数字影像的采样与重采样课件.pptxVIP

数字影像的采样与重采样数字影像处理中的重要环节，涵盖了对图像信息获取和处理的关键步骤。ffbyfsadswefadsgsa

什么是数字影像数字影像，也称为数字图像，是指由计算机处理和存储的图像。它是通过将现实世界中的场景或物体转化为数字信号，并以二进制形式存储在计算机中得到的。数字影像由像素矩阵组成，每个像素代表一个颜色值，这些值以数字形式存储在计算机中。数字影像在现代社会中应用广泛，例如：照片、视频、医疗影像、卫星图像、计算机图形等等。数字影像处理技术使得我们可以对这些图像进行各种操作，例如：增强、压缩、识别、分析等等。

数字影像的特点像素化数字影像由像素组成，每个像素代表一个颜色值。像素的排列形成了图像的结构。离散性数字影像的像素值是离散的，这意味着颜色值只能取有限的值。分辨率数字影像的分辨率是指图像中像素的密度，分辨率越高，图像越清晰。数据量数字影像包含大量数据，需要大量的存储空间。

数字影像的采样概念数字影像的采样是指将连续的影像信号转换为离散的数字信号的过程，它是数字影像处理的基础步骤。采样点在采样的过程中，需要从连续的影像信号中选取一系列离散的点，这些点被称为采样点。采样频率采样频率是指每秒钟采样的点数，它决定了数字影像的清晰度和细节程度。

采样定理1奈奎斯特频率信号最高频率的两倍2采样频率必须大于奈奎斯特频率3无失真重构满足条件才能实现采样定理是数字信号处理中的一条重要定理。它表明，要完美地重建一个连续信号，采样频率必须大于或等于信号中最高频率的两倍。换句话说，采样频率必须至少是奈奎斯特频率。如果采样频率低于奈奎斯特频率，则信号重构后会产生混叠现象，导致信息丢失。混叠现象会使信号失真，影响后续处理的精度。

采样频率的选择奈奎斯特频率采样频率必须至少是信号最高频率的两倍，才能避免混叠现象。信号特性不同的信号具有不同的频率范围，需要根据信号特性选择合适的采样频率。应用需求图像质量、存储空间和处理速度等需求，会影响采样频率的选择。硬件限制传感器、数据存储和处理能力等硬件因素也会限制采样频率。

采样过程中的问题数字影像采样过程中会遇到一些问题，这些问题会影响采样的结果，甚至会导致图像失真。最常见的问题包括：1混叠采样频率不足，导致高频信息丢失。2量化误差将连续信号转换为离散信号时产生的误差。3噪声采集过程中引入的噪声会影响图像质量。

采样过程中的失真1混叠当采样频率低于奈奎斯特频率时，就会发生混叠现象。这会导致原始信号中的高频成分被错误地解释为低频成分，从而导致失真。2量化误差由于数字信号的量化过程，会导致一些信息的损失，从而产生量化误差。量化误差的大小取决于量化比特数。3边缘效应在对图像进行采样时，图像边缘处的像素值可能会被错误地处理，导致边缘模糊或锯齿状的边缘。

什么是重采样重采样是数字图像处理中一种重要的技术，它可以改变图像的尺寸和分辨率。重采样通过在原始图像中插入或删除像素点来实现图像尺寸的改变。

重采样的目的调整图像尺寸重采样可以用于放大或缩小图像，以满足不同的显示需求或打印要求。改变图像分辨率图像的分辨率是指图像中像素的密度，重采样可以改变图像的分辨率，以适应不同的应用场景。提高图像质量在某些情况下，重采样可以用于改善图像的质量，例如去除噪声或锐化图像细节。兼容不同设备不同的设备拥有不同的屏幕尺寸和分辨率，重采样可以确保图像在各种设备上正常显示。

重采样的方法1最邻近重采样最邻近重采样是最简单的方法，它直接使用最近的像素值进行替换。2双线性重采样双线性重采样使用目标像素周围四个像素的加权平均值进行插值，效果比最邻近重采样更平滑。3双三次重采样双三次重采样使用目标像素周围16个像素的加权平均值进行插值，效果比双线性重采样更平滑，但计算量更大。

最邻近重采样1目标像素选择距离它最近的源像素2源像素值直接复制到目标像素3速度最快，计算简单最邻近重采样是最简单的重采样方法。它直接将源像素的值复制到目标像素，无需任何插值计算。这种方法速度最快，但会导致明显的锯齿现象和马赛克效应。通常用于对图像进行快速缩放或裁剪。

双线性重采样基本原理双线性重采样是一种更平滑的重采样方法，它使用目标像素周围四个最近邻像素的值进行插值，计算出目标像素的值。它考虑了目标像素周围四个像素的权重，而不是简单地取最近邻像素的值。计算过程双线性重采样利用周围四个像素的距离和权重，通过加权平均的方式计算出目标像素的值，从而得到更平滑的插值效果。优缺点双线性重采样相比最近邻重采样更平滑，减少了图像的锯齿现象，但是计算量也更大。

双三次重采样双三次重采样是一种更复杂的重采样方法，它使用一个三次多项式函数来插值新像素的值。这种方法能够生成更加平滑的图像，并能更好地保留图像细节。1计算新像素值使用三次多项式函数插值2考虑周围像素使用周围16个像素的值3生