第3章图像的基本运算(第二版)

1、 从严格的意义上来说从严格的意义上来说，各种图像处理，各种图像处理 方法都是一种图像运算方法。方法都是一种图像运算方法。 从一般意义上来说，从一般意义上来说，图像运算仅指对图像运算仅指对 图像中的所有像素实施了相同处理的那些图像中的所有像素实施了相同处理的那些 运算，比如对图像的点运算、直方图运算、运算，比如对图像的点运算、直方图运算、 代数运算、几何运算、灰度插值运算等。代数运算、几何运算、灰度插值运算等。 3.1 3.1 灰度反转灰度反转 黑白图像的反转就是使灰度值为黑白图像的反转就是使灰度值为1 1的像素值变成的像素值变成0 0， 使灰度值为使灰度值为0 0的像素值变成的像素值变成1 1

2、。 对于对于256256灰度级图像来说，图像的灰度反转值就灰度级图像来说，图像的灰度反转值就 是用是用255255分别减去原图像的各个像素的灰度值。分别减去原图像的各个像素的灰度值。 设图像的灰度级为设图像的灰度级为L L，则图像的灰度反转可表示，则图像的灰度反转可表示 为：为： )y, x(f1L),(yxg 3.1 3.1 灰度反转灰度反转 256256灰度级图像的灰度反转如图灰度级图像的灰度反转如图1 1所示。所示。 255 255 0 负片负片 正片正片 f g 对原图像对原图像f(x,yf(x,y) )进行对数变换的解析式可表示进行对数变换的解析式可表示 为：为： )y, x(f1

3、(logc),(yxg 255 255 0 对数曲线对数曲线 f g 3.2 3.2 对数变换对数变换 （1 1）通过对图像的灰度值的动态范围进行压缩，）通过对图像的灰度值的动态范围进行压缩， 来主要用于调高输入图像的低灰度值。来主要用于调高输入图像的低灰度值。 （2 2）人的视觉感觉与进入人眼的光的强度成对）人的视觉感觉与进入人眼的光的强度成对 数关系，常先给图像进行对数变换后再显示输出。数关系，常先给图像进行对数变换后再显示输出。 3.2 3.2 对数变换对数变换 灰度图像的直方图是一种表示数字图像中各级灰度图像的直方图是一种表示数字图像中各级 灰度值及其出现频数的关系的函数，一般用一个二

4、灰度值及其出现频数的关系的函数，一般用一个二 维坐标来表示。维坐标来表示。 描述灰度图像直方图的二维坐标的横坐标用于描述灰度图像直方图的二维坐标的横坐标用于 表示像素的灰度级别，纵坐标用于表示该灰度出现表示像素的灰度级别，纵坐标用于表示该灰度出现 的频数（像素的个数）。的频数（像素的个数）。 其中，其中， 表示第级灰度值；表示第级灰度值； 表示图像中灰度值表示图像中灰度值 为为 的像素的个数；的像素的个数； 是灰度图像的直方图函数。是灰度图像的直方图函数。 k r k n k r)( k rh k r kk nrh)( k r=0，1，2，L-1 （3.3） n灰度直方图表明图像中每一个灰度级

5、有多少个象素灰度直方图表明图像中每一个灰度级有多少个象素 由由MatlabMatlab直方图计算程序直方图计算程序计算左边图得到的图象直方图计算左边图得到的图象直方图 (a) (b) 图图2.15 2.15 四种基本图像类型图像及其灰度直方图四种基本图像类型图像及其灰度直方图 (暗、亮、低对比度、高对比度暗、亮、低对比度、高对比度) (c) (d) 图图2.15 2.15 四种基本图像类型图像及其灰度直方图四种基本图像类型图像及其灰度直方图 (暗、亮、低对比度、高对比度暗、亮、低对比度、高对比度) kk nrh)( k r=0，1，2，L-1 （3.3） k r ),(yxfk k n ),(

6、yxf k rn ),(yxf),(yxf n n rP k k )(10 k r ； k=0，1，L-1 灰度直方图具有如下一些特征：灰度直方图具有如下一些特征： （1 1）直方图仅能描述图像中每个灰度值具有的像素）直方图仅能描述图像中每个灰度值具有的像素 个数，不能表示图像中每个像素的位置个数，不能表示图像中每个像素的位置( (空间空间) )信息信息 ； （3 3）对于空间分辨率为）对于空间分辨率为M MN N，且灰度级范围为，且灰度级范围为00， L-1L-1的图像，有关系：的图像，有关系： = M = MN N （4 4）如果一幅图像由两个不连接的区域组成，则整）如果一幅图像由两个不连

