图像处理基础知识PPT教案

1、图像处理基础知识图像处理基础知识第1页/共42页.逐行扫描采样量化数字化像素对应扫描线的行扫描行像素灰度整数值扫描仪的图像数字化过程原理图 第2页/共42页第3页/共42页,fx yfx yx yfx yAfx y模拟图像的数学模型是一个二元函数，的函数值是能量的记录，是非负有界的实数，同时，一幅实际图像的尺寸是有限的，一般定义在某一矩形域中模拟图像数字化后得到数字图像。数字图像的数学模型仍用二元函数来表示，但此时的坐标值和函数值是离散的，是整数值 0第4页/共42页(0,0)(0,1)( , )(1,0)(1,1)nTffnf x yf nf nn抽样T连续信号（抽样、量化）数字信号第5页/

2、共42页 采样点阵：正方形、正三角0( , )f x y 第6页/共42页whittaker-korelnikov-shannon2( )( )2cccwffff tff t（）采样定理。当 或 ，则函数 的傅立叶变换为0，亦即可由相隔为或更密的样本正确重构第7页/共42页00002()11( , )2cos2(34 ),0.2( , )2cos2(34 )ed d(3,4)(3,4)3,3,415220.2jxu yvccxysxsysxyf x yxyxyF u vxyx yuvuvfffffffff 例： 带宽 4时为0， 采样频率：或 不满足采样定理，有混频现象0022xyff奈奎斯特

3、频率：不混叠时采样中的最低限，第8页/共42页oxyyx( , )(,)( , )( , ) ( , )smns x yxm x yn yf x yf x y s x y 2.1.2 数字化原理1122ccxyuv采样间隔满足条件和，此时模拟图像的采样结果可以精确地，无失真地重建原图像第9页/共42页l抖动噪声：采样周期为，但发射与接受端存在相位差异，称相位抖动。TcfT第10页/共42页第11页/共42页T量化和采样是两个不同的概念，量化是在每个采样 点上进行的，所以必须先采样后量化。T量化和采样是图像数字化的不可或缺的两个操作， 二者紧密相关，同时完成。2.1.2 数字化原理6. 采样和量

4、化的关系,f x yf x y采样 空间离散的像素矩阵量化 对信号的幅度进行离散分层的过程第12页/共42页222128 128 698304 (12)512 512 82097152 (256)mnkkMNGMNGNNGGkBMNK 图像尺寸每个像素所具有的离散灰度级数（不同灰度值的个数） =2点采样，每点灰度级 级，占 位。存一幅图像所需的位数（bit）、 第13页/共42页NNkNkNkkNkNkN总数据量位二进制数据当总存储容量一定时， 与 怎么分配效果才最佳？解：无一般方法，取决于具体图像。当纹理细节多时 大， 小。当层次要求多时，则 大， 小。例如：人头像要照顾层次？ 大， 小（频

5、带窄平滑，采样间隔可大）。群众场面纹理丰富？ 小， 大（频带宽，采样间隔要小，不丢细节）。第14页/共42页NKNKNKk和 的关系：1）图像质量一般随 和 的增加而增加。在极小情况下固定的，减小 能改进图像质量，因为增加了图像的反差。2) 对具有大量细节的图像通常只需要很少的灰度级数就可较好地表示3) 为常数的一系列图像主观看起来可以有较大的差异第15页/共42页T非均匀采样和量化细节部分，分配较多的采样灰度突变部分，可用较少的灰度级数第16页/共42页 表示灰度级、bright, 彩色 ,连续图像 .如X光图像反映人体组织吸收特性，红外图像 反映温度辐射特性，CCD反映可见光的特性( ,

6、)f x y( , ,)f x y( , , )f x ytT在图像建模中涉及到保真度(fidelity)：衡量处理方法好坏，清晰否？采样、量化正交序列展开，Fourier变换统计模型：把图像看成一个集合的成员如均值、方差。第17页/共42页第18页/共42页第19页/共42页2.2.1 图像模式第20页/共42页2.2.1 图像模式第21页/共42页第22页/共42页 RGB RGBLrgbrgbL、为其中，彩色光 的三基色分量或百分比。L第23页/共42页2.2.2 彩色空间第24页/共42页第25页/共42页第26页/共42页N 列 行红绿蓝2.2.3 图像存储的数据结构MMN第27页/

7、共42页2）按扫描行存储红 绿 蓝 第1行3）按各个像素存储 红 绿 蓝 （1，1）（1，2）2.多波段图像数据结合结构第28页/共42页第29页/共42页第30页/共42页第31页/共42页2.3 图像文件格式第32页/共42页第33页/共42页211211 ( , )( , ) ( , )JKjkJKjkf j kf j kNMSEf j k1 1 1 111111 1 1 11221( , ) ( , )1 1 1 112211 1 1 11111f j kf j kNMSE第34页/共42页T等效信噪比 21121() ( , )( , ) JKjkfj kfj kJKPMSEA101

8、0log ()PSNRPMSE PSNRPMSEf(j,k)被变换的图像场，Af(j,k )的最大值第35页/共42页T 图像质量评价的研究是图像信息工程的基本技术之一。 光电变换传输处理记录其他变换T图像增强：就是为了改善图像的主观视觉显示质量 T图像复原：是用于补偿图像的降质，使复原后的图像接近原像 T图像编码技术 :在保持被编码图像一定质量的前提下， 以尽量少的码字来表示图像，以节省信道和储存器容量2.4.2 图像质量的主观评价第36页/共42页图像可懂度（Intelligibility) 表示图像能向 人或机器提供信息的能力2.4.2 图像质量的主观评价第37页/共42页“全优度尺度”： 非常好图像 5分 好图像 4分 中等图像 3分 差图像 2分 非常差图像 1分2.4.2 图像质量的主观评价第38页/共42页相对评价图像好到坏分类，比较。 “群优度尺度”最好、稍好一批中最好的图像 7分比该批的平均水平好的图像 6分稍好于该批的平均水平图像 5分该批平均水平的图像 4分稍次于该批的平均水平图像 3分比该批的平均水平差的图像 2分一批中最差的图像 1分2.4.2 图像质量的主观评价第39页/共42页作业2-1 画出视觉信息在眼球内（视网膜中）的传输过程模型示 意图，并扼要说明之2-2 画出黑白视觉扩