[工学]图像获取与表示课件.ppt

计算机视觉 第二章 图像获取与表示 图像获取与表示 一、图像获取与显示 二、图像表示 三、灰度直方图 四、小结 习题 1 图像获取与显示 图像获取：图像的数字化过程，包括扫描、采样和量化。 图像获取设备：5个组成部分，采样孔，扫描机构，光传感器，量化器和输出存储体。 关键技术： 采样——成像技术；量化——模数转换技术。 图像获取设备分类： 取决于CCD的规格 黑白摄象机、彩色摄象机、扫描仪、数字相机等； 其它的专用设备，如显微摄象设备、红外摄象机、高速摄象机、胶片扫描器等。 此外，遥感卫星、激光雷达等设备提供其它类型的数字图像。 图像获取 图像获取设备的性能指标 像素大小 图像大小 线性度 噪声 其他局部特征 图像获取 图像量化 取样点数和量化级数的选取 条件：图像有M*N个像素，每个像素有Q个灰度级别。 取值规则：M、N和Q通常总是取为2的整数次幂。Q=2b，若Q=256，则b=8，称为图像的8bit量化，或称256级灰度。 取值范围：由于存在量化误差，原则上b越大重建图像失真越小。 对于人眼应用b取5-8； 而对于卫星图片等图像分析应用b取8-12。 M*N必须满足奈奎斯特取样定理，否则会因取样点数不够产生混淆失真。 图像获取 实际需要： 当图像中有大面积灰度变化缓慢的平滑区域（如人脸），则b加大， M*N可变小。否则会出现假轮廓。 当复杂的图像时（如球场观众），则b减小， M*N可加大。否则会丢失图像细节。 图像获取 典型量化过程 图像获取 最佳量化 使量化误差最小的量化方法为最佳量化。 使用均方误差测度讨论最佳量化。 设：Z和q分别代表数字图像像素幅度和其量化值； p(Z)为像素幅度概率密度函数； Z的取值范围在H1~H2之间，量化总层数为K， δ2表示量化器量化的均方误差。 解：根据均方误差定义可得 图像获取 当量化层数足够大时，每个判决层的p(Z)可以近似为均匀分布，则 上式分别对Zk和qk求导，并令等于0。 图像获取 图像获取 图像获取 图像获取设备（数字化设备）的主要应用 可分为两类： 一类是基于图像采集卡或图像卡将模拟制式的视频信号采集到计算机； 另一类是摄象机本身带有数字化部件可以直接将数字图像通过计算机端口（如并口、USB接口）或标准设备（如磁盘驱动器）传送进计算机。 低端图像卡 一般不具有图像帧存体而是直接将图像采集到计算机的内存中以供处理，如加拿大Matrox公司的Metero系列； 图像获取 高端图像卡 集采集和处理于一身的昂贵的非标准配件。如Matrox公司的Genesis图像卡，具有帧存体和数字信号处理器DSP及邻域处理加速器NOA，用于开发高速或实时处理应用。 多媒体视频采集卡 主要用于视频会议、视频邮件等应用,如宝狮Boser602。 压缩卡 是一类多媒体应用中使用的压缩卡。如AV8 Mpeg压缩卡，可以将视频压缩成Mpeg1格式，主要用于VCD制作和视觉保安系统中，当然也具有图像采集功能。 图像显示 图像显示和打印的基本原理 显示分辨率：每英寸荧光点或打印墨点的数目，单位是dpi。 显示器分辨率一般在72dpi（Mac）或96dpi（Pc）以上。 电视机平均分辨率0.76mm SVGA显示器平均分辨率0.28mm 打印分辨率需要在300dpi—600dpi之上。 点阵位图格式 用文件中的几个字节表示表示像素点的位置和颜色。 图像分辨率：每英寸像素点的数目，单位ppi。 图像显示 显示与文件的对应关系 若图像分辨率比显示分辨率高，则显示出的图像比实际图像大。 若图像分辨率比显示分辨率低，则显示出的图像比实际图像小。 图片1：640像素*480像素*72ppi（22.58cm*16.93cm） 图片2：320像素*240像素*36ppi（22.58cm*16.93cm） 利用photoshop软件对比图片1和图片2。(请课后实验之) 图像显示 二、图像表示 基本概念（彩色空间及其模式） 灰度图像：通常每个像素用一个字节来表示。 灰度级：表示像素的灰度范围，如1Byte/pixel是256级灰度。 分辨率：用来描述数字图像所表示的空间细节的程度（高或低），如与设备无关的分辨率表示：像素的个数MxN，以及与设备有关的表示，如dpi(dot per inch)，pixel/mm line. 亮度和对比度：是人眼感知物体的主观度量。亮度即明亮程度通常用照度度量，而对比度与物体相对于背景的亮度差别有关，一般用差别与背景的亮度的比值来衡量。 图像表示 图像表示 位平面 图像表示 光谱 图像表示 彩色图像：通常真彩色用三字节的R，G，B来表示，即8:8:8=24位。 R、G、B （三基色波长