数字图像处理解析课件

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,*,数字图像处理,第二章图像、图像系统与视觉系统,数字图像处理,第二章图像、图像系统与视觉系统,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,*,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,2020/9/14,#,第二章 图像、图像系统与视觉系统,本章主要内容,2.1,图像基础知识,2.2,图像数字化,2.3,视觉系统,2.4,光度学与色度学,2.5,视觉特征与特性,本章主要内容,2.1,图像基础知识,2.2,图像数字化,2.3,视觉系统,2.4,光度学与色度学,2.5,视觉特征与特性,2.1,图像基础知识,图像的概念,“,picture,”,画、图画、图像、图片、电影等等,“,image,”,像、图像、景像、映像、影像、映射等,“,Pattern,”,模型、式样、样本、图案、图、图形等,2.1,图像基础知识,数学表达式,静止的、平面的、单色的图像,一幅图像可以被看成是,空间各个坐标点上强度的集合,空间坐标,波长,时间,图像的强度,2.1,图像基础知识,照射分量,反射分量,黑天鹅绒,-0.01,；,不锈钢,-0.65,；,白色墙,-0.80,；,镀银金属,-0.90,；,白雪,-0.98,；,晴朗的日子：太阳在地球表面造成的照度为,9000,英尺,-,烛光（英制单位）,96840,勒克司 或,96840,流明,/,平方米。,天空有云时：太阳在地球表面造成的照度为,1000,英尺,-,烛光,10760,流明,/,平方米 或,1,0760,勒克司,晴天的夜晚而且是满月的情况下：地球表面的照度为,0.01,英尺,-,烛光,=0.1076,勒克司。,一般房间照明充分的室内照度大约为,100,英尺,-,烛光,=1076,勒克司。,2.1,图像基础知识,图像,符号信息,景物信息,情绪信息,以某一规则排列的记号，在传送及处理中只要能表达清楚就可以了，它,允许有较大的压缩,包含有丰富的内容，所含的,信息量也较多,不仅,取决于图像本身的内容而且,还,与受信者的经历、文化修养、年龄、嗜好以及此时此刻的心境情绪有密切关系,信息的分类,2.1,图像基础知识,图像的统计特性,把图像信号看做一个随机信号,振幅,相位,分布函数,概率密度函数,相关矩,中心矩,功率谱,2.1,图像基础知识,图像的振幅分布特性,振幅分布函数,振幅分布密度函数,二维图像信号,的值落在 、之间的概率,2.1,图像基础知识,归一化概率密度,相当于水平零差值,2.1,图像基础知识,差值信号的振幅分布特性,对图像信号,预测编码,有重要意义,由图像性质决定,相邻像素间,差值信号分布密度曲线,2.1,图像基础知识,64,128,变化激烈图像,变化缓慢图像,量化灰度级,归一化概率密度,帧差值信号,分布密度特性,由,图像变化程度,所决定,2.1,图像基础知识,图像的自相关函数和空域功率谱,稳定画面,就是指图像,g,(,x,y,),，在,x,y,方向上可,无限扩展,，而且无论在哪个方向上都有,相同的统计特性,。,一般情况下，图像的,自相关函数,和,空域功率谱,针对,稳定画面,来定义。