数字图像考试题

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数字图像,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，如灰度。,对连续图像,f,（,x,，,y,）进行,数字化,：,空间上对,x,，,y,进行图像,采样,，采样数分别为,M,N,，,对性质数值,f,进行,量化,。,将图像划分为,M*N,个小块区域，称为,像素,，每个像素包括两个属性：,像素位置,：像素所在的行和列,像素性质数值,：,对于灰度图像：该数值为灰度值，,取值为,0,，,255,之间的整数,对于,RGB,彩色图像：每个像素有,3,个,颜色数值，,每个值,取值为,0,，,255,之间的整数,数字图像处理系统包括,硬件,和,软件,两部分，,硬件,一般包含计算机、图像输入输出设备、图像存储和传输设备等，而,软件,除系统程序外，还应有,专用的图像处理标准,程序等。,扫描仪、数码相机、,摄象机与图象,采集卡等,PC,、工作站等,打印机、绘图仪等,2,、代数运算,对两幅输入图像进行点对点的,加,减,乘,除,运算而得到输出图像,通过适当的组合形成多幅图像的复合代数运算,其中,A,(,x,y,),和,B,(,x,y,),为输入图像，,C,(,x,y,),为输出图像。,1.2,仿射变换,1,旋转变换,2,缩放变换,3,错切变换,4,平移变换,5,镜像变换,1,旋转变换,图像旋转,(Rotation),是指,以某点为中心，图像中所有像素都旋转同一角度的变换,图像的旋转变换是图像的位置变换，但旋转后，图像的大小一般会改变。,在图像旋转变换中既可以把转出显示区域的图像截去，也可以扩大图像范围以显示所有的图像。,2,缩放变换,图像比例缩放是指将给定的图像在,x,轴方向按比例缩放,sx,倍，在,y,轴方向按比例缩放,sy,倍，从而获得一幅新的图像。,如果,sx,sy,，即在,x,轴方向和,y,轴方向缩放的比率相同，称这样的比例缩放为图像的全比例缩放。,如果,sx,sy,，图像的比例缩放会改变原始图像的像素间的相对位置，产生几何畸变。,设原图像中的点,P,(,x,y,),比例缩放后，在新图像中的对应点为,P,(,x,y,),，则,P,0(,x,y,),和,P,(,x,y,),之间的对应关系。,3,错切变换,(a)shx0,shy=0,情形,(b)shx=0,，,shy0,情形,点的平移,4,平移变换,图像的镜像变换不改变图像的形状。,图像的镜像,(Mirror),变换分为两种：,水平镜像,垂直镜像,图像的水平镜像操作是将图像左半部分和右半部分以图像垂直中轴线为中心进行镜像对换；,图像的垂直镜像操作是将图像上半部分和下半部分以图像水平中轴线为中心进行镜像对换,镜像演示,5,镜像变换,即,设输出图像,g(x,y),，左上角像素记为,g(0,0),则：,g(1,1),为,1,3,2,5,2,3,2,4,0,的中间值，,排序为：,0,1,2,2,2,3,3,4,5,g(1,1)=2,则输出图像,g(x,y),为：,例,1,=,则：,设输出图像,g(x,y),左上角记为个,g(0,0),例,图像,F,h,注：这里灰度的分布范围为,0,9,。,例,P,f,P,f,=h/25,(a),直方图显示只在左边有，说明画面没有明亮的部分，整体偏暗；,(b),直方图显示只在右边有，说明画面缺乏暗部细节，整体偏亮；,(c),只显示在中间区域，图像对比度较差；,(d),整个直方图贯穿横轴，图像灰度分布分散，图像对比度较好。,位图图像文件格式,文件头,主要包含文件的大小、文件类型、图像数据偏离文件头的长度等信息。,位图信息头,包含图像的尺寸信息、图像用几个,bit,数值来表示一个像素、图像是否压缩、图像所用的颜色数等信息。,颜色信息,包含图像用到的颜色表，显示图像时需用颜色表生成调色板。真彩色图像文件没有颜色表，不需要操作调色板。,文件中的,数据块,表示图像的相应的像素值。,例,3,3,2,12,3,8,3,8,4,12,1,6,6,6,2,5,8,5,2,11,3,15,1,11,2,9,2,9,5,4,1,3,4,3,4,0,游程编码又称“,RLE,编码”，是一种统计编码，该编码属于无损压缩编码，是数字图像的重要编码方法。对于二值图像特别有效。,灰度图像,游,程编码的基本原理是：沿图像,行（或列）,重复灰度的图像，可用灰度和相同灰度的行程构成的,行程对,表示，其中每个行程对表示一个,灰度的数值,和,具有该灰度的连续像素的数量,。,给出图像的行程编码为：,2,）图像编码的方法,（,1,）根据编码过程中是否存在,信息损耗,可将图像编码分为：,有损压缩：,不能精确重建原始图像，存在一定程度的失真。,无损压缩：,无信息损失，解压缩时能够从压缩数据精确地恢复原始图像；,编码的分类,图像压缩编码,有损编码,无损编码,行程编码,LZW,编码,哈夫曼编码,算术编码,无损预测编码,位平面编码,有损预测编码,分形编码,模型编码,子带编码,神经网络编码,变换编码,K.L,变换,Haar,变换,Walsh.Hadamard,变换,离散余弦变换,离散傅立叶变换,斜变换,小波变换,图像强度的显著变化可分为：,(1),阶跃变化,（,函数,）,，即图像强度在不连续处的两边的像素灰度值有着显著的差异；,(2),线条（屋顶）变化,（,函数,）,，即图像强度突然从一个值变化到另一个值，保持一较小行程后又回到原来的值,两种常见的边缘一阶导数和二阶导数示意图,(,a),阶跃函数,(,b),线条,（屋顶）,函数,理论曲线,实际曲线,一阶导数,二阶导数,基于一阶导数的方法：梯度算子、,Roberts,算子、,Prewitt,算子等。,基于二阶导数的方法：拉普拉斯算子、高斯拉普拉斯算子等。,1,）基本原理,阈值分割法的基本思想：,确定一个合适的阈值,T,（阈值选定的好坏是此方法成败的关键）。,将大于等于阈值的像素作为物体或背景，生成一个二值图像。,If f(x,y),T set 255,Else set 0,在四邻域中有背景的像素，既是边界像素。,0,255,255,0,255,0,255,255,255,例子,区域生长规则：,给出种子像素，如果某像素与种子像素的灰度值差的绝对值小于等于,阈值,T,，则将该像素纳入种子像素所在的区域,区域内像素是,8,邻域相邻,的,T=3,8,邻域,