数字图象处理清华大学课件-02.ppt

第2章 图象采集 2.1 视觉过程 2.1 视觉过程 2.1 视觉过程 2.1 视觉过程 2.2 成象中的空间关系 2.2.1 成象几何 2.2.1 成象几何 2.2.1 成象几何 2.2.1 成象几何 2.2.1 成象几何 2.2.1 成象几何 2.2.1 成象几何 2.2.1 成象几何 2.2.2 观察距离和角度 2.2.2 观察距离和角度 2.2.3 景深 2.2.3 景深 2.2.3 景深 2.2.3 景深 2.2.3 景深 2.3 光度学和亮度视觉 2.3.1 光度学 2.3.1 光度学 2.3.1 光度学 2.3.1 光度学 2.3.1 光度学 2.3.2 一个简单的成象模型 2.3.2 一个简单的成象模型 2.3.3 视觉系统对光的感知特点 2.3 光度学和亮度视觉 2.4 采样和量化 2.4.1 空间分辨率和幅度分辨率 2.4.1 空间分辨率和幅度分辨率 2.4.2 图象质量与采样和量化 2.4.2 图象质量与采样和量化 2.4.2 图象质量与采样和量化 联 系 信 息 人眼适应的亮度范围 （1）总体范围大：从暗视觉门限到眩目极限之 间的范围在1010量级 （2）具体范围小：一般范围在102量级 暗视觉门限 眩目极限 亮度变化的感知 人类视觉系统对亮度变化的感知比对亮度本身要敏感 人类视觉系统对光强度的响应不是线性的，而是对数形式的（对暗光时亮度的增加比对亮光时亮度的增加更敏感） 2.4.1 空间分辨率和幅度分辨率 2.4.2 图象质量与采样和量化 2.4.3 对采样和量化的讨论 数字图象 图象（水平）尺寸 M： 图象（垂直）尺寸 N： 象素灰度级数 G (k-bit)： 图象所需的位数 b： 数字图象 存储1幅32 ? 32，16个灰度级的图 需要 4,096 bit 存储1幅128 ? 128，64个灰度级的图 需要 98,304 bit 存储1幅512 ? 512，256个灰度级的图 需要 2,097,152 bit 图象空间分辨率变化所产生的效果 图象幅度分辨率变化所产生的效果 *章毓晋 (TH-EE-IE) 第*页 第2讲 章毓晋 清华大学电子工程系 100084 北京 图象工程 2.1 视觉过程 2.2 成象中的空间关系 2.3 光度学和亮度视觉 2.4 采样和量化 1． 光学过程 15 / 100 = 2.55 / 17 2． 化学过程 锥细胞和柱细胞： 锥细胞：数量少，对颜色很敏感 锥细胞视觉：明视觉或亮光视觉 柱细胞：数量多，分辨率比较低 不感受颜色并对低照度较敏感 柱细胞视觉：暗视觉或微光视觉 3． 神经处理过程 每个视网膜接收单元都与一个神经元细胞借助突触（synapse）相连 每个神经元细胞借助其它的突触与其它细胞连接，从而构成光神经（optical nerve）网络 光神经进一步与大脑中的侧区域（side region of the brain）连接，并到达大脑中的纹状皮层（striated cortex） 对光刺激产生的响应经过一系列处理最终形成关于场景的表象，从而将对光的感觉转化为对景物的知觉 整体视觉过程 视觉 ＝ “视” ＋ “觉” 2.2.1 成象几何 2.2.2 观察距离和角度 2.2.3 景深 1、投影变换 将3-D客观场景投影到2-D图象平面 成象过程 三个坐标系统： 世界坐标系统 XYZ 摄象机坐标系统 xyz 图象平面 xy 从 XYZ 到 xyz，从 xyz 到 xy 三个坐标系统 透视变换 3-D点投影后的图象平面坐标 非线性投影等式（分母含变量Z） 2、齐次坐标 可用来将前述非线性（分母中含变量Z）等式表示成线性矩阵形式 例： 直线方程ax + by + c = 0 一条直线也可用矢量l = [a, b, c]T来表示 当k不为零时，矢量[a, b, c]T和矢量k[a, b, c]T表示同一条直线 齐次坐标 笛卡尔坐标： 齐次坐标： k 为任意非零常数 齐次坐标 ? 笛卡尔坐标： 用第4个坐标量去除前3个坐标量 齐次坐标 用第4项分别去除前3个项 逆投影变换 点(x, y, 0) Z = 0：图象平面上一点对应连线上所有共线3-D点的集合 逆投影变换 要将1个3-D点的坐标从它的图象中完全恢复过来， 需要对产生图象点的3-D空间点有一些先验知识