,2.1,图像基础知识,能量有限的图像振幅谱和自相关函数,用 表示一副图像,振幅谱,逆傅里叶变换,图像信号的能量,2.1,图像基础知识,为能量谱,能量有限,的图像信号,g,(,x,y,),的,自相关函数,与 互为傅里叶变换,2.1,图像基础知识,功率有限的图像的空域功率谱和自相关函数,能量无限,，但在单位面积上的平均能量（,平均功率,）是,有限,的图像,功率谱密度,2.1,图像基础知识,自相关函数,与 互为傅里叶变换,2.1,图像基础知识,自相关函数,的基本性质,空域功率谱密度,的基本性质,2.1,图像基础知识,自相关函数的测定结果,相关函数,像素数,与画面有关,2.1,图像基础知识,无明显相关方向,2.1,图像基础知识,相关函数,是从,空间域,的角度研究图像的统计特性,;,功率谱,是从,变换域,的角度研究图像的统计特性,2.1,图像基础知识,图像信息的信息量,离散,图像信息熵,一幅离散图像如果有,共,q,种幅值,且其出现的概率分别为,则其平均信息量为,熵,什么情况下熵最大？,各幅值等概率出现,2.1,图像基础知识,连续,图像信息熵,当 时,2.1,图像基础知识,相对熵,对于,离散信源,来说，消息输出是,等概率,时其熵最大。,对,连续信源,来说最大熵的条件取决于,输出受限情况,。,当,输出幅值受限,的情况下，幅度概率密度是,均匀分布,时其熵值最大。,当,输出功率受限,的情况下，则输出幅度概率密度是,高斯分布,时其熵值最大,。,NOTE,2.1,图像基础知识,图像格式,裸数据格式,BMP,GIF,JPEG,TIFF,2.2,图像数字化,连续的图像信号先要在空间上进行,数字化,后才能被计算机处理,A,B,取样,量化,2.2,图像数字化,数字化,取样,量化,2.2,图像数字化,数字图像表示,连续图像函数,取样,二维阵列,由一幅图像的坐标张成的实平面部分称为空间域，和 称为空间变量或空间坐标,2.2,图像数字化,当灰度值也是整数时，数字图像变成一个二维函数，且它的,坐标和幅值都是整数,。,灰度值,数字化过程,离散灰度级数,2.2,图像数字化,出于,存储和量化硬件的考虑，灰度级数典型地取为,2,的,整数次幂,离散灰度级是,等间隔,的，且他们是区间,0,L-,1,内的,整数,。,动态范围,对比度,系统中,最大可度量,灰度与,最小可检测,灰度之比。,最高和最低灰度级间的,灰度差,2.2,图像数字化,上限,取决于,饱和度,，,下限,取决于,噪声,存储,数字图像所需的,比特数,空间和灰度分辨率,空间分辨率,定义,度量单位,图像中可辨别的,最小细节,的度量,每单位距离线对数,每单位距离点数（像素数）,每英寸点数,(dpi),2.2,图像数字化,2.2,图像数字化,2.2,图像数字化,灰度分辨率,定义,特点,在灰度级中,可分辨,的最小变化,测量可分辨的变化是一个,高度主观,的过程,a,b,c,d,e,f,g,h,2.2,图像数字化,2.2,图像数字化,图像的,采样,前情回顾,一维连续信号的采样,连续信号,离散信号（时间序列）,采样,采样间隔,Nyquist,条件,2.2,图像数字化,二维连续图像信号的采样,空间采样函数,式中，和 为,x,，,y,两方向的采样间隔,2.2,图像数字化,图像,f,(,x,y,),连续二维信号,空间频谱,x,方向,截止频率,y,方向,截止频率,采样,二维,Nyquist,条件,2.2,图像数字化,重构,一维信号,二维信号,2.2,图像数字化,亚采样,低于,Nyquist,采样率,按照,Nyquist,采样率采样，然后,抽取,重构,内插法,失真,2.2,图像数字化,图像的量化,定义,分类,均匀量化,非均匀量化,常用,将各个像素所含的,明暗信息离散化,后用,数字,来,表示,等间隔,出现频率小的像素,大间隔,出现频率大的像素,小间隔,8bit,量化,用,0255,描述“黑,白”,3bit,以下量化会出现“伪轮廓现象”,结束语,当,你尽了自己的最大努力,时,，,失败,也是伟大,的，所以不要放弃，坚持就是正确的。,When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The,End,感谢聆听,不足之处请大家批评指导,Please Criticize And Guide The,Shortcomings,演讲人：,XXXXXX,时 间：,XX,年,XX,月,XX,日,