7、接的区域组成，则整 幅图像的直方图等于两个不连接的区域的直方图之和。幅图像的直方图等于两个不连接的区域的直方图之和。 1 0 )( L j jh 3.4 3.4 二维直方图二维直方图 二维直方图的引入：二维直方图的引入： 真彩色图像：真彩色图像： 真彩色图像中的每一个像素的实际颜色值真彩色图像中的每一个像素的实际颜色值 用三种纯色分量用三种纯色分量R R、G G、B B表示表示; ; 每个分量的亮度值用一个字节表示；每个分量的亮度值用一个字节表示； 真彩色图像的颜色总数多达真彩色图像的颜色总数多达 2 28 82 28 82 28 8=16777216 =16777216 种种 3.4 3.4

8、 二维直方图二维直方图 是一种描述彩色图像中是一种描述彩色图像中红色光红色光图像的亮度（灰图像的亮度（灰 度）值与度）值与蓝色光蓝色光图像的灰度值的关系的函数；图像的灰度值的关系的函数； 用一个二维坐标表示，横坐标表示用一个二维坐标表示，横坐标表示红色红色图像的图像的 灰度级别，纵坐标表示灰度级别，纵坐标表示蓝色蓝色图像的灰度级别。图像的灰度级别。 也即，也即，坐标（坐标（D DR R，D DB B）处的值是指在红光图像）处的值是指在红光图像 中具有灰度值中具有灰度值D DR R，且在蓝光图像中具有灰度值，且在蓝光图像中具有灰度值D DB B的像的像 素（对）的个数。素（对）的个数。 图图3.

9、43.4 彩色图像及其对应的蓝、红光图像和二维直方图彩色图像及其对应的蓝、红光图像和二维直方图 250250 200200 150150 100100 5050 0 0 R R B B 0 50 100 150 200 2500 50 100 150 200 250 （a a）原彩色图像）原彩色图像 （b b）二维直方图）二维直方图 （c c）纯蓝光分量图像）纯蓝光分量图像 （d d）纯红光分量图像）纯红光分量图像 3.4 3.4 二维直方图二维直方图 ),( 1 yxf),( 2 yxfMN ),( 1 yxf),( 2 yxf ),(yxg xy ),(),(),( 21 yxfyxfyx

10、g += += ),( 1 yxf),( 2 yxfMN ),( 1 yxf ),(yxgxy ),(),(),( 21 yxfyxfyxg = 2.4 2.4 空间分辨率和灰度级分辨率空间分辨率和灰度级分辨率 空间分辨率是图像中可分辨的最小细节，主要由空间分辨率是图像中可分辨的最小细节，主要由 采样间隔值决定。采样间隔值决定。 1 1、空间分辨率、空间分辨率 图图2.6 2.6 空间分辨率的线对概念示例空间分辨率的线对概念示例 宽度为宽度为W W的黑线的黑线 宽度为宽度为W W的白线的白线 一个一个宽度为宽度为 2W2W线对线对 对于一个同样大小的景物来说，对其进行采样对于一个同样大小的景物

11、来说，对其进行采样 的空间分辨率越高，采样间隔就越小，景物中的细的空间分辨率越高，采样间隔就越小，景物中的细 节越能更好地在数字化后的图像中反映出来，也即节越能更好地在数字化后的图像中反映出来，也即 反应该景物的图像的质量就越高。反应该景物的图像的质量就越高。 一幅数字图像的阵列大小（简称为图像大小）一幅数字图像的阵列大小（简称为图像大小） 通常用通常用M MN N表示。表示。 采样的空间分辨率采样的空间分辨率 越高，获得的图像阵列越高，获得的图像阵列M MN N就越大；反之，采样的就越大；反之，采样的 空间分辨率越低，获得的图像阵列空间分辨率越低，获得的图像阵列M MN N就越小。就越小。

