、动态显示等。
数字图像处理与分析基础
指标3
帧存容量：图像硬件系统内部，图像存储体容 量的大小。
三部分：帧存的数目/单位帧存的点阵数（指图像系 统用来存储一幅图像必需的帧存，其容量大于等于 一幅数字图像的点阵数，小于两幅图像的点阵数， 通常取512512或10241024）/每个象素的字长 （用bit数表示，黑白或伪彩色系统为8bit，真彩色 系统通常为83bit/84bit），新增的通道用于图像 叠加处理。
图像分解力：是指图像系统对图像明暗程度 或色彩的分Baidu Nhomakorabea能力，bit数表示，bit数越高， 性能越好
衡量指标：标称值/实际值两种 标称值指系统A/D取的bit数 实际值则指系统实际所达到的bit位数，实际值常
用有效bit位数表示 。
数字图像处理与分析基础
主要指标2
视频锁相：
外同步，即图像硬件系统内部产生一个同步 信号，再送到摄像机以同步进行场扫描。
影响的因素有微机的速度、软件的编排、 硬件采用的等待时间等等。
数字图像处理与分析基础
指标5
硬件指标:处理功能
图像的代数运算、逻辑运算、直方图统计、 卷积、FFT、二值化以及图像的形态学运 算等。
功能参数。
主机功能：主要指软件的功能和环境
包括处理功能、处理速度。 主机处理还涉及软件环境
程序库
图像显示 设备
图2-1 数字图像处理系统的构成
数字图像处理与分析基础
图像处理系统构成2
图像采集：？电信号（电流、电压） 图像数字化设备：将图像转换成计算机可以处理的数字 形式，通常用数字矩阵表示转换结果。 图像处理设备（计算机）：包括硬件设备和软件两部分， 即图像存储设备、CPU、程序库等，其中软件或算法是本 课程研究的重点。 图像显示设备：包括永久显示设备和暂时显示设备
2.2 图像数字化设备
图像数字化器的组成 图像数字化器的性能 数字照相机 摄像机 扫描仪
数字图像处理与分析基础
2.2.1图像数字化器的功能
采样
把图像划分为若干图像元素（像素），并给 出它们各自的存储地址；
量化
度量每一像素的灰度，并把连续的度量结果 量化为整数；
CRT、LED等为暂时显示设备 打印机、照片等可永久显示图象 显示设备的性能评价通常由人眼观察的图像效果决 定。
数字图像处理与分析基础
图像处理系统性能主要衡量指标
图像分辨率 ：“空间分辨率”，图像处理系 统具有的分辨图像细节的能力，线对/数字图 像的点阵数般来说，
高分辨率的不应低于1024768点阵，中分辨率的 为512512或576768点阵，低分辨率的则为 256256点阵。
（DOS/Windows/Unix），以及编程语言、 库函数、菜单形式等。
数字图像处理与分析基础
现状与趋势
目前仍然是PCI+MMX为主流模式 大量的工作集中在算法和应用软件的研
制上，将涌现更多的应用系统 图像硬件系统的发展则集中在高速图像
处理系统和各种专业系统的研制
数字图像处理与分析基础
数码相机的立体剖面图
数字图像处理与分析基础
CompactFlash存储卡 CompactFlash Memory Card
MemoryStick 数码相机及存储器
PCMCIA存储设备
数字图像处理与分析基础
数码相机2
电子自扫描固态传感器阵列 电耦合器件（CCD）阵列、CMOS、电荷
注入器件（CID）阵列以及光电二极管阵 列。 CCD，Charge Couple Device
信息保存
将图像量化结果写入存储设备。
数字图像处理与分析基础
图2-2 图像数字化器 数字图像处理与分析基础
图像数字化器的组成
采样孔（Sampling aperture）： 图像扫描机构： 光传感器： 量化器： 输出存储体
数字图像处理与分析基础
2.2.2图像数字化器的性能
数字图像处理与分析基础
第二章 数字图像处理系统
黄爱民 安向京 骆力
中国水利水电出版社
第二章数字图像处理系统
系统的构成 数字化设备 存储设备 处理设备 输出设备 处理软件
数字图像处理与分析基础
2.1系统的构成
构造特点
面向对象、面向应用
基本成分
硬件、软件
分类
专用、通用
数字图像处理与分析基础
硬件结构
图像数字化设备 图像处理设备（计算机） 图像显示设备 图像存储设备
数字图像处理与分析基础
图像处理系统构成图示
终端
图像处理
设备
输入图像存储
输出图像存储
图像采集及 数字化设备
像素大小 图像大小 被测对象的局部特征 线性度 灰度级 噪声
数字图像处理与分析基础
2.2.3数字照相机（数码相机）
镜头、感光器件（CCD或CMOS）、MPU（微处理 器）、内置存储器、LCD（液晶显示器）、PC卡 （可移动存储器）和接口（计算机接口、电视机 接口）等部分组成
如帧存容量为245125128bit，则表示单位帧存 的点阵数为512512，灰度分辨率8bit，共有24个 单位帧存
