视频信息的获取与处理课件

第三章视频信息的获取与处理导学内容:(1)数字信号获取与处理的基本概念,数字视频的采样、量化的基本原理;彩色空间的表示即转换和彩色全电视信号的组成(即模拟电视的数字化、彩色制式、光栅扫描格式、色彩原理、图像数字化的方法等);(2)视频卡的工作原理,彩色全电视信号的数字锁相和解码器的工作原理,以及视频卡的安装和使用(3)动态图像和静态图像的文件格式和转换第三章视频信息的获取与处理1重点和难点◆彩色空间的表示及其转换RGB、YUV、YIQ三种彩色空间的表示方法及其相互间的转换关系;◆彩色帧获取器的工作原理;◆黑白和彩色全电视信号的组成和工作模式◆视频数字化的关键技术;◆视频卡的工作原理◆数字锁相与数字解码组成及原理重点和难点2预备知识1(视觉与颜色)1颜色:颜色是视觉系统对可见光的感知结果,可见光波长在380mm~780nm之间的电磁波。颜色与波长有关,不同波长的光呈现不同的颜色,随着波长的减小,可见光的颜色依次为红、橙、黄、绿、兰、靛、紫多2视觉特性(1)色彩的视觉:是外界刺激导致人的视觉器官产生的感觉。常用亮度、色调、饱和度来进行描述;(2)视野范围:左右视角180度,上下视角60度(3)视觉范围:是指人眼所能感觉到的亮度范围。人眼在平均亮度适中时,亮度上、下限之比为1000:1。亮暗感觉是相对的。因此并不反映景物实际亮度的电影和电视,却能给人以真实的感觉。预备知识1(视觉与颜色)3预备知识2(色彩的三要素)(1)亮度:用来描述光刺激人眼所引起视觉的明暗度它与被观察物体的发光强度有关。对于不发光的物体其亮度取决于反射光的大小。在彩色电视技术中,亮度所转换的信号称为亮度信号,它是电视要传送的信号之(2)色调:是人眼看一种或多种波长的光时所产生的色彩感觉,它反映颜色的种类。某物体的色调取决于它本身辐射的光谱成分。对于透光物体其色调由透射光的波长所决定。它也是电视信号中必须传送的信号之(3)饱和度:表示色彩浓和淡的程度的物理量,它是按各种颜色混入白光的比例来表示的。饱和度越高颜色越浓,饱和度越低颜色越浅。预备知识2(色彩的三要素)4预备知识3(图像在计算机中的表示-位图概念)◆图像:凡是能为人类视觉系统所感知的信息形式或人们心目中的有形想像统称为图像。无论是图形、文字还是视频等,最终都以图像的形式出现的,但由于在计算机中对它们分别有不同的表示、处理和显示方法,一般把它们看成不同的媒体,位图图像是一种最基本的表示形式。位图图像:是指在空间和亮度上已经离散化了的图像可以把一幅位图图像考虑为一个矩阵,矩阵中的任意元素对应于图像的一个点,而相应的值对应于该点的灰度(或颜色)等级,这个数字矩阵的元素就称为像素,存放于显示缓冲区中,与显示器上的显示点一一对应,故称为位图映射图像简称位图预备知识3(图像在计算机中的表53.1彩色空间表示及其转换采样多媒体计算机处理图像和视频,首先把连续的图像函数f(x,y)进行空间和幅值的离散化处理,空间连续坐标(x,y)的离散化,叫做采样;f(x,y)颜色的离散化,称之为量化。两种离散化结合在起,叫做数字化,离散化的结果称之为数字图像3.1彩色空间表示及其转换61、采样过程◆对连续的图像函数f(沿x方向以等间隔Ax采样,采样点数为N,沿y方向以等间隔Ay采样,采样点数为得到一个N×N的矩阵f(m,n),为了达到由离散样本以最小失真重建源图的目的,采样密度(即Ax和必须满足惠特克卡切尼克夫香农(WKs)采样定采样定理阐述了采样间隔与f(xy)频带之间的依从关系,频带越窄,相应的采样频率可以降低,当采样频率是图像变化频率的两倍时,就能够由离散图像数据无失真地重构原图。实际情况是空域图像f(xy)一般为有限函数,它的频域带宽不可能有限,卷积时混叠现象不可避免,因而用数字图像表示连续图像总会有失真。如下图所示1、采样过程7Q采样过程图例T:Tr厂iTILN×N矩阵Q采样过程图例82、量化过程量化是对每个离散点-像素的灰度或颜色样本进行数字处理化处理。就是在样本幅值动态范围内进行分层、取整、以正整数表示。例如一幅黑白灰度图像,在计算机中灰度级以2的幂次方表示,即2m,m=8,7,6.3,2,1,对应的灰度级为256,128,64,2,二级灰度构成黑白图像。通常由AD变换设备产生多级灰度。