图形图像学基础13：图像基础

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模拟图像和数字图像
• 常见的各种照片、 图片、海报、广告画等均属模拟图像 • 用计算机进行图像处理的前提是图像必须以数字格式存储，
我们把以数字格式存放的图像称之为数字图像。在计算机 中，图像被分割成像素（Pixel），各像素的灰度值用整数 表示。一幅 M×N个像素的数字图像，其像素灰度值可以 用M行、N列的矩阵表示
• 数字图像：（Digital Image）
– 把连续空间的图像在坐标空间(X,Y)和性质空间F都离散 化，便于计算机进行加工处理，这种离散化的图像就 是数字图像
• 数字图像表示
– 数字图像用I（r,c）来表示，其中r = row 行,c = column 列，表示空间离散点的坐标，I 表示离散化的图像f 。 I ,r,c都是整数。
• 提取图像中所包含的某些特征或特殊信息， 以便于计算 机分析，例如，常用作模式识别、计算机视觉的预处理等。 这些特征包括很多方面， 如频域特性、灰度／颜色特性、 边界／区域特性、 纹理特性、 形状／拓扑特性以及关系 结构等
• 对图像数据进行变换、 编码和压缩， 以便于图像的存储 和传输
图像特征及常规处理方法
数字图像处理概述
• 基本概念 • 研究内容 • 图像处理的常规方法
基本概念——图像
• 图像：是二维或三维景物（万事万物）呈现在 人心目中的影象
• 图像的特点
– 图像带有大量的信息，一幅图像顶得上千言万语 – 图像包括照片、绘图、视频图像等 – 人类从外界获得的信息约有75%来自视觉系统
• 图像表示
– 数字图像中基本单位称为像素（pixel）。数字图像是 由像素组成的
• 数字图像可以看成是一个矩阵
灰 度信 息 数 字化
像素
数 字化
1 12 4 4 2 1 1 1 27 8 8 7 2 1 1 58 5 5 8 6 1 1 68 5 6 8 6 1 1 68 7 5 4 2 1 1 58 4 1 6 6 1 1 48 3 1 6 6 1 1 26 1 1 1 1 1
• 即：图像（可见或不可见）-〉计算机 -〉图像
图 像 灰 度 变 换
图 像 灰 度 直 方 图 均 衡
去除噪声
原图像
噪声污染图像
中值滤波结果
图像恢复
图像对齐/拼接Байду номын сангаас
数字图像处理的目的
• 提高图像视感质量， 以达到赏心悦目的目的，如去除图 像中的噪声， 改变图像的亮度、颜色，增强图像中的某 些成份、 抑制某些成份，对图像进行几何变换等，从而 改善图像的质量， 以达到或真实的、或清晰的、或色彩 丰富的、或意想不到的艺术效果
彩色图像(128x128)及其对应的数值矩 阵（仅列出一部分）
(207,137,130) (220,179,163) (215,169,161) (210,179,172) (210,179,172) (207,154,146) (217,124,121) (226,144,133) (226,144,133) (224,137,124) (227,151,136) (227,151,136) (226,159,142) (227,151,136) (230,170,154) (231,178,163) (231,178,163) (231,178,163) (236,187,171) (236,187,171) (239,195,176) (239,195,176) (240,205,187) (239,195,176) (231,138,123) (217,124,121) (215,169,161) (216,179,170) (216,179,170) (207,137,120) (159, 51, 71) (189, 89,101) (216,111,110) (217,124,121) (227,151,136) (227,151,136) (226,159,142) (226,159,142) (237,159,135) (237,159,135) (231,178,163) (236,187,171) (231,178,163) (236,187,171) (236,187,171) (236,187,171) (239,195,176) (239,195,176) (236,187,171) (227,133,118) (213,142,135) (216,179,170) (221,184,170) (190, 89, 89) (204,109,113) (204,115,118) (189, 85, 97) (159, 60, 78) (136, 38, 65) (160, 56, 75) (204,109,113) (227,151,136) (226,159,142) (237,159,135) (227,151,136)
✓灰度图像：每一个像素由一个量化的灰度级来描述 的图像，没有彩色信息
✓ 黑白图像
✓ 二值图像，每个像素只能是黑(0)或白(1)
✓ 彩色图像
✓可以用红绿蓝三元组的二维矩阵来表示
✓通常，三元组的每个数值也是在0到255之间， 0表示相应的基色在该像素中没有，而255则 代表相应的基色在该像素中取得最大值，这 种情况下每个像素可用三个字节来表示
基本概念—数字图像处理
• 数字图像处理（Image Processing）是指应用计 算机来合成、变换已有的数字图像，从而产生一 种新的效果，并把加工处理后的图像重新输出， 这个过程称为数字图像处理
• 另一种提法：把利用计算机对图像进行去除噪声 、 增强、复原、分割、提取特征等的理论、 方法 和技术称为数字图像处理(Digital Image Processing)
常见图像是连续的，用f（x,y）表示一幅图像，其中
(x,y)表示空间坐标点的位置， f 表示图像在点（x,y)）
的某种性质的数值，如亮度等。 f (x,y)可以是任意 实数
图像
• 灰度图像（单色图像）是一个二维灰度（或亮度）函 数f(x,y)
• 彩色图像由三个（如RGB)二维灰度（或亮度）函数 f(x,y)组成