第2章图像处理基础ppt课件

,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,*,第二章 数字图像处理基础,2.1 图像数字化技术,2.2 数字图像文件的类型,2.3 图像文件格式,2.4 颜色模型,第二章 数字图像处理基础 2.1 图像数字化技术,1,2.1 图像数字化技术,图像的数字化包括,采样,和,量化,两个过程。,图像数字化后，用二维数组表示。,位置：,像元、像素或图像元素,值：灰度值或亮度值(=0,),2.1 图像数字化技术 图像的数字化包括采样,2,采样网格,(,a,)正方形网格;(,b,)正六角形网格,图像在空间上的离散化称为,采样,。用空间上部分点的灰度值代表图像，这些点称为,采样点,。,2.1.1 采样,采样网格 图像在空间上的离散化称为采样。用空间上部分,3,模拟图像经过采样后，离散化为像素。但像素值（即灰度值）仍是连续量。把采样后所得的各像素的灰度值,从模拟量到离散量的转换,称为,图像灰度的量化,。,2.1.2 量化,模拟图像经过采样后，离散化为像素。但像素值（即灰度值,4,量化示意图,（a）量化；(b)量化为8 bit,连续灰度值 量化值 (整数值),灰度标度 灰度量化,Z,i,1,Z,i,Z,i,1,q,i,1,q,i,1,255,254,128,127,1,0,(,a,),(,b,),2.1.2 量化,量化示意图连续灰度值 量化值 (整数值)灰度,5,2.1.3 采样与量化参数的选择,采样点数越多，图像质量越好，但占空间大。,当图像的采样点数一定时，量化级数越多，图像质量越好。,2.1 图像数字化技术,2.1.3 采样与量化参数的选择 2.1 图,6,不同采样点数对图像质量的影响,2.1.3 采样与量化参数的选择,不同采样点数对图像质量的影响2.1.3 采样与量化参数的选,7,不同量化级别对图像质量的影响,2.1.3 采样与量化参数的选择,不同量化级别对图像质量的影响2.1.3 采样与量化参数的选,8,1.图像数字化器(如：,数码相机、胶片扫描仪,)的组成,(1),采样孔,：,使图像数字化器能不受图像其他部分的影响，而在整幅图像中扫描特定的独立像素单元；,(2),扫描器件,：,使采样孔以预先确定的方式在图像上移动，按照顺序依次扫描图像的每一个像素；,(3),光传感器,：,测量每一像素的亮度，将光亮度转化为电流或电压信号；,(4),量化器,：,将传感器输出的连续值转化为整数值；,(5),输出存储装置,：,将量化的灰度值以适当的格式存储。,2.1.4 图像数字化设备（数字化器）,1.图像数字化器(如：数码相机、胶片扫描仪)的组成,9,2.图像数字化器的性能,（1）,分辨率,：单位尺寸能够采样的像素数，由采样孔的大小和像素间距的大小决定；,（2）,灰度级,：量化为多少等级；,（3）,图像大小,：允许输入图像的大小；,（4）,扫描速度,：采样数据的传输速度；,（5）,噪声,：数字化器的噪声水平。,（6）,线性度,：线性度是指对光强进行数字化时，灰度正比于图像亮度的实际精确程度。,2.图像数字化器的性能,10,2.2 数字图像文件的类型,静态图像可分为,矢量图,和,位图,。,矢量图,用数学公式描述的图像。,矢量图形,指由代数方程定义的线条或曲线构成的图形。如:表示一个圆形，矢量图像保存了一个画圆的命令、圆心的坐标、半径的长度等等。欲显示该圆，矢量绘图软件则根据圆的坐标、半径等信息，经过方程式计算，将圆“画”在屏幕上。,优点,：文件数据量很小；图像质量与分辨率无关，这意味着无论将图像放大或缩小了多少次，图像总是以显示设备允许的最大清晰度显示。,缺点,：不易制作色调丰富或色彩变化太多的图像，而且绘出来的图像不是很逼真，同时也不易在不同的软件间交换文件。,2.2 数字图像文件的类型 静态图像可分为矢量图和,11,位图（点位图）的基本构图单位是,像素,。,位图,是通过许多像素点表示一幅图像，每个像素具有颜色属性和位置属性。