以保证有足够的灰度层次2、量化过程93、三基色原理◆根据人眼对色光的敏感程度,选择红、绿、兰三色光作为基色,它们可以按照不同比例可配成自然界常见的颜色光。也可以把它分解成红种色光。这就基色原理。基色的选择不惟一且相互独立。任何一种颜色都不能由其他的两种颜色合成三原色:(红R、绿G、兰B)或(品红、绿、兰)三原色的波长如下:红:700m,绿:546.1mm,兰:4358nm红色+绿色=黄色红色+蓝色=品红绿色+蓝色=青色红色+绿色+蓝色=白色白光的亮度可用下式表示Y=0.299R+0.587G+0.114R(NTSC制式)Y=0.222R+0707G+0.071R(PAL制式)3、三基色原理10视频信息的获取与处理课件11视频信息的获取与处理课件12视频信息的获取与处理课件13视频信息的获取与处理课件14视频信息的获取与处理课件15视频信息的获取与处理课件16视频信息的获取与处理课件17视频信息的获取与处理课件18视频信息的获取与处理课件19视频信息的获取与处理课件20视频信息的获取与处理课件21视频信息的获取与处理课件22视频信息的获取与处理课件23视频信息的获取与处理课件24视频信息的获取与处理课件25视频信息的获取与处理课件26视频信息的获取与处理课件27视频信息的获取与处理课件28视频信息的获取与处理课件29视频信息的获取与处理课件30视频信息的获取与处理课件31视频信息的获取与处理课件32视频信息的获取与处理课件33视频信息的获取与处理课件34视频信息的获取与处理课件35视频信息的获取与处理课件36视频信息的获取与处理课件37视频信息的获取与处理课件38视频信息的获取与处理课件39视频信息的获取与处理课件40视频信息的获取与处理课件41视频信息的获取与处理课件42视频信息的获取与处理课件43视频信息的获取与处理课件44视频信息的获取与处理课件45视频信息的获取与处理课件46视频信息的获取与处理课件47视频信息的获取与处理课件48视频信息的获取与处理课件49视频信息的获取与处理课件50视频信息的获取与处理课件51视频信息的获取与处理课件52视频信息的获取与处理课件53视频信息的获取与处理课件54视频信息的获取与处理课件55视频信息的获取与处理课件56视频信息的获取与处理课件57视频信息的获取与处理课件58视频信息的获取与处理课件59视频信息的获取与处理课件60视频信息的获取与处理课件61视频信息的获取与处理课件62视频信息的获取与处理课件63视频信息的获取与处理课件64视频信息的获取与处理课件65视频信息的获取与处理课件66视频信息的获取与处理课件67视频信息的获取与处理课件68视频信息的获取与处理课件69视频信息的获取与处理课件70视频信息的获取与处理课件71视频信息的获取与处理课件72视频信息的获取与处理课件73第三章视频信息的获取与处理导学内容:(1)数字信号获取与处理的基本概念,数字视频的采样、量化的基本原理;彩色空间的表示即转换和彩色全电视信号的组成(即模拟电视的数字化、彩色制式、光栅扫描格式、色彩原理、图像数字化的方法等);(2)视频卡的工作原理,彩色全电视信号的数字锁相和解码器的工作原理,以及视频卡的安装和使用(3)动态图像和静态图像的文件格式和转换第三章视频信息的获取与处理74重点和难点◆彩色空间的表示及其转换RGB、YUV、YIQ三种彩色空间的表示方法及其相互间的转换关系;◆彩色帧获取器的工作原理;◆黑白和彩色全电视信号的组成和工作模式◆视频数字化的关键技术;◆视频卡的工作原理◆数字锁相与数字解码组成及原理重点和难点75预备知识1(视觉与颜色)1颜色:颜色是视觉系统对可见光的感知结果,可见光波长在380mm~780nm之间的电磁波。颜色与波长有关,不同波长的光呈现不同的颜色,随着波长的减小,可见光的颜色依次为红、橙、黄、绿、兰、靛、紫多2视觉特性(1)色彩的视觉:是外界刺激导致人的视觉器官产生的感觉。常用亮度、色调、饱和度来进行描述;(2)视野范围:左右视角180度,上下视角60度(3)视觉范围:是指人眼所能感觉到的亮度范围。人眼在平均亮度适中时,亮度上、下限之比为1000:1。亮暗感觉是相对的。因此并不反映景物实际亮度的电影和电视,却能给人以真实的感觉。预备知识1(视觉与颜色)76预备知识2(色彩的三要素)(1)亮度:用来描述光刺激人眼所引起视觉的明暗度它与被观察物体的发光强度有关。