第二章-图像技术基础分析.ppt

1、图像处理邵 虹,第二章 图像技术基础,图像描述方法 像素的邻域及连通性 像素间的距离计算方法 调色板 BMP文件格式,黑白图像,灰度图像,彩色图像,黑白图像描述方法,只有黑白两种颜色的图象，图象的每个像素只能是黑或者白，没有中间的过渡。 像素值只能为0(黑色)和1(白色)，每个像素值用_bit存储?,一幅640*480像素的黑白图像，占据_KB存储空间?,1bit,像素？,每个(x,y)对应数字图像中的一个基本单元，称其为图像元素(picture element)，简称为像素（pixel）。,看上去一个“像素”就是一个正方形的色块，事实上，“像素”是一个纯理论的概念，它没有形状也没有尺寸，看不

2、见摸不着，只存在于理论计算中。,一幅640*480像素的黑白图像，占据_KB存储空间?,640*480*1bit=37.5KB,灰度图像描述方法,指每个像素的信息由一个量化的灰度级来描述，只有亮度信息，没有颜色信息。,人眼对灰度的分辨能力一般不超过26 级，所以一个像素用_个字节表示其灰度值就足够了？,例：一幅分辨率为640*480像素、灰度级为256级的灰度图象所需空间_ KB?,灰度级为256级，每个像素是0-255之间的任何一个值。,1个,640*480*1B/1024=300KB,彩色图像描述方法,彩色图像的表示与所采用的彩色空间，即彩色的表示模型有关。同一幅彩色图像如果采用不同的彩色

3、空间表示，对其描述会有不同。,人 显示设备 打印或者印刷设备,用青色、品红色、黄色和黑色的反射和吸收来产生指定的颜色,用红、绿和蓝磷光体的发光量来描述颜色,通过色调、饱和度和亮度来定义颜色,彩色图像描述方法-HSV空间,色调(hue) ，又称为色相，指颜色的外观，由光谱中的波长决定，用于区别颜色的名称或颜色的种类。,圆周表示色调,饱和度 (saturation)是颜色的纯洁性，可用来区别颜色的深浅。 纯光谱色是完全饱和的，随着白光的加入，饱和度逐渐减少，颜色变淡。,彩色图像描述方法-HSV空间,半径大小表示 饱和度的深浅,明度/亮度(V)：颜色的光强度，表示颜色的明亮程度。,彩色图像描述方法-

4、HSV空间,垂直轴表示 明度 或亮度,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,彩色图像描述方法-RGB颜色空间,练习题,在串行通信中，常用波特率描述传输的速率，它被定义为每秒传输的数据比特数。串行通信中，数据传输的单位是帧，也称字符。假如一帧数据由一个起始比特位、8个信息比特位和一个结束比特位构成，请问： (1) 如果要利用一个波特率为56kbps的信道来传输一幅大小为10241024、256级灰度的数字图像需要多长时间？ (2) 如果是用波特率为750kbps的信道来传输上述图像，所需时间又是多少？ (3) 如果要传输的图像是512512的真彩色图像(颜

5、色数目是32bit)，则分别在上面两种信道下传输，各需要多长时间？,练习题答案,(1) 102410248b8(1+8+1) 56kb (2) 102410248b8(1+8+1) 750kb (3) 51251232b8(1+8+1) 56kb (4) 51251232b8(1+8+1) 750kb,图像的邻域及连通性,4-邻域,8-邻域,图像的邻域及连通性-像素的连通性,连通条件： （1）两个像素的位置在某种意义上是否相邻 （2） 两个像素的灰度值是否满足某种特定的相似准则,8-连通：对于具有值V的像素p和q，如果q在集合N8（p）中，则称这两个像素是8-连通的。,4-连通： 对于具有值V

6、的像素p和q，如果q在集合N4（p）中，则称这两个像素是4-连通的。,4连通,8连通,图像的邻域及连通性-像素的连通性,4个4连通线段间不连通,一个8连通构成的闭合环,像素间的距离计算方法,给定3个像素p,q,r，坐标分别为(x,y),(s,t), (u,v)，D是距离函数，如果满足下列条件： （1）D(p,q) 0(D(p,q)=0当且仅当p=q),两点间的距 离大于等于0； （2）D(p,q)=D(q,p)，距离与方向无关。 （3）D(p,r) D(p,q)+ D(q,r)，两点之间的直线距离 最短。,像素间的距离计算方法,模1(街区)距离： 模2(欧几里德)距离： 模(棋盘)距离：,3