数字图像处理与分析基础
指标4
数据传输速度：主要指图像硬件系统和 计算机之间数据传输速度，单位 s/pixel。
不给出具体的数值，而是指出所采用的计 算机总线类型，如PCI或ISA。
数字图像处理与分析基础
图2-3 面阵CCD示意图
数字图像处理与分析基础
A/D转换器
ADC（Analog Digital Converter），模拟数字 转换器。将模拟电信号转换为数字电信号的器 件。
转换速度 量化精度
CCD是将实际景物在X和Y的方向上量化为若干 像素，A/D转换器则是将每一个像素的亮度或 色彩值量化为若干个等级，这个等级在数码相 机中叫做色彩深度。色彩深度就是色彩位数， 常见的有 24位、30位和36位等 。
视频锁相方式，即图像系统分解场同步和行 同步信号。
显示功能：
显示的类型，黑白/伪彩色/真彩色显示 每个象素显示的bit数。 查找表（LUT，look -up table） 重叠显示、动态显示等。
数字图像处理与分析基础
指标3
帧存容量：图像硬件系统内部，图像存储体容 量的大小。
三部分：帧存的数目/单位帧存的点阵数（指图像系 统用来存储一幅图像必需的帧存，其容量大于等于 一幅数字图像的点阵数，小于两幅图像的点阵数， 通常取512512或10241024）/每个象素的字长 （用bit数表示，黑白或伪彩色系统为8bit，真彩色 系统通常为83bit/84bit），新增的通道用于图像 叠加处理。
图像分解力：是指图像系统对图像明暗程度 或色彩的分Baidu Nhomakorabea能力，bit数表示，bit数越高， 性能越好
衡量指标：标称值/实际值两种 标称值指系统A/D取的bit数 实际值则指系统实际所达到的bit位数，实际值常
用有效bit位数表示 。
数字图像处理与分析基础
主要指标2
视频锁相：
外同步，即图像硬件系统内部产生一个同步 信号，再送到摄像机以同步进行场扫描。
影响的因素有微机的速度、软件的编排、 硬件采用的等待时间等等。
数字图像处理与分析基础
指标5
硬件指标:处理功能
图像的代数运算、逻辑运算、直方图统计、 卷积、FFT、二值化以及图像的形态学运 算等。
功能参数。
主机功能：主要指软件的功能和环境
包括处理功能、处理速度。 主机处理还涉及软件环境
程序库
图像显示 设备
图2-1 数字图像处理系统的构成
数字图像处理与分析基础
图像处理系统构成2
图像采集：？电信号（电流、电压） 图像数字化设备：将图像转换成计算机可以处理的数字 形式，通常用数字矩阵表示转换结果。 图像处理设备（计算机）：包括硬件设备和软件两部分， 即图像存储设备、CPU、程序库等，其中软件或算法是本 课程研究的重点。 图像显示设备：包括永久显示设备和暂时显示设备
2.2 图像数字化设备
图像数字化器的组成 图像数字化器的性能 数字照相机 摄像机 扫描仪
数字图像处理与分析基础
2.2.1图像数字化器的功能
采样
把图像划分为若干图像元素（像素），并给 出它们各自的存储地址；
量化
度量每一像素的灰度，并把连续的度量结果 量化为整数；
CRT、LED等为暂时显示设备 打印机、照片等可永久显示图象 显示设备的性能评价通常由人眼观察的图像效果决 定。
数字图像处理与分析基础
图像处理系统性能主要衡量指标
图像分辨率 ：“空间分辨率”，图像处理系 统具有的分辨图像细节的能力，线对/数字图 像的点阵数般来说，
高分辨率的不应低于1024768点阵，中分辨率的 为512512或576768点阵，低分辨率的则为 256256点阵。
（DOS/Windows/Unix），以及编程语言、 库函数、菜单形式等。
数字图像处理与分析基础
现状与趋势
目前仍然是PCI+MMX为主流模式 大量的工作集中在算法和应用软件的研
制上，将涌现更多的应用系统 图像硬件系统的发展则集中在高速图像
处理系统和各种专业系统的研制
数字图像处理与分析基础
数码相机的立体剖面图
数字图像处理与分析基础
CompactFlash存储卡 CompactFlash Memory Card
MemoryStick 数码相机及存储器
PCMCIA存储设备
数字图像处理与分析基础
数码相机2
电子自扫描固态传感器阵列 电耦合器件（CCD）阵列、CMOS、电荷
注入器件（CID）阵列以及光电二极管阵 列。 CCD，Charge Couple Device
信息保存
将图像量化结果写入存储设备。
数字图像处理与分析基础
图2-2 图像数字化器 数字图像处理与分析基础
图像数字化器的组成
采样孔（Sampling aperture）： 图像扫描机构： 光传感器： 量化器： 输出存储体
数字图像处理与分析基础
2.2.2图像数字化器的性能