02第二章 数字图像处理基础及文件格式(2)

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1 28 1 27
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1 0 量化 值 (整 数 值 ) 灰度 量化 (a)
连续 灰度值 灰度 标度
图2-3量化示意图
(b)
图2-3（a）说明了量化过程。若连续灰度值用z来表示，对于满足zi≤z≤zi+1的z值， 都量化为整数qi。qi称为像素的灰度值，z与qi的差称为量化误差。 图2-3 （a） 量化； (b) 量化为8 bit
称为瞳孔，其直径可调节，从而控制进入人眼内之光通 量 ↔ 照相机光圈作用
2. 晶状体：瞳孔后是一扁球形弹性透明体，其曲率可调节，
以改变焦距，使不同距离的图在视网膜上成像 ↔ 照相机 透镜作用
人眼的机理简介
• 人眼的机理与照相机类似：
3. 视细胞：视网膜上集中了大量视细胞，分为两类： • 1） 锥状细胞：明视细胞，在强光下检测亮度和颜色； • 2） 杆(柱)状细胞：暗视细胞，在弱光下检测亮度，无
0
150 200
250 220 100
0 80 160 255 240 240 0 160 80 G 255 255 160 B 0 0 240 R 255 0 80 0 255 255 255 255 0 0 255 0
• •
图像数字化过程：
(a)
(b)
• • •
模拟图像 六边形
数字图像
正方形点阵 和正
具体来说，就是把一幅图画分割成上图所 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，形成一幅数字图像。
采样
2.2.1.1概念： 采样：将空间上连续的图像变换成离散点的操作。 采样点：用空间上部分点的灰度值代表图像的这些点。 2.2.1.2采样步骤： １.先沿垂直方向按一定间隔从上到下顺序地沿水平方向直线扫描，取出各水平线 上灰度值的一维扫描。 ２.再对一维扫描线信号按一定间隔采样得到离散信号。（水平方向采样） 对于运动图像，需先在时间轴上采样，再沿垂直方向采样，最后沿水平方向采 样由这三个步骤完成。
量化
2.1.2 量化
原因：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。 2.1.2.1 概念 量化：将像素灰度转换成离散的整数值的过程。 灰度级数：一幅数字图像中不同灰度值的个数，用G 表示。
量化
2 55 2 54 qi＋ 1 qi－ 1
Zi ＋ 1 Zi Zi － 1
g ( 0 ,0 ) g ( 0 , 1 ) g ( 0 ,n 1 ) ( 1 ,0 ) g ( 1 , 1 ) g ( 1 ,n 1 ) g G ( i, j) g m 1 ,0 ) g ( m 1 , 1 ) g ( m 1 ,n 1 ) (
色彩感觉。
• 其中，每个锥状视细胞连接着一个视神经末梢，故分 辨率高，分辨细节、颜色；多个杆状视细胞连接着一 个视神经末梢，故分辨率低，仅分辨图的轮廓。
人眼的成像机理
• 锥状细胞将电磁光谱的可见光部分分为三个波段：红、绿、 蓝。由于这个原因，这三种颜色被称为三基色（Primary Color） 红(red) 绿(green) 蓝(blue) • 所有颜色都可看作是三种基本颜色按照不同的比例组合而 成。 • 人眼成像过程 传递 视细胞受到光刺激产生电脉冲----- 视神经中枢----大脑成像.
采样与量化
1、采样间隔（采样点）与图像的关系
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
采样与量化
2.1.3 采样、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。 非均匀采样是根据图像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。
非均匀量化是对像素出现频度少的间隔大，而频度大的 间隔小。（非等间隔量化） 采用非均匀采样与量化，会使问题复杂化，因此很少采 用。
1 I 0 1
0 0 1
0 1 0
量化
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。
彩色图像 120 50 180 B、G 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、 I 是由不同的灰度级来描述的。
2.2.1采样
采样
采样 列 像素 采样 行 行间 隔
采样 间隔
图2-2 采样示意图 对一幅图像采样时，若每行（即横向）像素为M个，每列（即纵向）像素为 N个，则图像大小为M×N 个像素。 ?
采样 2.2.1.3采样间隔选取 依据：由原图像中包含的细微的浓淡变化决定。取决于希望忠实反映图像的程度。 一般图像中细节越多，采样间隔应越小。 图像中细节越少，则采样间隔可以适当 取大。
第二章 数字图像处理基础 2.1 2.2 2.3 2.4 人眼基本构造及成像原理 采样与量化 像素间的联系 数字图像类型与常用图像文件格式
2.1 人眼构造简介
睫状小带 瞳孔 角膜 虹膜
水晶体
黄斑区 盲点 视神经
视网膜
人眼的机理简介
• 人眼的机理与照相机类似：
1. 瞳孔：透明的角膜后是不透明的虹膜，虹膜中间的圆孔
量化
一般来说 ，g就是表示图像像素灰度值所需的比特位数 (如６bit g G 2 或８bit)。 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） 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。 例如
பைடு நூலகம்
人眼的亮度适应和鉴别
眼睛对不同亮度之间的鉴别能力？
同时对比现象：
空间错觉：人带有主观经验性错觉。
空间错觉：主观轮廓
2.2 数字图像的采样与量化
数字图像可以用一个离散量组成的矩阵g (i, j)（即二维数组）来表示。
其中：矩阵中的每一个元素称为像元、像素或图像元素。而g (i, j)代表(i, j) 点的灰度值，即亮度值。