DVIP数字图像基础学习教案

1、会计学1DVIP数字图像基础数字图像基础(jch)第一页，共114页。则为视网膜，由大量的光敏细胞组成。第2页/共114页第1页/共114页第二页，共114页。第3页/共114页第2页/共114页第三页，共114页。第4页/共114页第3页/共114页第四页，共114页。第5页/共114页第4页/共114页第五页，共114页。第6页/共114页第5页/共114页第六页，共114页。SL05 . 1BLLLBLLLLBSBLL LBLBLL/第7页/共114页第6页/共114页第七页，共114页。常数LL)()(lg常数cLdLL)(lgLLL第8页/共114页第7页/共114页第八页，共114

2、页。LLLLlgLLL第9页/共114页第8页/共114页第九页，共114页。LL第10页/共114页第9页/共114页第十页，共114页。1010第11页/共114页第10页/共114页第十一页，共114页。0LLlg2第12页/共114页第11页/共114页第十二页，共114页。tfyxfkLyxLT2cos)sincos(2cos(),(001第13页/共114页第12页/共114页第十三页，共114页。于给定的，通过调整得到在、 和的各种取值情况下的视觉阈。图1.6(a)给出一种测试光栅图样，图1.6(b)是前人的各种实验得出的对比度灵敏度函数曲线。可得到如下结论: 0Lk0Lk0L0

3、fkTfTfk0L第14页/共114页第13页/共114页第十四页，共114页。0f0Lkm 0Lk0f1m045第15页/共114页第14页/共114页第十五页，共114页。第16页/共114页第15页/共114页第十六页，共114页。第17页/共114页第16页/共114页第十七页，共114页。DBLL第18页/共114页第17页/共114页第十八页，共114页。第19页/共114页第18页/共114页第十九页，共114页。第20页/共114页第19页/共114页第二十页，共114页。211,H)(V),(yxI0)(),(),(dVyxIyxf第21页/共114页第20页/共114页第二

4、十一页，共114页。)(g),(yxc),(21H第22页/共114页第21页/共114页第二十二页，共114页。第23页/共114页第22页/共114页第二十三页，共114页。第24页/共114页第23页/共114页第二十四页，共114页。第25页/共114页第24页/共114页第二十五页，共114页。xvyvHavxFbvy第26页/共114页第25页/共114页第二十六页，共114页。第27页/共114页第26页/共114页第二十七页，共114页。第28页/共114页第27页/共114页第二十八页，共114页。第29页/共114页第28页/共114页第二十九页，共114页。),(nm),

5、(nmx第30页/共114页第29页/共114页第三十页，共114页。第31页/共114页第30页/共114页第三十一页，共114页。第32页/共114页第31页/共114页第三十二页，共114页。第33页/共114页第32页/共114页第三十三页，共114页。第34页/共114页第33页/共114页第三十四页，共114页。第35页/共114页第34页/共114页第三十五页，共114页。第36页/共114页第35页/共114页第三十六页，共114页。10,)(2exp),(),(NnmnlmkNjnmflkF10,2)(2exp),(1),(NlknlmkNjlkFNnmf第36页/共114页

6、第三十七页，共114页。离的，即可以对m和n分别作变换：第37页/共114页第三十八页，共114页。10102exp2exp),(),(NnNmnlNjmkNjnmflkF)(2expnlmkNj第38页/共114页第三十九页，共114页。),(),(),(nmhnmfnmy),(),(),(lkHlkFlkY),(lkF),(nmf10,2210,2| ),(|1| ),(|NlkNnmlkFNnmf第39页/共114页第四十页，共114页。n。),(exp| ),(|),(lkjlkFlkF),(exp),(1lkjFnmfp|),(|),(1lkFFnmfA1F),(nmfp),(nmf

7、A),(nmf第40页/共114页第四十一页，共114页。(binhun)。n基函数满足正交条件：)(nx)()(2ZLnx)(2ZL)(nx ZkkkZkknkXnlxlnx)(,)( lxllxlkXlkk,)()(nx lknnlk,k第41页/共114页第四十二页，共114页。22Xx第42页/共114页第四十三页，共114页。时域时域变换域变换域傅氏级数傅氏级数连续连续周期周期离散离散非周期非周期傅氏变换傅氏变换连续连续非周期非周期连续连续非周期非周期离散时间傅氏变换离散时间傅氏变换离散离散非周期非周期连续连续周期周期离散傅氏级数离散傅氏级数离散离散周期周期离散离散周期周期离散傅氏变

