宋怀波第2讲：图像处理基础知识演示幻灯片.ppt

量化和采样是两个不同的概念，量化是在每个采样点上进行的，所以必须先采样后量化。★ 量化和采样是图像数字化的不可或缺的两个操作，二者紧密相关，同时完成。 2.1.2 数字化原理 6. 采样和量化的关系 2.1.2 数字化原理 * 前一页 后一页 * 数字图像处理 宋怀波 机械与电子工程学院 1.1 数字图像 1.1.1 数字图像的基本概念 图：反射光或透射光的分布，或自身发出的能量 （客观） 像：人的视觉系统对图的接收在大脑中形成的印象或认识 （主 观） 图像处理: 是对图像信息进行加工处理，以满足人的视觉心理和实际应用的需求。 1.1.1 数字图像的基本概念 模拟图像 连续的，采用数字化（离散化）表示和数字技术处理之前，图像是连续的，这一类图像称为模拟图像或连续图像 连续：指从时间上和从数值上是不间断的 1.1.1 数字图像的基本概念 数字图像 由连续的模拟图像采样和量化而得。 组成数字图像的基本单位是像素，所以数字图像是像素的集合。 像素的值代表图像在该位置的亮度（或灰度），称为图像的灰度值。 数字图像像素具有整数坐标和整数灰度值。 表达： 建模，图像采样、数字化 图像和视觉基础 图像变换： 提高图像质量 图像处理 图像基础 图像增强： 改善图像质量 图像几何处理： 平移、缩放、旋转、扭曲 图像复原： 去噪声、去模糊 图像重建： 重建原始图像 图像编码压缩： 减少存储量和传输量 图像分割： 分割、理解、目标描述 1.2.2 数字图像处理的主要研究内容 1.2.2 数字图像处理的主要研究内容 图像的增强 图像增强用于调整图像的对比度，突出图像中的重要细节，改善视觉质量。 1.2.2 数字图像处理的主要研究内容 图像复原 * 图像的平滑 (Image Smoothing) 即图像的去噪声处理，主要是为了去除实际成像过程中，因成像设备和环境所造成的图像失真，提取有用信息。 1.2.2 数字图像处理的主要研究内容 原图像 噪声干扰的图像 去噪后的图像（Wiener滤波） * 1.2.2 数字图像处理的主要研究内容 边缘锐化 加强图像的轮廓边缘和细节，形成完整的边界，将物体从图像中分离出来或将表示同一物体表面的区域检测出来。 锐化的作用是要使灰度反差增强，因为边缘和轮廓都位于灰度突变的地方。所以锐化算法的实现是基于微分作用。 它是早期视觉理论和算法中的基本问题。 * 1.2.2 数字图像处理的主要研究内容 图像分割（separate？Divide？Segment！） 将图像分成若干部分，每一部分对应于某一物体表面。 在进行分割时，每一部分的灰度或纹理符合某一种均匀测度度量。 其本质是将像素进行分类。分类依据是像素的灰度值、颜色、频谱特性、空间特性或纹理特性等。 * 1.2.2 数字图像处理的主要研究内容 图像校正 数字图像信息的获取来自于CCD 。但其I/O特性不是线性的，如果不进行校正处理，将无法得到好的图像效果。 图像校正是为改善图像质量而提出的一种处理方法。 * 图像变换 由于图像阵列很大，直接在空间域中进行处理涉及的计算量很大。 图像变换方法： 傅立叶变换、离散余弦变换、离散小波变换等 几何变换：如图像缩放、旋转、平移、投影等。 目的： 将空间域的处理转换为变换域的处理，减少计算量，获得更有效的处理。 图像重构(Image Reconstruction) 采用滤波方法，如去噪、干扰和模糊等，恢复或重建原图像。 * 1.2 图像与图像数字化过程 图像的表示 物体所发出的光线进入人眼，在人眼的视网膜上成象，这就是人眼所看到的客观世界，称之为景象。 “象”反映了客观景物的亮度和颜色随空间位置和方向的变化，因此“象”是空间坐标的函数。 * 在空间图像信息中，光强度是其基本要素，它随图像空间坐标(x,y,z)及光线的波长λ和时间t的变化而变化，因此空间图像函数可表示为： 平面图像同样可表示为： CCD器件.swf CCD器件1.swf 2.1.1 图像传感器与数字成像 电荷耦合器件(CCD)是典型的固体图象传感器，它是1970年贝尔实验室的W·S·Boyle和G·E·Smith发明的。 它成功地应用于数码相机、摄像机、扫描仪、广播电视、可视电话和无线电传真，而且在生产过程自动检测和控制等领域已显示出广阔的前景和巨大的潜力。 数字图像输入输出设备 CCD光敏元的基础是金属—氧化物—硅MOS电容器 1、 CCD的工作原理 CCD的单元结构 ①P型半导体多数载流子为