数字图像处理-数字化与基本图像处理方法
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80 160 0 B 0 0 240 255 255 255
2.3 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、量化为等间隔方式。图像 数字化一般采用均匀采样和均匀量化方式。 非均匀采样是根据图象细节的丰富程度改变采样间距。 细节丰富的地方,采样间距小,否则间距大。 非均匀量化是对图像层次少的区域采用间隔大量化,而 对图像层次丰富的区域采用间隔小量化。 采用非均匀采样与量化,均会使问题复杂化,因此很少 采用。
图像的数字化处理原理与方法
目的: 1. 图像数字化概念、数字化参数对图像质 量的影响、 数字化器性能评价。 2. 图像灰度直方图的基本概念、计算、 性 质及其应用。 3.数字图像处理算法形式与数据结构。 4.图像图像文件格式与特征。
1 成象模型
3-D客观场景到2-D 成像平面的中心投影。 物方点空间坐标与对应 的像方点坐标满足几何 透视变换关系(共线条 件)。 f(x,y)---理想成像面坐标点(x,y) 的亮度 i(x,y)---照度分量 r(x,y)---反射分量,则 f(x,y)=i(x,y)×r(x,y) 其中 :0< i(x,y)< ∞ , 0 <r(x,y)<1
2图像数字化
图像数字化是将一幅画面转化成计算机能处理的形式— —数字图像的过程。
模拟图像
数字图像
正方形点阵
具体来说,就是把一幅图画分割成如图2.3.1所示 的一个个小区域(像元或像素),并将各小区域 灰度用整数 来表示,形成一幅点阵式的数字图像。它包括采样和量化两 个过程。像素的位置和灰度就是像素的属性。
2.1采样
将空间上连续的图像变换成离散点的操作称为采样。 采样间隔和采样孔径的大小是两个很重要的参数。 当对图像进行实际的抽样时,怎样选择各抽样点的 间隔是个非常重要的问题。关于这一点,图像包含何种 程度的细微的浓淡变化,取决于希望忠实反映图像的程 度。
不同形状的采样孔径
采样方式:有缝、无缝和重迭
数字图像根据灰度级数的差异可分为:黑白图像、灰度图 像和彩色图像。
黑白图像
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。 例如
1 0 0 I 0 0 1 1 1 0
灰度图像 灰度图像是指灰度级数大于2的图像。但它不包含彩 色信息。
2.2量化
经采样图像被分割成空间上离散的像素,但其灰度是连续 的,还不能用计算机进行处理。 将像素灰度转换成离散的整数值的过程叫量化。 表示像素明暗程度的整数称为像素的灰度级(或灰度值或 灰度)。 一幅数字图像中不同灰度级的个数称为灰度级数,用G表 示。
灰度级数就代表一幅数字图像的层次。图像数据 的实际层次越多视觉效果就越好。
图像的质量
1.平均亮度
2.对比度 是指一幅图象中灰度反差的大小。 对比度=最大亮度/最小亮度
3.清晰度 由图像边缘灰度 变化的速度来描述。
4.分解力或分辨率
ห้องสมุดไป่ตู้
一般来说,采 样间隔越大,所得 图像像素数越少, 空间分辨率低,质 量差,严重时出现 像素呈块状的国际 棋盘效应; 采样间隔越小, 所得图像像素数越 多,空间分辨率高, 图像质量好,但数 据量大。
g 一般来说,G 2 ,g就是表示存储图像像素灰度 值所需的比特位数。 若一幅数字图像的量化灰度级数 G=256=28 级,灰 度取值范围一般是0~255的整数,由于用8bit就能表示灰 度图像像素的灰度值,因此常称8 bit 量化。 从视觉效果来看,采用大于或等于 6 比特位量化的 灰度图像,视觉上就能令人满意。 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)
0 150 200 I 120 50 180 250 220 100
彩色图像
彩色图像是指每个像素由R、G、B分量构成的图像, 其中R、B、G是由不同的灰度级来描述。
255 240 240 R 255 0 80 0 255 0
0 160 80 G 255 255 160 0 255 0
量化等级越多,所 得图像层次越丰富,灰 度分辨率高,图像质量 好,但数据量大; 量化等级越少,图 像层次欠丰富,灰度分 辨率低,会出现假轮廓 现象,图像质量变差, 但数据量小。 但在极少数情况下 对固定图像大小时,减 少灰度级能改善质量, 产生这种情况的最可能 原因是减少灰度级一般 会增加图像的对比度。 例如对细节比较丰富的 图像数字化。
2. 4 数字化器
数字化器必须能够将图像划分为若干像素并分别给它们地 址,能够度量每一像素的灰度并量化为整数,能够将这些整数 写入存储设备。 一、数字化器组成 A.采样孔:保证单独观测特定的像素而不受其它部分的影响。 B.图像扫描机构:使采样孔按预先确定的方式在图像上移动。 C.光传感器:通过采样孔测量图像的每一个像素的亮度。 D.量化器:将传感器输出的连续量转化为整数值。 E.输出存储体:将像素灰度值存储起来。它可以是固态存储 器,或磁盘等。 常用的数字化器是扫描仪、数码相机和数码摄像机。