12、图像阵列图像阵列M MN N越越 大，图像的尺寸就越大；反之，图像阵列大，图像的尺寸就越大；反之，图像阵列M MN N越小，越小， 图像的尺寸就越小。图像的尺寸就越小。 当简单地把矩形数字化仪的尺寸看作是当简单地把矩形数字化仪的尺寸看作是“单位单位 距离距离”时，就可把一幅数字图像的阵列大小时，就可把一幅数字图像的阵列大小M MN N称称 为该幅数字图像的空间分辨率。为该幅数字图像的空间分辨率。 比如：比如：实际中的空间分辨率示例实际中的空间分辨率示例 Real World Vector Data Raster Data 1 pixel = 10mX10m 分辨率分辨率 = 10m 10M 1

13、0M 1 Pixel 光栅、栅格光栅、栅格 2 2、灰度分辨率、灰度分辨率 灰度级分辨率是指在灰度级别中可分辨的最小变灰度级分辨率是指在灰度级别中可分辨的最小变 化，通常把灰度级级数化，通常把灰度级级数 L L 称为图像的灰度级分辨率。称为图像的灰度级分辨率。 #1 下面的图下面的图(a)(a)给出了一幅灰度级分辨率为给出了一幅灰度级分辨率为256256，空，空 间分辨率为间分辨率为512512512512的图像。的图像。 图图(b)(b)是从图是从图(a)(a)的的512512512512的图像中，每隔一的图像中，每隔一 行删去一行和每隔一列删去一列而得到的行删去一行和每隔一列删去一列而得到

14、的256256256256 的图像。图的图像。图(c(c）、）、(d)(d)、(e)(e)、(f)(f)的获得与上述方法的获得与上述方法 类似。类似。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 图图2.7 2.7 采样数变化对图像视觉效果的影响示例采样数变化对图像视觉效果的影响示例 原图对应的景物原图对应的景物 大小没有变化，对大小没有变化，对 原图采样的原图采样的“线对线对” 宽度也没有变化宽度也没有变化,只只 是对同一景物图像是对同一景物图像 的采样数目减少了。的采样数目减少了。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 图图2.7 2.7 采样数变化对图像视觉效果的影响示例采

15、样数变化对图像视觉效果的影响示例 （1）在图像的空间分辨率不变）在图像的空间分辨率不变(这里指线对宽这里指线对宽 度不变度不变)的情况下，采样数越少，图像越小。（的情况下，采样数越少，图像越小。（2）在景物大）在景物大 小不变的情况下，图像阵列小不变的情况下，图像阵列MN越小，图像的尺寸就越小。越小，图像的尺寸就越小。 下面的图下面的图(a)(a)给出了一幅灰度级分辨率为给出了一幅灰度级分辨率为256256，空，空 间分辨率为间分辨率为512512512512的图像。的图像。 图图(b)(b)、(c(c）、）、(d)(d)、(e)(e)及及(f)(f)的灰度级分辨率的灰度级分辨率 与图与图(a

16、)(a)相同相同( (为为256)256)，但空间分辨率依次降低为，但空间分辨率依次降低为 256256256256、128128128128、64646464、32323232和和161616 16 ( (也即，线对宽度一次加宽了也即，线对宽度一次加宽了) )。 （a） （b） （c） （d） （e） （f） 图图2.8 2.8 空间分辨率变化对图像视觉效果的影响示例空间分辨率变化对图像视觉效果的影响示例 上面各图的共同特征是大小尺寸相同，这种特征上面各图的共同特征是大小尺寸相同，这种特征 的获得是通过降低空间分辨率，也即增加采样的线的获得是通过降低空间分辨率，也即增加采样的线 对宽度保证的

17、。对宽度保证的。 由此可见由此可见，随着空间分辨率的降低，图像中的，随着空间分辨率的降低，图像中的 细节信息在逐渐损失，棋盘格似的粗颗粒像素点变细节信息在逐渐损失，棋盘格似的粗颗粒像素点变 得越来越明显。由此也说明，图像的空间分辨率越得越来越明显。由此也说明，图像的空间分辨率越 低，图像的视觉效果越差。低，图像的视觉效果越差。 下面的图下面的图(a)(a)给出了一幅灰度级分辨率为给出了一幅灰度级分辨率为256256，空，空 间分辨率为间分辨率为512512512512的图像。的图像。 图图(b)(b)、(c(c）、）、(d)(d)、(e)(e)及及(f)(f)的空间级分辨率的空间级分辨率 与图

