数字影像获取与重采样

2020/9/6
黑白图像:是指图像的每个像素只能是黑 或白，没有中间的过渡，故又称为二值 图像。二值图像的像素值为0或1。
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灰度图像:灰度图像是指每个像素由一个量 化的灰度值来描述的图像。它不包含彩色 信息。
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彩色图像:彩色图像是指每个像素由R、G、 B三原色像素构成的图像，其中R、B、G 是由不同的灰度级来描述的。
第四章 数字影像获取与重采样
§4.1 数字影像传感器 §4.2 数字影像 §4.3 数字影像采样 §4.4 数字影像量化
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§4.1 数字影像传感器
一、传感器 二、数字影像传感器的检校
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一、传感器
1.电子扫描器 2.电子—光学扫描器 3.固体阵列式数字化器
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透过率T：
T =F /F0 不透过率O：
O= F0/ F
像点愈黑，则透过的光通量愈小，所以，透过率
和不透过率都可以说明影像黑白的程度。
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D = lgO = lg1/T
D称为影像的灰度。 当光线全部透过时，即透过滤等于1，则影像
的灰度等于0；当光通量仅透过百分之一，既 不透过率是100时，则影像的灰度是2。 实际的航空底片的灰度一般在0.3～1.8范围 之内。
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2.影像灰度
影像的灰度又称为光学密度。透明相片（正片或 负片）上影像的灰度值，反映了他透明的程度， 即透光的能力（透过率T和不透过率O ）。
人眼对明暗程度的感觉是按对数关系变化的。为 了适应人眼的视觉，不直接用透过率或不透过率 表示其黑白程度，而用不透过滤的对数值表示。
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x = x0 + i· △x
y = y0 + j· △y
而异。通常取△x=△y，而gj,i也限于取用离散值
。
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4.空间域和频率域
在空间域内是表达像点不同位置(x,y)处 （或用(i,j)表达）的灰度值。
而在频率域内则表达在不同频率中（相
片上每毫米的线对数，即周期数）的振
幅谱（傅立叶谱）。
矩阵的每个元素gj,i是一个灰度值，对应着 光学影像或实体的一个微小区域，称为像 元素或像元或像素。
各像元素的灰度值gj,i代表其影像经采样与 量化了的“灰度级”（灰度等级）。
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3.数字化间隔
若△x与△y是光学影像上的数字化间隔，则灰度
值gj,i随对应的像素的点位坐标（x,y）：
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3.量化参数与数字化图像间的关系
数字化方式可分为均匀采样、量化和非均 匀采样、量化。所谓“均匀”,指的是采样 、量化为等间隔。图像数字化一般采用均 匀采样和均匀量化方式。
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3.固体阵列式数字化器
将半导体传感器CCD（charge coupled device）排列在一行或一个矩形区域中构 成线阵列或面阵列CCD相机或称数字相机。
在对影像数字化或获取实物数字影像时不
需扫描头逐像素的移动。
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二、数字影像传感器的检校
对数字影像传感器（影像数字化扫描仪、
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b.特点
1.灰度是不连续的 模拟相片是连续的灰度值 灰度值是采样区域中的近似值 2.等间隔采样
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2.样点
被量测的点称为样点
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3.采样间隔
样点之间的距离即采样间隔。
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4.问题
采样过程会给影像的灰度带来误差。例如相邻 两个点的影像灰度的变化被丢失，亦即影像的 细部受到损失，则采样间隔越小越好。
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二、数字影像
1.灰度矩阵g 2.像素 3.数字化间隔 4.空间域和频率域
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1.灰度矩阵g
g0,0 g0,1 g0,n -1
g
g1,0
g1,1
g1,n -1
gm-1,0
gm-1,1
gm-
1,n
-1
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2.像素
CCD相机等）进行几何质量检校，一方面
可对其质量进行评定，另一方面可对其输
出的影像进行几何畸变差校正，改善系统
定位精度。
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§4.2 数字影像
一、影像的灰度 二、数字影像
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一、影像的灰度
1.影像数字化 2.影像灰度
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1.影像数字化
将透明正片（或负片）放在影像数字化 器上，把相片上像点的灰度值用数字形 式记录下来，此过程称为影像数字化。
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1.电子扫描器
现在不仅可以利用专门的电子扫描仪获 取数字影像，还可以利用电视摄像机与 所谓多媒体卡获取数字影像，但其精度 要差一些。
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2.电子—光学扫描器
这种电子—光学扫描器一般用于光学影 像或图件的扫描数字化，而不能用于实 物数字影像的获取。
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一幅大小为M×N、灰度级数为G的图像 所需的存储空间，即图像的数据量，大 小为M×N×g （bit）
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2.方法
方法是将透明相片有可能出现的最大灰 度变化范围进行等分，等分的数目称为 “灰度等级” ，然后将每个点的灰度值 在其相应的灰度等级内取整，取证的原 则是四舍五入。
但是采样间隔越小，数据量越大，增加了运算 工作量和提高了对设备的要求。
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§4.4 数字影像量化
1.定义 2.方法 3.量化参数与数字化图像间的关系
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1.定义
影像灰度的量化是把采样点上的灰度数值转换成为某一 种等距的灰度级。
将像素灰度转换成离散的整数值的过程叫量化。一幅数 字图像中不同灰度值的个数称为灰度级数，用G表示。一 般来说，G=2g,g就是表示图像像素灰 度值所需的比特位 数。
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§4.3 数字影像采样
1.采样 2.样点 3.采样间隔 4.问题
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1.采样
a.定义 b.特点
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a.定义
将传统的光学影像数字化得到的数字影像， 或直接获取的数字影像，不可能对理论上 的每一个点都获取其灰度值，而只能将实 际的灰度函数离散化，对相隔一定间隔的 “点”量测其灰度值。这种对实际连续函 数模型离散化的量测过程就是采样。