第2章 图像采集

1、成像过程Frustump 位于视锥体空间范围内的三维场景的任何物体都可以被看到。p 视锥体是一个棱锥，其顶点表示用来观看场景的摄像机位置。获取图像:l 将场景通过投影转换成平面上的亮度模式l 将亮度模式通过采样和量化转化为离散形式(数字图像)投影成像涉及不同坐标系的转换，可用齐次坐标将其转化为线性变换。投影过程可用投影变换（也称为成像变换或几何透视变换）描述投影成像涉及在不同坐标系统之间的转换(1) 世界坐标系统(2) 摄像机坐标系统(3) 像平面（投影平面）坐标系统(4) 计算机图像坐标系统摄像机模型：侧重前三个坐标系统齐次坐标表示镜头焦距非线性，如何转化为线性关系？符号变化表示图像翻转了转

2、化为线性关系投影变换后的齐次坐标正投影3D2D相应的世界空间笛卡尔坐标为：任意取值均可使等式成立，即X，Y的取值不唯一世界坐标原点摄像机坐标原点（假设与投影平面重合）平移变换故，在不重合的情况下，摄像机中对应的3D世界的坐标可有下式获得：法线发光物体用亮度描述，不发光物体考虑其他光源对其照度照度：一个被光线照射的表面上的照度定义为照射在单位面积上的光通量图像质量会随空间分辨率和灰度分辨率的减少而劣化各子图灰度级均为256512512256256128128646432321616棋盘模式明显图像尺寸保持5125122566416842虚假轮廓逐渐明显256*256*128181*181*641

3、28*128*3290*90*1664*64*845*45*4m-连接非m-连接m-连接可认为是8-连接的一种变型，引进它的目的是为了消除使用8-连接时常会出现的多路问题（歧义性）多路（歧义）l 连通：如果像素p和q不邻接，但它们均在另一个像素的相同邻域中，且这三个像素的灰度值均满足相似性规则，则称p和q是连通的。l 进一步推广，若p和q之间有一系列的像素是连接的，则p和q是连通的，这一系列像素构成像素p和q之间的通路。从p至q的像素个数称为通路的长度。l 子图像之间的邻接：一副图像中的两个图像子集S和T，如果S中的一个或一些像素与T中的一个或一些像素邻接，则称S和T是邻接的。l 连通组元：对

4、S中任意一个像素p，所有与p相连通且又在S的像素组成的集合（含p）合起来称为S中的一个连通组元。l 连通集：如果S中只有一个连通组元，即S中所有像素都互相连通，则称S是一副图像的连通集。像素在空间的接近程度可以用像素之间的距离来测量。距离度量函数：设3个象素p，q，r，坐标(x, y)，(s, t)，(u, v)（1）D(p, q) 0 （D(p, q) = 0 当且仅当 p = q)（2）D(p, q) = D(q, p)（3）D(p, r) D(p, q) + D(q, r)欧氏距离相等的距离可用圆表示城区距离棋盘距离l 欧式距离最准确,但计算量大,其他两种距离计算量小,有误差l 像素间距

5、离计算时不考虑灰度值l 可以用距离定义4-邻域和8-邻域总结l 也称空间坐标变换或几何坐标变换，是一种位置映射操作。l 图像中的每个像素有一定的空间位置，可借助坐标变换变换其位置，对整幅图像的坐标变换时靠对每个像素进行坐标变换而实现的。推广至多个像素（m）的整体变换，可表示为典型的三种变换矩阵平移（Translate）变换矩阵缩放（Scale）变换矩阵旋转（Rotate）变换矩阵Example： Translation transform(2) 反变换：使用变换矩阵的逆矩阵(3) 其他3点映射变换*：如拉伸、剪切等变换（参见pp.42)水平剪切垂直坐标不变，但是水平坐标发生变化垂直剪切水平坐标

6、不变，但是垂直坐标发生变化仿射变换可看作是基本坐标变换的扩展仿射变换是非奇异线性变换接平移变换l A是22的非奇异矩阵l O和t是21的矩阵l A和t构成6个自由度的变换Example实验一：文件读写与显示读图像文件Read image from graphics fileEXAMPLEA = imread(ngc6543a.jpg);imread returns a MN3 array, A.显示图像EXAMPLEA = imread(ngc6543a.jpg);imshow(A);A = imread(ngc6543a.jpg);figure(1);subplot(221);imshow(A); title(原始图);subplot(222);imshow(A(:,:,1); title(红色分量图);subplot(223);imshow(A(:,:,2); title(绿色分量图绿色分量图);subplot(224);imshow(A(:,:,3); title(蓝色分量图蓝色分量图);其他函数图像类型转换rgb2grayConvert RGB image or colormap to grayscaleim2bwConvert image to binary imag