对于不发光的物体其亮度取决于反射光的大小。在彩色电视技术中,亮度所转换的信号称为亮度信号,它是电视要传送的信号之(2)色调:是人眼看一种或多种波长的光时所产生的色彩感觉,它反映颜色的种类。某物体的色调取决于它本身辐射的光谱成分。对于透光物体其色调由透射光的波长所决定。它也是电视信号中必须传送的信号之(3)饱和度:表示色彩浓和淡的程度的物理量,它是按各种颜色混入白光的比例来表示的。饱和度越高颜色越浓,饱和度越低颜色越浅。预备知识2(色彩的三要素)77预备知识3(图像在计算机中的表示-位图概念)◆图像:凡是能为人类视觉系统所感知的信息形式或人们心目中的有形想像统称为图像。无论是图形、文字还是视频等,最终都以图像的形式出现的,但由于在计算机中对它们分别有不同的表示、处理和显示方法,一般把它们看成不同的媒体,位图图像是一种最基本的表示形式。位图图像:是指在空间和亮度上已经离散化了的图像可以把一幅位图图像考虑为一个矩阵,矩阵中的任意元素对应于图像的一个点,而相应的值对应于该点的灰度(或颜色)等级,这个数字矩阵的元素就称为像素,存放于显示缓冲区中,与显示器上的显示点一一对应,故称为位图映射图像简称位图预备知识3(图像在计算机中的表783.1彩色空间表示及其转换采样多媒体计算机处理图像和视频,首先把连续的图像函数f(x,y)进行空间和幅值的离散化处理,空间连续坐标(x,y)的离散化,叫做采样;f(x,y)颜色的离散化,称之为量化。两种离散化结合在起,叫做数字化,离散化的结果称之为数字图像3.1彩色空间表示及其转换791、采样过程◆对连续的图像函数f(沿x方向以等间隔Ax采样,采样点数为N,沿y方向以等间隔Ay采样,采样点数为得到一个N×N的矩阵f(m,n),为了达到由离散样本以最小失真重建源图的目的,采样密度(即Ax和必须满足惠特克卡切尼克夫香农(WKs)采样定采样定理阐述了采样间隔与f(xy)频带之间的依从关系,频带越窄,相应的采样频率可以降低,当采样频率是图像变化频率的两倍时,就能够由离散图像数据无失真地重构原图。实际情况是空域图像f(xy)一般为有限函数,它的频域带宽不可能有限,卷积时混叠现象不可避免,因而用数字图像表示连续图像总会有失真。如下图所示1、采样过程80Q采样过程图例T:Tr厂iTILN×N矩阵Q采样过程图例812、量化过程量化是对每个离散点-像素的灰度或颜色样本进行数字处理化处理。就是在样本幅值动态范围内进行分层、取整、以正整数表示。例如一幅黑白灰度图像,在计算机中灰度级以2的幂次方表示,即2m,m=8,7,6.3,2,1,对应的灰度级为256,128,64,2,二级灰度构成黑白图像。通常由AD变换设备产生多级灰度。以保证有足够的灰度层次2、量化过程823、三基色原理◆根据人眼对色光的敏感程度,选择红、绿、兰三色光作为基色,它们可以按照不同比例可配成自然界常见的颜色光。也可以把它分解成红种色光。这就基色原理。基色的选择不惟一且相互独立。任何一种颜色都不能由其他的两种颜色合成三原色:(红R、绿G、兰B)或(品红、绿、兰)三原色的波长如下:红:700m,绿:546.1mm,兰:4358nm红色+绿色=黄色红色+蓝色=品红绿色+蓝色=青色红色+绿色+蓝色=白色白光的亮度可用下式表示Y=0.299R+0.587G+0.114R(NTSC制式)Y=0.222R+0707G+0.071R(PAL制式)3、三基色原理83视频信息的获取与处理课件84视频信息的获取与处理课件85视频信息的获取与处理课件86视频信息的获取与处理课件87视频信息的获取与处理课件88视频信息的获取与处理课件89视频信息的获取与处理课件90视频信息的获取与处理课件91视频信息的获取与处理课件92视频信息的获取与处理课件93视频信息的获取与处理课件94视频信息的获取与处理课件95视频信息的获取与处理课件96视频信息的获取与处理课件97视频信息的获取与处理课件98视频信息的获取与处理课件99视频信息的获取与处理课件100视频信息的获取与处理课件101视频信息的获取与处理课件102视频信息的获取与处理课件103视频信息的获取与处理课件104视频信息的获取与处理课件105视频信息的获取与处理课件106视频信息的获取与处理课件107视频信息的获取与处理课件