第二章 视频信息获取、处理与显示技术(1-2).ppt

第二章 视频信息获取、处理和显示技术 计算机系 李知菲 课前索引 课前思考 人类感知客观世界有70%的信息是由视觉获取。多媒体计算机能够将模拟的视频信号数字化并进行处理，为计算机进入人类生活和生产的各个领域打开了大门，MPC的视频信息处理和显示技术为计算机产业开辟了非常广阔的市场。 这一章要考虑的问题是： ① 图像的彩色空间表示和转换方法？ ② 计算机如何将视频信号获取到计算机中并进行实时处理视频信号? ③ 计算机如何显示视频信号以及图像文件格式的转换技术?希望同学能够带着上述问题，学习这一章。 课前索引 难重点 本章的重点是：　　· 彩色空间表示及其转换；　　· 什么是全电视信号？　　· 视频信号获取器的工作原理和实现技术；　　· 数字式锁相和数字式解码技术；　　· 彩色视频信号获取器的工作原理和实现技术；　　· 视频信号的实时处理方法。 本章的难点是： · RGB与YUV、YIQ和HIS彩色空间的转换； · 彩色视频信号获取器的设计和实现；　　· 视频信号实时处理的方法及其实现。 2.1　彩色空间表示及其转换 2.1.1 图像数字化过程 多媒体计算机处理图像和视频，首先必须把连续的图像函数进行空间和幅值的离散化处理。　　图像数字化过程 这个过程中最主要的是采样和量化两个离散化过程，两种离散化结合在一起，叫做数字化，离散化的结果称为数字图像。 2.1　彩色空间表示及其转换 2.1.1 图像数字化过程 1. 采样　　对连续图像彩色函数 ，沿x方向以等间隔Δx采样，采样点数为N，沿y方向以等间隔Δy采样，采样点数为N，于是得到一个N×N的离散样本阵列 。为了达到由离散样本阵列以最小失真重建原图的目的，采样密度（间隔Δx与Δy）必须满足香农采样定理。 香农采样定理阐述了采样间隔与频带之间的依存关系，频带愈窄，相应的采样频率可以降低，采样频率是图像变化频率二倍时，就能保证由离散图像数据无失真地重建原图。 2.1　彩色空间表示及其转换 2.1.1 图像数字化过程 2. 量化　　采样是对图像函数 的空间坐标 进行离散化处理，而量化是对每个离散点-像素的灰度或颜色样本进行数字化处理。具体说，就是在样本幅值的动态范围内进行分层、取整，以正整数表示。 2.1　彩色空间表示及其转换 2.1.1 图像数字化过程 2.1　彩色空间表示及其转换 2.1.1 图像数字化过程 我们以一幅黑白灰度图像为例。在计算机中灰度级以2的整数幂表示，即G=2m，当m=8，7，6，…，1时，其对应的灰度等级为256，128，64，…，2。　　2级灰度构成二值图像，即画面只有黑白之分，没有灰度层次。通常我们采用256级灰度，这样可以使A/D变换时保证有足够的灰度层次。　　而彩色幅度如何量化，这要取决于所选用的彩色空间表示。　　 下面我们将要介绍的是颜色的基本概念和彩色空间。 2.1　彩色空间表示及其转换 2.1.2 颜色的基本概念 彩色可用亮度，色调，饱和度来描述，人眼看到的任意彩色光多是这三个特性的综合效果。 1、亮度 亮度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉，它与被观察物体的发光强度有关。 亮度感知还与人类视觉系统的视敏函数有关，即便是强度相同，不同颜色的光照对同一物体也会产生不同的亮度。 2.1　彩色空间表示及其转换 2.1.2 颜色的基本概念 2、色调 色调是当人眼看一种或多种波长的光时所产生的彩色感觉，它反映颜色的种类，是决定颜色的基本特性。 红色、棕色等都是指色调。　　某一物体的色调，是指该物体在日光照射下，所反射的各光谱成分作用于人眼的综合效果，对于透射物体则是透过该物体的光谱综合作用的结果。 2.1　彩色空间表示及其转换 2.1.2 颜色的基本概念 3、饱和度 饱和度是指颜色的纯度，即掺入白光的程度，或者说是指颜色的深浅程度，对于同一色调的彩色光，饱和度越深颜色越鲜明或说越纯。　　例如，当红色加进白光之后，冲淡为粉红色，其基本色调还是红色，但饱和度降低了，换句话说，淡色的饱和度比鲜色要低一些。　　饱和度还和亮度有关，因为若在饱和的彩色光中增加白光的成分，增加了光能，因而变得更亮了，但是它的饱和度却降低了。如果在某色调的彩色光中，掺入别的彩色光，则会引起色调的变化，只有掺入白光时仅引起饱和度的变化。 2.1　彩色空间表示及其转换 2.1.2 颜色的基本概念 通常把色调和饱和度通称