7、3 2 3 3 2 1 2 3 3 2 1 0 1 2 3 3 2 1 2 3 3 2 3 3,3 2.8 2.2 2 2.2 2.8 2.2 1.4 1 1.4 2.2 3 2 1 0 1 2 3 2.2 1.4 1 1.4 2.2 2.8 2.2 2 2.2 2.8 3,3 3 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 3 3 2 1 1 1 2 3 3 2 1 0 1 2 3 3 2 1 1 1 2 3 3 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3,例：与(x,y)的距离小于或等于3的像素：,像素间的距离计算方法-练习题,请给出距中心点的距离不大于4的三种距离对比图,调色板,

8、问题1: 200200 16色图像，如何存储，所占存储空间？,RGB,2002003B=120000B,16行，索引4bit 2002000.5B+163B=20048B,每个象素用索引值表示,调色板,调色板,问题2: 200200真彩色图像，如何存储，所占存储空间？,RGB,2002003B,调色板,256256256行 2002003B+2562562563B,真彩色图像不适合于用调色板,每个象素用索引值表示,调色板,BMP文件格式,颜色表,结构名称,说明,位图文件头,位图信息头,位图文件组成,位图数据,BITMAPFILEHEADER,BITMAPINFOHEADER,RGBQUAD,B

9、YTE,数据结构长度为14B，主要表示位图的类型和位图数据偏移,结构长度40B，包含位图文件的大小、压缩类型和颜色格式等信息,表项数由位图信息头的相应字段决定，每个表项是一个RGBQUAD结构，占4B,可能是压缩或非压缩数据,BMP文件格式-位图文件头,Int bfType,Long bfSize,Int fReserved1,Int fReserved2,Long fOffbits,bfType：指定文件类型，必须是0 x424D，即字符串“BM” bfSize：指定文件大小，以字节为单位，包括这14个字节 bfReserved1和bfReserved2：保留字，必须置为 bfOffbits

10、：从文件头到实际位图数据的偏移字节数，即位图文件头、信息头、颜色表长度之和,字节,字节,字节,字节,字节,BMP文件格式-位图信息头,BMP文件格式- biBitCount 每个象素所占位数,biBitCount=16 ：表示位图最多有65536种颜色。每个色素用16位（2个字节）表示。这种格式叫作高彩色，或叫增强型16位色，或64K色。 它的情况比较复杂，根据位图信息头biCompression（压缩方法）取值不同而相异。具体地，当biCompression 取值为BI_RGB时，没有调色板，16位中，最低的5位表示蓝色分量，中间的5位表示绿色分量，高的5位表示红色分量，一共占用了15位，最

11、高的一位保留，设为0。这种格式也被称作555 16位位图，也是默认格式。 biBitCount=32 表示位图最多有232种颜色。这种位图的结构与16位位图结构非常类似，当biCompression成员的值是BI_RGB时，它也没有调色板，32位中有24位用于存放RGB值，顺序是：最高位保留，红8位、绿8位、蓝8位。这种格式也被成为888 32位图。,BMP文件格式- biBitCount 每个象素所占位数,BMP文件格式- biCompression 压缩方法,BMP文件格式- biCompression 压缩方法-RLE8,BMP文件格式- biCompression 压缩方法-RLE4,BMP文件格式- biSizeImage 实际位图数据占用字节数,大于或等于,的离4最近的整倍数,BMP文件格式- biXPelsPerMeter biYPelsPerMeter 目标设备水平垂直分辨率,取值为0 没有建议实际的大小 含义：目标设备的分辨率需要达到在1米的长度上能显示多少个点，用这样的设备显示此位图看起来才合适,BMP文件格式- biClrUsed 实际用到的颜色数,BMP文件格式- biClrImportant 主要颜色数,BMP文件格式-颜色表,BYTE rgbBlue,BYTE rgbGreen,BYTE rgbRe