txcl3-1-图像处理基础-2016.ppt

视觉及图像处理基础－视觉原理 数字图像处理 人眼的构造 视觉及图像处理基础－视觉原理 数字图像处理 人眼的构造 视觉及图像处理基础－视觉原理 A 瞳孔－虹膜中间的圆孔－控制光通量－照相机的光圈。 B 视网膜－光敏细胞－感受光线－照相机的底片或CCD像元。锥状细胞（600－700万个）－一个神经连接一个细胞（分辨率高）－光线强弱和色彩；杆状细胞（7600－15000万个）－一个神经连接多个细胞（分辨率低，低照明）－光线强弱。 C 晶状体－扁平透明体－变焦－相机透镜。 图像形成－光－光敏细胞（不同位置）－电脉冲（不同强弱）－神经中枢－形成景物图像。 数字图像处理 视觉及图像处理基础－视觉原理 数字图像处理 视锥细胞和视杆细胞在视网膜上的分布 锥状（cone）视觉：白昼视觉，色彩； 杆状（rod）视觉：夜视觉，低照度敏感。 视觉及图像处理基础－成像的几何原理 数字图像处理 用眼睛观察树的光学表示法，C点为晶状体的光学中心 当晶状体的折射能力由最小变到最大时，晶状体的聚焦中心与视网膜之间的距离由17mm缩小到14mm。当眼睛聚焦到远于3m的物体时，晶状体的折射能力最弱，当聚焦到非常近的物体时，其折射能力最强。 观测者看一个距离100m，高15m的树。设x表示视网膜上形成的图像的大小，单位mm，有: 15/100=x/17, x=2.55mm 视觉及图像处理基础－视觉特性 视觉范围－人眼能感觉到的亮度范围。从百分之几cd/m2 到 几百万cd/m2 ；不能同时感觉到，亮度适中为1000:1，亮度低时10:1。 分辨率－在一定的距离下区分开相邻两点的能力，θ＝d/l 。分辨率与照度和目标的对比度有关。 适应性和对比灵敏度－暗适应性：30s （瞳孔和细胞）；明适应性：几秒。对比度：C1＝Bmax/Bmin；相对对比度：Cr＝ （Bmax－ Bmin） /Bmin。 亮度感觉－人眼在适应某以平均亮度后，黑白感觉对应的亮度范围较小。黑白感觉相对性给图像传输和重现中利用：图像亮度不必等于实际亮度，保持对比度不变即可；不能感觉到的亮度差别在图像重建时不必精确复制出来。 数字图像处理 人类感光细胞的敏感曲线 400 450 500 550 600 650 700 100 80 60 40 20 0 蓝 绿 红 波长?（nm) 光吸收特性% 三种不同频率响应的锥，各对红、绿、蓝具有最强的响应，彩色的识别功能 视觉及图像处理基础－视觉特性 数字图像处理 视觉及图像处理基础－视觉原理 马赫带效应－当亮度为阶跃变化时，人眼看起来，同一灰度调内亮度不一致。 数字图像处理 每一竖条内，右边要比左边稍黑 视觉及图像处理基础－视觉原理 马赫带效应－当亮度为阶跃变化时，人眼看起来，同一灰度调内亮度不一致。 数字图像处理 每一竖条内，右边要比左边稍黑 视觉及图像处理基础－视觉原理 数字图像处理 实际图像中由于马赫带效应，导致灰度不均 视觉及图像处理基础－同时对比效应 数字图像处理 灰度相同处于不同背景下感觉不同 视觉及图像处理基础－图像模型 图像－二维光强的函数。 f(x,y)为（x,y）点的强度。 0f(x,y)∞ 图像获得－一般由反射获得。 f(x,y)＝i(x,y) r(x,y) 0f(x,y)∞ 0r(x,y)1 灰度级l－ f(x,y)在（x,y）的强度 。 Lmin≤ l ≤Lmax 灰度范围L－[Lmin,Lmax]，一般表示[0,L-1] 数字图像处理 视觉及图像处理基础－图像数字化 图像数字化－把模拟图像转化为计算机能处理的数字形式的过程。 画面的分割－像素－采样：空间上连续的点变换成离散的点。M x N 采样定理－如果把包含于一维信号g(s)中的频率限制在v以下，那么永T＝1/(2v)进行采样的抽样值g(iT)能够把g(t)恢复。 灰度整数表示－灰度值－量化：像素的灰度变换成离散的整数。一般取2的整数次幂。 图像的数据量－M x N x n x C (M 列，N行，n比特数，C 色彩数) 数字图像处理 采样 图像在空间上的离散化称为采样。也就是用空间上部分点的灰度值代表图像，这些点称为采样点。由于图像是一种二维分布的信息，为了对它进行采样操作，需要先将二维信号变为一维信号，再对一维信号完成采样。具体做法是，先沿垂直方向按一定间隔从上到下顺序地沿水平方向直线扫描，取出各水平线上灰度值的一维扫描。而后再对一维扫描线信号按一定间隔采样得到离散信号，即先沿垂直方向采样， 再沿水平方向采样这两个步骤完成采样操作。对于运动图像（即时间域上的连续图像），需先在时间轴上采样，再沿垂直方向采样，最后沿水平方向采样由这三个步骤完成。 视觉及图