18、与图(a)(a)相同相同( (为为512512512)512)，但灰度分辨率依次降低，但灰度分辨率依次降低 为为3232、1616、8 8、4 4和和2 2。 （a）256 （b）32 （c）16 （d）8 （e）4 （f）2 图图2.9 2.9 灰度分辨率变化对图像视觉效果的影响示例灰度分辨率变化对图像视觉效果的影响示例 由上图可见由上图可见，随着灰度分辨率的降低，图像的细，随着灰度分辨率的降低，图像的细 节信息在逐渐损失，伪轮廓信息在逐渐增加。节信息在逐渐损失，伪轮廓信息在逐渐增加。 图中由于伪轮廓信息的积累，图像已显现出了图中由于伪轮廓信息的积累，图像已显现出了 木刻画的效果。木刻画的效

19、果。由此也说明由此也说明：灰度分辨率越低，图：灰度分辨率越低，图 像的视觉效果越差。像的视觉效果越差。 2.5 2.5 像素间的关系像素间的关系 本节在讨论有关问题时约定：本节在讨论有关问题时约定： 用诸如用诸如p p、q q和和r r这样的一类小写字母表示某些特这样的一类小写字母表示某些特 指的像素；指的像素； 用诸如用诸如S S、T T和和R R这样的一类大写字母表示像素子这样的一类大写字母表示像素子 集。集。 1 1、相邻像素与、相邻像素与4-4-邻域邻域 设相对于设相对于的图像中的像素的图像中的像素p p位于位于(x(x，y)y) 处，则处，则p p在水平方向和垂直方向相邻的像素在水平

20、方向和垂直方向相邻的像素 q qi i最多可最多可 有有4 4个，其坐标分别为：个，其坐标分别为： （x-1x-1，y y）, ,（x x，y-1y-1）, ,（x x，y+1y+1）, ,（x+1x+1，y y） 由这由这4 4个像素组成的集合称为像素个像素组成的集合称为像素p p的的4-4-邻域邻域, ,记记 为为N N4 4(p)(p)。 x - 1 x x+1 () y-1 y y+1 2 2、对角相邻像素与、对角相邻像素与4-4-对角邻域对角邻域 设相对于设相对于显示坐标系显示坐标系的图像中的像素的图像中的像素p p位于位于(x(x， y)y)处，则处，则p p的对角相邻像素的对角相

21、邻像素r ri i最多可有最多可有4 4个，其坐标分个，其坐标分 别为：别为： (x-1,y-1),(x-1,y+1),(x+1,y-1),(x+1,y+1)(x-1,y-1),(x-1,y+1),(x+1,y-1),(x+1,y+1) 由这由这4 4个像素组成的集合称为像素个像素组成的集合称为像素p p的的4-4-对角邻对角邻 域域, ,记为记为N ND D(p(p) )。 x - 1 x x+1 () y-1 y y+1 3 3、8-8-邻域邻域 把像素把像素p p的的4-4-对角邻域像素和对角邻域像素和4-4-邻域像素组成的邻域像素组成的 集合称为像素集合称为像素p p的的8-8-邻域，

22、记为邻域，记为N N8 8(p)(p)。 x - 1 x x+1 () y-1 y y+1 1 1、距离度量函数、距离度量函数 对于在图像显示坐标系中坐标分别位于对于在图像显示坐标系中坐标分别位于(x(x，y)y)， (u(u，v)v)和和(w(w，z)z)处的像素处的像素p p、q q和和r r，如果：，如果： (1(1）D(p,q)0D(p,q)0（D(p,qD(p,q)=0)=0，当且仅当，当且仅当p=qp=q，即，即p p 和和q q是指同一像素）；是指同一像素）； (2(2）D(p,qD(p,q)=)=D(qD(q, p), p)； (3(3）D(p,rD(p,r) ) D(p,q)

23、+D(q,rD(p,q)+D(q,r) )。 则则D D是距离度量函数。是距离度量函数。 2 2、欧氏距离、欧氏距离 像素像素p p和和q q之间的欧氏（之间的欧氏（EuclideanEuclidean）距离定义为：）距离定义为： D De e(p,q(p,q)=(x-u)=(x-u)2 2+(y-v)+(y-v)2 2 1/2 1/2 （2.122.12） 也即，所有距像素点也即，所有距像素点( (x,yx,y) )的欧氏距离小于或等的欧氏距离小于或等 于于De的像素都包含在以的像素都包含在以( (x,yx,y) )为中心，以为中心，以De为半径的为半径的 圆平面中。圆平面中。 3 3、街区