8、换离散傅氏变换离散离散非周期非周期离散离散非周期非周期第43页/共114页第四十四页，共114页。（1.23b） tf tfTtf0nw ktjkwekFtf0 2201TTtjkwdtetfTkF第44页/共114页第四十五页，共114页。)(tf tfedtetfwFjwtjwt, dwewFtfjwt21第45页/共114页第四十六页，共114页。 ZnnfZnjnwe njnwjwenfeF dweeFtfjnwjw212第47页/共114页第46页/共114页第四十七页，共114页。n ZllNnfnf,102expNkNknj nf ZnWkFNnfNknkN101 ZkWnfkF

9、NnnkN102jNNWe第48页/共114页第47页/共114页第四十八页，共114页。 10Nllglnfngnf 1000modNllgNlnf 0f 0g f g 1,.,1 , 0,0Nnnfnf第49页/共114页第48页/共114页第四十九页，共114页。第50页/共114页第49页/共114页第五十页，共114页。 nf nf102expNkNknj 10,NnnkNkWnfnfkF 101NknkNWkFNnf2jNNWe第51页/共114页第50页/共114页第五十一页，共114页。第52页/共114页第51页/共114页第五十二页，共114页。二维图像坐标表示矩阵表示图1

10、.23 二维图像的坐标表示转换为矩阵表示第53页/共114页第52页/共114页第五十三页，共114页。第54页/共114页第53页/共114页第五十四页，共114页。f f第55页/共114页第54页/共114页第五十五页，共114页。图1.24 卷积的矩阵向量乘积表示 ffgg11MNMNfHgMNMNH)()(MNMN H第56页/共114页第55页/共114页第五十六页，共114页。)(nx)(nh1M2M)(nx1, 1 , 01 Mn)(nh1, 1 , 02 MnNMM121) 1, 1 , 0( )()()(10 NnknhkxnyNkeee第57页/共114页第56页/共11

11、4页第五十七页，共114页。eexHy ) 1() 1 ()0()0()3()2() 1()2() 1()0() 1 ()1(2() 1()0() 1() 1 ()0(NxxxhNhNhNhNhhhhNhhhhNyyyH),(nmhnm)(),(nmhnmh第58页/共114页第57页/共114页第五十八页，共114页。)0(0)(mmh ) 1() 1 ()0()0()3()2() 1(00)0() 1 (000)0() 1() 1 ()0(NxxxhNhNhNhhhhNyyy)(nx)(nh1, 1 , 0)()()()()(1010 NnkhknxknhkxnyNkNkNN第59页/共1

12、14页第58页/共114页第五十九页，共114页。Nk)(图1.25 整数模运算示例，模5 ) 1() 1 ()0()0()3()2() 1()2() 1()0() 1 () 1 ()2() 1()0() 1() 1 ()0(NxxxhNhNhNhhNhhhhNhNhhNyyyeexHyH第60页/共114页第59页/共114页第六十页，共114页。n其中，),(nmxBA),(nmhDCNM ) 1, 1(0) 10 , 10)(,(),(NnBMmABnAmnmxnmxe) 1, 1(0) 10 , 10)(,(),(NnDMmCDnCmnmhnmhe1; 1DBNCAM第61页/共114

13、页第60页/共114页第六十一页，共114页。1010),(),(),(MmNneeenmxnnmmhnmy1,2 , 1 , 0; 1,2 , 1 , 0 NnMm图1.26 二维循环卷积第62页/共114页第61页/共114页第六十二页，共114页。) 1, 1 , 0()()()(10 NnnxnnhnyNnN )()(nxHny ) 1() 1 (0)0()2() 1()2()0() 1 () 1 () 1()0() 1() 1 ()0(NxxxHNHNHHHHHNHHNyyy)(nx)(ny HNN jH jHMM ),(nmh第63页/共114页第62页/共114页第六十三页，共1

14、14页。NM unsignedchara MNfloatb MN第64页/共114页第63页/共114页第六十四页，共114页。第65页/共114页第64页/共114页第六十五页，共114页。n1.41jiacjibjibjiajic第66页/共114页第65页/共114页第六十六页，共114页。)(jiahjib第67页/共114页第66页/共114页第六十七页，共114页。max_ max_ min_ max_min_ min_cifa ijcb ija ijifca ijccifa ijcyxyxcossinsincos),(),(yxyxcossinsincosyxayxyxbyxb第

