DIP-2 数字图像处理的基本概念.ppt
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数字图像处理基础知识PPT课件
g(x,y) = 1/M (g1(x,y)+g2(x,y)+…+ gM(x,y))
当：噪声h(x,y)i为互不相关，且均值为0时， 上述图像均值将降低噪声的影响。
第 2.3.1 图像运算
二 章
数 • 生成图像叠加效果
字
图
对于两个图像f(x,y)和h(x,y)的均值有：
像
g(x,y) = 1/2f(x,y) + 1/2h(x,y)
处 理
推广这个公式为：
基
g(x,y) = αf(x,y) + βh(x,y)
础 知
其中α+β= 1
识
我们可以得到各种图像合成的效果，也可以
用于两张图片的衔接
第 2.3.1 图像运算
二 章
数 2)减法
字 图 像
• 运算的定义 C(x,y) = A(x,y) - B(x,y)
处 • 主要应用举例
理
–去除不需要的叠加性图案
z5的模板运算公式为： R = w1z1 + w2z2 + ... + w9z9
2.3.2 图像处理的算法形式
• 模板运算举例：均值变换
– 模板系数：wi = 1/9 – 计算公式：
R = 1/9(z1 + z2 + ... + z9)
2.3.2 图像处理的算法形式
3.大局处理（global operation)：
• 基于CCD光电耦器件的输入设备 – 摄像机、数字摄像机 – 数字相机 – 平板扫描仪
• 基于光电倍增管的输入设备 – 滚筒扫描仪
2.2 图像的输入
• 扫描仪分辨率与扫描图像的大小
– 分辨率：单位长度上采样的像素个数：DPI(dot/inch)
当：噪声h(x,y)i为互不相关，且均值为0时， 上述图像均值将降低噪声的影响。
第 2.3.1 图像运算
二 章
数 • 生成图像叠加效果
字
图
对于两个图像f(x,y)和h(x,y)的均值有：
像
g(x,y) = 1/2f(x,y) + 1/2h(x,y)
处 理
推广这个公式为：
基
g(x,y) = αf(x,y) + βh(x,y)
础 知
其中α+β= 1
识
我们可以得到各种图像合成的效果，也可以
用于两张图片的衔接
第 2.3.1 图像运算
二 章
数 2)减法
字 图 像
• 运算的定义 C(x,y) = A(x,y) - B(x,y)
处 • 主要应用举例
理
–去除不需要的叠加性图案
z5的模板运算公式为： R = w1z1 + w2z2 + ... + w9z9
2.3.2 图像处理的算法形式
• 模板运算举例：均值变换
– 模板系数：wi = 1/9 – 计算公式：
R = 1/9(z1 + z2 + ... + z9)
2.3.2 图像处理的算法形式
3.大局处理（global operation)：
• 基于CCD光电耦器件的输入设备 – 摄像机、数字摄像机 – 数字相机 – 平板扫描仪
• 基于光电倍增管的输入设备 – 滚筒扫描仪
2.2 图像的输入
• 扫描仪分辨率与扫描图像的大小
– 分辨率：单位长度上采样的像素个数：DPI(dot/inch)
Dip-2
图像表示
二值图像和灰度图像 位平面图像 24位彩色图像 色彩模型 索引图像
图像表示
1位二值图像 8位灰度图像
图像表示
位平面图像
图像表示
24位彩色图像：通常真彩色用三字节的R、G、B来 通常真彩色用三字节的R 表示， 8:8:8=24位 表示，即8:8:8=24位。 三基色波长（CIE） R、G、B （三基色波长（CIE）Blue: 435.8nm, 700nm） Green: 546.1nm,Red: 700nm）
图像获取
采样和量化
采样和量化
采样和量化
图像量化 取样点数和量化级数的选取 条件： 条件
图像有M*N个像素，每个像素有Q个灰度级别。 图像有M*N个像素，每个像素有Q个灰度级别。 M*N个像素
b
取值规则： 通常总是取为2的整数次幂。 Q=256， 取值规则 M、N和Q通常总是取为2的整数次幂。Q=2 ，若Q=256，则
2
1 (q1 + q2 ) 2 1 因此Z k = (qk −1 + qk ) k = 2,3,…, K L 2 则Z 2 =
采样和量化
Q δ = ∑ p(Z )∫
2 k =1 K K Z k +1 Zk Z k +1
(Z − qk )2 dZ
= ∑ p (Z )∫
k =1
Zk
(Z
2
− 2Zqk + qk dZ
灰度级数
采样和量化
实际需要：
1）当图像中有大面积灰度变化缓慢的平滑区域（如人脸）， 当图像中有大面积灰度变化缓慢的平滑区域（如人脸）， 可变小。 假轮廓（ 则b加大， M*N可变小。否则会出现假轮廓（马赛克效果）。 加大， M*N可变小 否则会出现假轮廓 马赛克效果） 可加大。 2）当复杂的图像时（如球场观众），则b减小， M*N可加大。 当复杂的图像时（如球场观众），则 减小， M*N可加大 ）， 否则会丢失图像细节 丢失图像细节。 否则会丢失图像细节。
DIP2数字图像处理的基本概念