包含不同色彩信息的像素的矩阵组合构成了千变万化的图像。位图可以从传统的相片、幻灯片上制作出来或使用数字相机得到。,位图分成如下四种：单色图像、灰度图像、索引图像和真彩色图像。,2.2 数字图像类型,位图（点位图）的基本构图单位是像素。位图,12,1.单色图像,单色图像只有黑白两种颜色，一个像素仅占1bit，0表示黑，1表示白，或相反。常把单色图像称为1位图像，或二值图像。,2.2.1 位图,1.单色图像2.2.1 位图,13,2.灰度图像,在灰度图像中，像素灰度级用8 bit表示，所以每个像素都是介于黑色和白色之间的256（2,8,=256）种灰度中的一种。,2.2.1 位图,2.灰度图像2.2.1 位图,14,3.索引图像,颜色预先定义的（索引颜色）。,索引颜色的图像最多只能显示256种颜色。,因此一个像素占8bit，而这8bit的值不是颜色值，,而是颜色表中的索引值，根据索引值在颜色表中找到最终,的RGB颜色值。,2.2.1 位图,3.索引图像2.2.1 位图,15,4.真彩色图像,“真彩色”是RGB颜色的另一种叫法。,在真彩色图像中，每一个像素由红、绿和蓝三个,字节组成，每个字节为8bit，表示0到255之间的不,同的亮度值，这三个字节组合可以产生1670万种不同,的颜色。,2.2.1 位图,4.真彩色图像2.2.1 位图,16,2.2.2 位图的有关术语,采样点（Sample）,像素（Pixel）,(可大可小）,2.2.2 位图的有关术语 采样点（Sample）像素,17,图像分辨率：,每英寸图像含有的点或像素个数（dpi）,分辨率越高，图像细节越清晰，但文件尺寸大，,处理的时间长，对设备的要求高。,2.2.2 位图的有关术语,图像分辨率：分辨率越高，图像细节越清晰，但文件尺寸大，2.2,18,打印机分辨率：,打印图像时每英寸的点数(dpi),激光打印机的分辨率可达6001200dpi。,2.2.2 位图的有关术语,打印机分辨率：激光打印机的分辨率可达6001200dpi。,19,屏幕分辨率：,每单位长度显示的像素或点的数量（dpi）,屏幕分辨率取决于显示器的大小及其像素设置。,屏幕分辨率由计算机的显示卡决定，标准的VGA显示卡,的分辨率是640480，,2.2.2 位图的有关术语,屏幕分辨率：屏幕分辨率取决于显示器的大小及其像素设置。2.2,20,一般扫描仪提供的方式是水平分辨率要比垂直分辨率高。,台式扫描仪的分辨率可以分为光学分辨率和输出分辨率。,扫描仪分辨率：,扫描图像时每英寸的样点数(dpi),扫描仪硬件所真正扫描到的图像分辨率。光学分辨率可达8001200 dpi以上。,输出分辨率是通过软件强化以及内插补点之后产生的分辨率，大约为光学分辨率的34倍。,2.2.2 位图的有关术语,一般扫描仪提供的方式是水平分辨率要比垂直分辨率高。,21,2.3 图像文件的一般结构,2.3.1 BMP（BitMap Picture)文件格式,位图文件头,：文件类型、大小等信息。,位图信息头,：图像的高度、宽度、大小等信息。,位图数据,：每个像素的颜色。,2.3 图像文件的一般结构 2.3.1 BMP（BitMap,22,位图文件头，共占14个字节,文件类型,2个字节,B M,文件大小,4个字节,保留,4个字节,位图第一个像素,的偏移量，4个字节,1 3 7 11,位图文件头，共占14个字节文件类型B M文件大小保留位图,23,第2章图像处理基础ppt课件,24,位图信息头，共占40个字节,位图信息头长度(40),位图面数(=1),图像的宽度,15 19 23 27,图像的高度,每个像素,所占的位数,位图水平分辩率,是否压缩,（未压缩=0）,29 31 35 39,图像的大小,位图垂直分辩率,位图使用的,颜色数,43 47 51,位图使用的重要,的颜色数,位图信息头，共占40个字节位图信息头长度(40)位图面数(=,25,第2章图像处理基础ppt课件,26,位图数据,B G R B G R