24、距离、街区距离 像素像素p p和和q q之间的之间的D D4 4距离，也即街区（距离，也即街区（city-blockcity-block） 距离，定义为：距离，定义为： D D4 4(p,q)=|(p,q)=|x-ux-u| + | + |y-vy-v| | （2.132.13） 也即，所有由相距像素点也即，所有由相距像素点( (x,yx,y) )的街区距离（的街区距离（D D4 4） 小于小于D4或等于或等于D4的像素组成一个中心点在的像素组成一个中心点在( (x,yx,y) )的菱的菱 形。形。 3 3、街区距离、街区距离 （续）（续） 比如，那些与点比如，那些与点( (x,yx,y) )

25、的街区距离小于的街区距离小于2 2或等于或等于2 2 的像素组成了如下图所示的等距离轮廓的像素组成了如下图所示的等距离轮廓。 2 2 2 1 22 1 2 2 1 0 1 22 1 0 1 2 2 1 22 1 2 2 2 D4(p,q)=|x-u| + |y-v| 4 4、棋盘距离、棋盘距离 像素像素p p和和q q之间的之间的D D8 8距离，也即棋盘距离，定义为：距离，也即棋盘距离，定义为： D D8 8(p,q)=(p,q)=max(|x-umax(|x-u| |，| |y-vy-v|) |) （2.142.14） 也即，所有由距像素点也即，所有由距像素点( (x,yx,y) )的棋盘

26、距离（的棋盘距离（D D8 8） 小于小于D8或等于或等于D8的像素组成一个中心点在的像素组成一个中心点在( (x,yx,y) )的方的方 形。形。 4 4、棋盘距离、棋盘距离 比如，距点比如，距点( (x,yx,y) )的棋盘距离小于或等于的棋盘距离小于或等于2 2的像素的像素 组成了如下图所示的等距离轮廓。组成了如下图所示的等距离轮廓。 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 2 2 1 1 1 2 2 1 0 1 2 2 1 0 1 2 2 1 1 1 2 2 1 1 1 2 2 2 2 2 22 2 2 2 2 D8(p,q)=max(|x-u|，|y-v|) 2.6

27、2.6 图像的代数运算图像的代数运算 图像的代数运算主要是指两幅输入图像对应像素图像的代数运算主要是指两幅输入图像对应像素 间的一对一的灰度值相加、相减运算。这些运算在许间的一对一的灰度值相加、相减运算。这些运算在许 多的图像处理中都会用到。多的图像处理中都会用到。 g(x,y)=f1(x,y)+f2(x,y) 2.6 2.6 图像的代数运算图像的代数运算 += g(x,y)=f1(x,y) f2(x,y) 2.6 2.6 图像的代数运算图像的代数运算 2.6 2.6 图像的代数运算图像的代数运算 = 变化检测变化检测 2.7 2.7 灰度直方图灰度直方图 图像的灰度直方图，是一种表示数字图像

28、中各级图像的灰度直方图，是一种表示数字图像中各级 灰度值及其出现频数的关系的函数。灰度值及其出现频数的关系的函数。 设一幅数字图像的灰度级范围为设一幅数字图像的灰度级范围为0,L-10,L-1，则该，则该 图像的灰度直方图可定义为：图像的灰度直方图可定义为： h(rh(rk k)=)=n nk k (k=0,1,2, (k=0,1,2,L-1) (2.19),L-1) (2.19) 2.7 2.7 灰度直方图灰度直方图 n直方图表明每一个灰度有多少个象素直方图表明每一个灰度有多少个象素 由由MatlabMatlab直方图计算程序直方图计算程序计算左边图得到的图象直方图计算左边图得到的图象直方图

29、 (a) (b) 图图2.15 2.15 四种基本图像类型图像及其灰度直方图四种基本图像类型图像及其灰度直方图 (暗、亮、低对比度、高对比度暗、亮、低对比度、高对比度) (c) (d) 图图2.15 2.15 四种基本图像类型图像及其灰度直方图四种基本图像类型图像及其灰度直方图 (暗、亮、低对比度、高对比度暗、亮、低对比度、高对比度) 2.7 2.7 灰度直方图灰度直方图 引入：引入：真彩色图像：真彩色图像： 真彩色图像中的每一个像素的实际颜色值真彩色图像中的每一个像素的实际颜色值 用三种纯色分量用三种纯色分量R R、G G、B B表示表示; ; 每个分量的亮度值用一个字节表示；每个分量的亮度