15、68页/共114页第67页/共114页第六十八页，共114页。第69页/共114页第68页/共114页第六十九页，共114页。第70页/共114页第69页/共114页第七十页，共114页。iPiitX,0t 0tX1t 1tX, tXtt第71页/共114页第70页/共114页第七十一页，共114页。0tt ,0tXiitX,0tt iitX,0第72页/共114页第71页/共114页第七十二页，共114页。),(nmx),(nm) 1, 1 , 0,)(,( Nnmnmx),(nmX第73页/共114页第72页/共114页第七十三页，共114页。)(nX)(nX),(nmX),(nmXnm,

16、 ),(),(2211nmnm ),(),(2211nmXnmXtnmx,),(tnmX),(tnmX第74页/共114页第73页/共114页第七十四页，共114页。 tXnttt,.,21 ntXtXtX,.,21第75页/共114页第74页/共114页第七十五页，共114页。 nX)()()(xnXPxFnx)(xnX nXdxxdFxfnxnx)()()()(dxxdFxfxx)()(第76页/共114页第75页/共114页第七十六页，共114页。因此，实随机过程的自相关函数是时间参量和的二维函数，定义为 dxxfnxnXEnnXX)()( nX nX XXn dxxfnunxnnXEn

17、nXXXX)()()()()(222)(1nX)(2nX)(),(21nXnXE1n1n1n2n2n2n)()(),(2121nxnxEnnRXX第77页/共114页第76页/共114页第七十七页，共114页。)()()()(1221nXnXnXnX),(21nnRXX1n2n),(),(1221nnRnnRXXXX21nn )(21nnRXX)()()(2121nxnxEnnRXX)(1nX)(2nX)(21nnRXX21nn )(21nnRXX)(12nnRXX第78页/共114页第77页/共114页第七十八页，共114页。)()(),()()()()(),(2121221121nnnnR

18、nnXnnXEnnCXXXXXXXX),(21nnCXX2122112121),(),(),(),(nnCnnCnnCnnXXXXXXXX),(21nnCXX)()(),()()()()(),(2121221121nnnnRnnXnnXEnnCXXXXXXXX第79页/共114页第78页/共114页第七十九页，共114页。),(21nnCXX2122112121),(),(),(),(nnCnnCnnCnnXXXXXXXX XXn 22XXn21nn ZnnnnCnnCnnRnnRXXXXXXXX2121212121,)(),()(),(第80页/共114页第79页/共114页第八十页，共11

19、4页。jnnXXenRS)()(第81页/共114页第80页/共114页第八十一页，共114页。)(nRXdeSnRjnXX)(21)(dnSnRXXcos)(21)(dSRnxEXX)(21)0()(2第82页/共114页第81页/共114页第八十二页，共114页。)(nh)(jeH nX nY2| )(| )()(jXYeHSS nX nX nY第83页/共114页第82页/共114页第八十三页，共114页。1Nx1)(NnxxECxxExNNT)(cov*C,x第84页/共114页第83页/共114页第八十四页，共114页。1.8.5 随机随机(su j)过程的分类过程的分类 n给定平面

20、上个点给定平面上个点 ，对应，对应(duyng)地有个随机变量地有个随机变量 nn这些随机变量的联合概率密度函数为：这些随机变量的联合概率密度函数为： 。对数。对数字图像而言，随机变量数非常大。因此，测量一个实际的联合概字图像而言，随机变量数非常大。因此，测量一个实际的联合概率密度函数是非常困难的。而对于以下几种特殊的随机过程，情率密度函数是非常困难的。而对于以下几种特殊的随机过程，情况可以大大简化。况可以大大简化。 n平稳随机过程平稳随机过程 n高斯随机过程高斯随机过程 n白噪声过程白噪声过程 n周期随机过程周期随机过程 （periodic random processes） nMarkov

21、 过程过程 （相关过程）（相关过程） nrrrr,321)(),(),(),(321 nrXrXrXrX),(321 nXrrrrf第85页/共114页第84页/共114页第八十五页，共114页。)(nx1),(Nnnx1),(Nnmnx)()()()(mnrmxnxEnxE常数)(),(mnrmnr)(nr)(),()0()()(mxmnxExnxEnr第86页/共114页第85页/共114页第八十六页，共114页。)(nx )0()2() 1()2()0() 1 () 1() 1 ()0(rNrNrNrrrNrrrr)(nx)()()()()(2mncmnrnxmnxE )0()2() 1

22、()2()0() 1 () 1() 1 ()0(cNcNcNcccNcccc第87页/共114页第86页/共114页第八十七页，共114页。 1111111112Tcr 2 ( )( )Xr kk2)0()()(xrkrk1)0( 1)2() 1()2(1) 1 () 1() 1 (12NNNNrx第88页/共114页第87页/共114页第八十八页，共114页。TNnnx1),()()(21exp|)2()(1*12/12/xKxKxfTNxcK x,t(,)t ttdttXtY,)()( 0 1 )()(),(2其它lklxkxElkclklkX第89页/共114页第88页/共114页第八十