量化方法
量化可分为均匀量化和非均匀 量化。均匀量化是简单地在灰度 范围内等间隔量化。非均匀量化 是对像素出现频度少的部分量化 间隔取大，而对频度大的量化间 隔取小。
空间采样间隔m、n和量化阶k的关系
1.对同一图像而言，从理论上讲，m、n、k越大， 分辨率越高，逼真度越好；但所占空间越多。 占用空间的位数为：b=M×N×k对灰度图像 来说，k=8，即256级灰度。
3彩色模型
任意彩色的颜色方程为： C = rR+gG+bB r、g、b≥0 r、g、b是红、绿、蓝三色的混合比例，一般称为三 色系数。 所谓颜色模型指的是某个三维颜色空间中的一个可见 光子集。它包含某个色彩域的所有色彩。任何一个色 彩域都只是可见光的子集，任何一个三原色颜色模型 都无法包含所有的可见光。
RGB模型
特点：1 便于在图像记录设备和图像显示设备 中使用
2 不符合人对彩色的感受
RGB模型
RGB(red,green,blue)颜色空间最常用的用途就 是显示器系统，彩色阴极射线管,彩色光栅图形 的显示器 都使用R、G、B数值来驱动R、G、B 电子枪发射电子，并分别激发荧光屏上的R、G 、B三种颜色的荧光粉 发出不同亮度的光线， 并通过相加混合产生各种颜色；扫描仪也是通 过吸收原稿经反射或透射而发送来 的光线中的 R、G、B成分，并用它来表示原稿的颜色。
2.1色度学与彩色模型
电磁波波长范围很大，使人产生视觉，感到明 亮和颜色的电磁波叫可见光。
可视光区的波长在400nm~780nm，当光谱 采样限制到三个人类视觉系统敏感的红、绿、 蓝光波段时，对这三个光谱带的光能量进行采 样，就可以得到一幅彩色图像。
•三种典型地物的波谱反射特性
1相对视敏函数
数字图像处理(简单理解、例题解析、考点清晰)ppt课件
原灰度级分 布
原来像 素数
新灰度 级
新灰度级分布
原灰度 分布
0
790 s0’(790) 790/4096=0.19 0.19
1/7=0.14 1023 s1’(1023) 1023/4096=0.25 0.25
2/7=0.29 3/7=0.43
850 s2’(850) 850/4096=0.21 0.21
▪ 空间域平滑通过积分过程使得图像边缘模糊，图 像锐化通过微分而使图像边缘突出、清晰。
12
二、灰度变换
理论基础 ▪ 当观察直方图形态时，发现直方图的峰值偏向
亮度坐标轴左侧，则说明图像偏暗; ▪ 峰值偏向坐标轴右侧，则说明图像偏亮; ▪ 峰值提升过陡、过窄，说明图像的高密度值过
于集中。 ▪ 以上情况均是图像对比度较小，图像质量较差
的反映。
13
从直方图形态判断图像质量 14
三、直方图修整法
1.直方图均衡化
直方图均衡化是将原图像通过某种变换，得到一 幅灰度直方图为均匀分布的新图像的方法。
直方图均衡化方法的基本思想是对在图像中像素个 数多的灰度级进行展宽，而对像素个数少的灰度级进行缩 减。从而达到清晰图像的目的。
直方图均衡化
15
Ps(sk)
0.25 0.20 0.15 0.10 0.05
0
rk
0
sk
(a)原直方图
(b)均衡后的直方图
图像直方图均衡化
19
定义： 对一个滑动窗口内的诸像素灰度值排序，用中值代替
窗口中心像素的原来灰度值，因此它是一种非线性的图像 平滑法。
20
中值滤波 原理示例：
m-2
m-1
6
10
DIP-2
2.1图像数字化技术
三、采样与量化参数的选择
2、量化级数对图像质量的影响
2.1图像数字化技术
三、采样与量化参数的选择
3、图像数据量计算 灰度图像：b M N Q 位数
B M N Q /8
字节 数
彩色图像： B M N Q /8 3
R\G\B三种颜色的亮度
256 256 256 16777216
2.1图像数字化技术
二、像素的量化
像素灰度值从模拟量到离散量的转换称为量化 白：
255
灰度值的范围：
0,255
黑：
0
8位，一个字节
2.1图像数字化技术
三、采样与量化参数的选择
1、采样点数对图像质量的影响
1024 ×1024 → 512 × 512 → 256 × 256 → 128 × 128 → 64 × 64
1.4数字图像处理系统
六、数字图像处理常用软件
Windows平台+图像处理的软件
• VISUAL C++ • AVS和SPIDER • PHOTOSHOP • MATLAB
1.5数字图像处理的历史及应用
一、数字图像处理的历史
20世纪20年代: 用以改善伦敦和纽约之间通过海底电缆发送 的图片的质量。
器件类型 CCD CMOS（普通）
成本 分辨率 高 高 低 低
噪声 小 大
功耗 大 小
目前，普通的数码相机多用CCD，而摄像头多用CMOS
二、数字图像获取主要设备
尺寸：对角线长度。现有的 数码相机一般采用1/2.7英寸、 1/2.5英寸和1/1.8英寸等尺寸 的CCD（1英寸=25.4mm） 像素：感光器件的数量。现 有的主流数码相机都已经达到 800万像素以上。 灵敏度 噪声水平
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