30、值用一个字节表示； 真彩色图像的颜色总数多达真彩色图像的颜色总数多达 2 28 82 28 82 28 8=16777216 =16777216 种种 是一种描述彩色图像中是一种描述彩色图像中红色光红色光图像的亮度（灰图像的亮度（灰 度）值与度）值与蓝色光蓝色光图像的灰度值的关系的函数；图像的灰度值的关系的函数； 用一个二维坐标表示，横坐标表示用一个二维坐标表示，横坐标表示红色红色图像的图像的 灰度级别，纵坐标表示灰度级别，纵坐标表示蓝色蓝色图像的灰度级别。图像的灰度级别。 也即，也即，坐标（坐标（D DR R，D DB B）处的值是指在红光图像）处的值是指在红光图像 中具有灰度值中具有灰度值

31、D DR R，且在蓝光图像中具有灰度值，且在蓝光图像中具有灰度值D DB B的像的像 素（对）的个数。素（对）的个数。 图图2.16 2.16 彩色图像及其对应的蓝、红光图像和二维直方图彩色图像及其对应的蓝、红光图像和二维直方图 250250 200200 150150 100100 5050 0 0 R R B B 0 50 100 150 200 2500 50 100 150 200 250 （a a）原彩色图像）原彩色图像 （b b）二维直方图）二维直方图 （c c）纯蓝光分量图像）纯蓝光分量图像 （d d）纯红光分量图像）纯红光分量图像 灰度直方图具有如下一些特征：灰度直方图具有如下

32、一些特征： （1 1）直方图仅能描述图像中每个灰度级具有的像素）直方图仅能描述图像中每个灰度级具有的像素 个数个数, ,不能表示图像中每个像素的位置（空间）信息；不能表示图像中每个像素的位置（空间）信息； （3 3）对于空间分辨率为）对于空间分辨率为M MN N，且灰度级范围为，且灰度级范围为00， L-1L-1的图像，有关系：的图像，有关系： = M = MN (2.20)N (2.20) （4 4）如果一幅图像由两个不连接的区域组成，则整）如果一幅图像由两个不连接的区域组成，则整 幅图像的直方图等于两个不连接的区域的直方图之和。幅图像的直方图等于两个不连接的区域的直方图之和。 1 0 )(

33、 L j jh 2.8 2.8 图像的显示图像的显示 显示分辨率是指显示屏上能够显示的数字图像的显示分辨率是指显示屏上能够显示的数字图像的 最大像素行数和最大像素列数，取决于显示器上所能最大像素行数和最大像素列数，取决于显示器上所能 够显示的像素点之间的距离。够显示的像素点之间的距离。 同一显示器（或显示分辨率相同的不同显示器）同一显示器（或显示分辨率相同的不同显示器） 显示的图像大小只与被显示的图像（阵列）的空间分显示的图像大小只与被显示的图像（阵列）的空间分 辨率大小（图像尺寸）有关，与显示器的显示分辨率辨率大小（图像尺寸）有关，与显示器的显示分辨率 无关。无关。 当同一幅图像（或图像分辨

34、率相同的不同图像）当同一幅图像（或图像分辨率相同的不同图像） 显示在两个不同显示分辨率的显示器上时，显示的图显示在两个不同显示分辨率的显示器上时，显示的图 像的外观尺寸与显示器的显示分辨率有关：显示分辨像的外观尺寸与显示器的显示分辨率有关：显示分辨 率越高，显示出的图像的外观尺寸越小；显示分辨率率越高，显示出的图像的外观尺寸越小；显示分辨率 越低，显示出的图像的外观尺寸越大。越低，显示出的图像的外观尺寸越大。 是指显示系统在每个像素位置产生正确是指显示系统在每个像素位置产生正确 的亮度或光密度的精度，部分地依赖于控制每个像素的亮度或光密度的精度，部分地依赖于控制每个像素 亮度的比特数。亮度的比