23、九页，共114页。,21)(0NSxx)(21)(0NRxx第90页/共114页第89页/共114页第九十页，共114页。第91页/共114页第90页/共114页第九十一页，共114页。)sin()(0tAtX)cos()(0 KRxx tX00000)sin()cos()(KKKKtKBtKAAtXkAkB第92页/共114页第91页/共114页第九十二页，共114页。) 1(| )() 1 (,),2(),1(| )( nxnxPxnxnxnxPn1 , 2, 1 nn)(nx) 1( nx1 ),(|2lkxxlkc1Nx 112121NNNNC第93页/共114页第92页/共114页第

24、九十三页，共114页。常数),(nm0),(),(),(vhvhknkmxnmxEkkrhv第94页/共114页第93页/共114页第九十四页，共114页。|exp),(2vhxvhkkkkrvhkk ,eevh,|2),(vhkvkhxvhkkrvh|2),(vhkkxvhkkr22) 1 , 1 (xBCADr1BDCDACAB图1.31 象素间相关系数第95页/共114页第94页/共114页第九十五页，共114页。)(exp),(2/1222vhxvhkkkkrvhkk , )exp(2/122)(2),(vhkkxvhkkr) 1 , 0()0 , 1 (BDCDACAB2) 1 ,

25、1 (ADBChvkkkVkkkHvhvh, 0 :0, :图1.32 象素间相关系数与象素间距离的关系kk),(vhkk第96页/共114页第95页/共114页第九十六页，共114页。图1.33 随机场的线性系统模型，具有给定的频谱密度S(f)第97页/共114页第96页/共114页第九十七页，共114页。)( fS)(zH nX)(zH)( fS00( )MNiiiiiiH zb zc z10cMiiniNiiniXbYanY01)(第98页/共114页第97页/共114页第九十八页，共114页。,1nnxxmiininxax1ianmxaxxxemiininnnn,12neEia2neE

26、2neEia., 10mjXeEjnnnejnX., 1mjXejnn第99页/共114页第98页/共114页第九十九页，共114页。)(nu)(nr)(ne, )()()()(1jeuezzHzHzSzS)(zSe)(ne( )H z1()H z)(zHpnnznhzH0)()(第100页/共114页第99页/共114页第一百页，共114页。)(nup1122( )( ) ()( )( )1 ( )0; ( ) ; ( ) ()0PPkkkku na k u nke nA za zE e nE e nE e n u nk )(nep第101页/共114页第100页/共114页第一百零一页，共

27、114页。)()()( 1knukanuPkp)(nup)()( )(nenunun)(ne( )1( )npnAza n z )(nu)(zAp)(ne)(nu)(zAp)(ne图1.35 输出是预测误差的因果滤波器第102页/共114页第101页/共114页第一百零二页，共114页。)(nu)(ne2( , ) ( ) ( )()eR m nE e m e nnm )(zAp)(nu0z)(zH)(1)(zAzHp , )()()(12jppezzAzAzS)(nu)(neu)(nu)(zH图1.36 修正AR模型第103页/共114页第102页/共114页第一百零三页，共114页。 (

28、)( ),0u nx nE x nkneknxkanx)()()()( knekukaneknukanu )(1 )()()()()()()(cov )(1 )(2mnmenekaneEuuku ka2 mnmeneEmenuEnmnume20 )()()()(2nnknrkanrkuu 0unuEnru ka2 nru第104页/共114页第103页/共114页第一百零四页，共114页。0n0n0)0(02nrarnraRTR )0()2() 1()2()0() 1 () 1() 1 ()0(rprprprrrprrrRTTprrrrpaaaa)(,),2(),1 ( )(,),2(),1

29、( R第105页/共114页第104页/共114页第一百零五页，共114页。|2)( ), 0(nahvnrnkk222)2() 1 (11aaaa2)2() 1 ()2() 1 ()0(rraar)1 ( , 0)2( ,) 1 (222uaa)()1 ()(),() 1()(22nnrnenunuue)(nx)()()()1 ()()() 1()(22nxnunnrnenxnxxe)1)(1 ()1 ()()1 ()( 1)(122221zzzSzSzzAxuxe第106页/共114页第105页/共114页第一百零六页，共114页。)(nu)( )()(nunune)( nu)(nu)(ne)(nunnuv1, 1 , 0, )()()()( Nknkekvkakvininin)()(