B G R B G R .,最后一行,第一列像素,的颜色值.,最后一行,第二列像素,的颜色值.,B G R B G R B G R B G R .,倒数第二行,第一列像素,的颜色值.,倒数第二行,第二列像素,的颜色值.,每一行总字节数是4的倍数,.,位图数据B G R B G R,27,文件说明,属性,所占字节数,起始字节,说明,位图文件头,bfType,2,1,文件类型（“BM”）,bfSize,4,3,文件大小,bf1,2,7,保留,bf2,2,9,保留,bfOffBits,4,11,第一个位图数数的偏移量,文件信息头,biSize,4,15,文件信息头的长度,biWidth,4,19,位图的宽度（单位是象素）,biHeight,4,23,位图的高度（单位是象素）,biPlanes,2,27,位平面数（=1）,biBitCount,2,29,每个象素所占位数（=24）,biCompression,4,31,是否压缩（未压缩=0）,biSizeimage,4,35,图像的大小,biXPelsPerMeter,4,39,位图水平分辩率,biYPelsPerMeter,4,43,位图垂直分辩率,biClrUsed,4,47,位图使用的颜色数,biClrImportant,4,51,位图使用的重要的颜色数,位图数据,每个象素占三个字节（RGB），数据的第一行是屏幕的最后一行上。,数据的每一行像素所占字节数目是4的倍数。,BMP图像文件格式,文件说明属性所占字节数起始字节说明位图文件头bfType21,28,1.TIF图像文件格式,标记图像文件格式TIF(Tag Image File Format)，,图像文件格式最复杂，考虑了扩展性、方便性和,可修改性，是目前流行的图像文件交换标准之一。,2.3.2 其他文件格式,1.TIF图像文件格式 标记图像文件格式TIF(Tag,29,2.GIF图像文件格式,图形交换文件格式GIF（Graphics Interchange Format),目的是在不同的系统平台上,交流、传输,图像。,它是在Web及其他联机服务上常用的一种文件格式，,图像最大不能超过64 M，颜色最多为256色。,GIF图像文件采取LZW压缩算法，存储效率高。,GIF主要是为数据流而设计的一种传输格式，,而不是作为文件的存储格式。,2.GIF图像文件格式图形交换文件格式GIF（Gr,30,3.PCX文件,PCX文件格式是最早使用的图像文件格式之一，,各种扫描仪扫描得到的图像几乎都能保存成PCX格式。,结构较简单，存取速度快，压缩比适中。,3.PCX文件PCX文件格式是最早使用的图像文件格式之一,31,4.JPEG图像格式,联合图像专家组JPEG(Joint Photographers Experts Group),是第一个国际数字图像压缩标准，主要是为了解决专业摄影师,所遇到的图像信息过于庞大的问题。JPEG有较高的压缩比和,良好的图像质量，使得它广泛应用于多媒体和网络程序中。,JPEG和GIF成为HTML语法选用的图像格式。,JPEG 通过有选择地减少数据来压缩文件大小，,会弃用数据，故JPEG 压缩为有损压缩。,4.JPEG图像格式 联合图像专家组JPE,32,2.4 颜色模型,1.RGB模型,面向硬件设备常用的模型,RGB模型也称为加色法混色模型。它是以RGB三色光互相叠加来实现混色的方法，因而适合于显示器等发光体的显示。其混色规律是：以等量的红、绿、蓝基色光混合时，有,其配色方程描述：,F(物体颜色)=,R（红色的百分比）+G（绿色的百分比）+B（蓝色的百分比）,2.4 颜色模型1.RGB模型面向硬件设备常用的模型,33,2.HSI模型,S,H,饱和度(Saturation),用半径长度表示，反映颜色的鲜明程度,色调(Hue),用角度表示,亮度(Intensity),用高度表示,在艺术上常用的模型,2.4 颜色模型,HSIHue-Saturation-Intensity(Light