35、特数。 人眼的视觉过程是一个复杂的过程，可用亮度人眼的视觉过程是一个复杂的过程，可用亮度 （灰度）、色调和饱和度这三个基本特征量来区分颜（灰度）、色调和饱和度这三个基本特征量来区分颜 色。色。 亮度与物体的反射率（或透射率）成正比；亮度与物体的反射率（或透射率）成正比； 色调与混合光谱中主要光的波长相联系；色调与混合光谱中主要光的波长相联系； 饱和度与色调的纯度有关。饱和度与色调的纯度有关。 ，是指一个二维的像素阵列。，是指一个二维的像素阵列。 ，是指采用位映像方法显示和存储的图像。，是指采用位映像方法显示和存储的图像。 ，是指把位映像形式的二维像素阵列，是指把位映像形式的二维像素阵列 图像，

36、按先行后列的顺序，通过逐像素地重复扫描的图像，按先行后列的顺序，通过逐像素地重复扫描的 方式来显示位图的设备（显示器）。方式来显示位图的设备（显示器）。 图图2.17 2.17 机械零件轮廓图像机械零件轮廓图像 图图2.18 2.18 机械零件轮廓图像的位图机械零件轮廓图像的位图 是指在是指在1616色或色或256256色显示系统中，将图色显示系统中，将图 像中出现最频繁的像中出现最频繁的1616种或种或256256种颜色组成一个颜色表种颜色组成一个颜色表， 并将它们分别编号为并将它们分别编号为0 0至至1515或或0 0至至255255，这样就使每一，这样就使每一 个个4 4位或位或8 8位

37、的颜色编号与颜色表中的位的颜色编号与颜色表中的2424位颜色值（对位颜色值（对 应一种颜色的应一种颜色的R R、G G、B B值）相对应。值）相对应。 黑色黑色 0 0 0 0 0 0 白色白色 255 255 255 255 255 255 红色红色 255 255 0 0 0 0 绿色绿色 0 0 255 255 0 0 蓝色蓝色 0 0 0 0 255 255 青色青色 0 0 255 255 255 255 品红（紫色）品红（紫色） 255 255 0 0 255 255 黄色黄色 255 255 255 255 0 0 灰色灰色 128 128 128 128 128 128 橄榄色

38、橄榄色 128 128 128 128 0 0 深青色深青色 0 0 128 128 128 128 银色银色 192 192 192 192 192 192 表表2.1 2.1 常用颜色的常用颜色的RGBRGB值组合值组合 每一色为二值时，则可显示8色 R G B 颜色 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 2.9 2.9 图像文件格式图像文件格式 BMP BMP 、JPEG JPEG 、GIFGIF、TIFFTIFF、PCXPCX等。等。 2.9 2.9 图像文件格式图像文件格式 BMPBMP文件（文件（Bitmap FileBit

39、map File）是一种）是一种WindowsWindows采用的采用的 点阵式图像文件格式。点阵式图像文件格式。 BMP BMP图像文件主要由：图像文件主要由： （Bitmap File HeaderBitmap File Header） （Bitmap Information HeaderBitmap Information Header） （Bitmap PaletteBitmap Palette） （Bitmap DataBitmap Data） 四部分组成。四部分组成。 2.9 2.9 图像文件格式图像文件格式 位图文件头BITMAPFILEHEADERBITMAPFILEHEADE

40、R 说明文件的类型和位图数据的起 始位置等，共14个字节。 位图信息头BITMAPINFORMATIONBITMAPINFORMATION 说明位图文件的大小、位图的高 度和宽度、位图的颜色格式和压 缩类型等信息。共40个字节。 位图调色板RGBQUADRGBQUAD 由位图的颜色格式字段所确定的 调色板数组，数组中的每个元素 是一个RGBQUAD结构，占4个字节。 位图数据BYTEBYTE 位图数据，位图的压缩格式确定 了该数据阵列是压缩数据或是非 压缩数据。 位图文件头位图文件头BITMAPFILEHEADERBITMAPFILEHEADER可定义为如下的结构可定义为如下的结构: : typedef struct WORD bfType； 文件类型文件类型 DWORD bfSize； 文件大小文件大小 WORD bfReserved1； 保留字保留字1，约定，约定0 WORD bfReserved2； 保留字保留字2，约定，约定0 DWORD bfoffBits； 位图阵列偏移量位图阵列偏移量 BITMAPFILEHEADER； 位图信息头位图信息头BITMAPINFORMATIONBITMAPINFORMATION可定义为如下的结构可定义为如下的结构： ty