数字图像处理-第2讲

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10760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64128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β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α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。NOTE2.1图像基础知识图像格式裸数据格式BMPGIFJPEGTIFF2.2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AB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abcdefgh2.2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