《光电图像处理》-课件02-第二章 图像处理基本概念

光电图像处理第二章图像处理基本概念2025/9/7光电成像与检测技术实验室1这次课的主要内容一、图像数字化二、数字图像的描述三、数字图像的文件结构四、数字图像的灰度直方图五、彩色图像2025/9/7光电成像与检测技术实验室2一、图像数字化定义：将连续图像离散化，从而获得数字图像的过程。人对二维或三维景物的感知影像。采样：采集图像空间中部分点的灰度值来表示图像的过程。量化：把采样后所得各像素的灰度值由连续值转换为离散的整数值。2025/9/7光电成像与检测技术实验室3一、图像数字化空间位置的离散化处理叫做采样，强度等级的离散化处理叫做量化。2025/9/7光电成像与检测技术实验室4一、图像数字化采样间隔越大，即采样点数目越少，则原始图像细节损失越多，所得数字图像分辨率越小。2025/9/7光电成像与检测技术实验室5一、图像数字化若量化等级很少，则原图中的灰度信息被过度简并，灰阶变化生硬，可能产生假轮廓。细节较多处宜细采样，灰度变化缓慢宜增加量化等级。2025/9/7光电成像与检测技术实验室62025/9/7光电成像与检测技术实验室7一、图像数字化二、数字图像描述数字图像是连续图像的一种近似表示，通常由采样点的值所组成的矩阵来表示：矩阵的每个元素表示一个采样点，即一个像素；矩阵元素值即该像素强度的量化值。2025/9/7光电成像与检测技术实验室8数字图像的坐标定义为图像最左上的像素点，纵轴表示行方向，横轴表示列方向；第一个坐标分量表示行坐标，正方向为行递增的方向；第二个坐标分量表示列坐标，正方向为列递增的方向。2025/9/7光电成像与检测技术实验室9二、数字图像描述数字图像根据其性质，可分为位图和矢量图两类。矢量图：用一组指令集合记录图像信息，这些指令描述图形元素的位置、形状、维数等信息。绝大多数计算机辅助制图（CAD）软件均使用矢量图作为基本的图像存储格式。位图：以数字阵列的形式记录了图像上所有像素点的强度和颜色信息。将位图放大观察或高清打印时，图像中线条不再流畅而呈现出锯齿状凹凸。2025/9/7光电成像与检测技术实验室10三、数字图像的文件结构2025/9/7光电成像与检测技术实验室11三、数字图像的文件结构矢量图及其放大图位图及其放大图常见位图格式：Bitmap（简称为BMP），TagImageFileFormat（简称为TIFF）。BMP：包括图像文件头、图像信息头、调色板和图像数据，一个BMP文件只能存储一幅图像。TIFF：数据结构与BMP类似，一个TIFF文件可存储多幅图像。2025/9/7光电成像与检测技术实验室12三、数字图像的文件结构2025/9/7光电成像与检测技术实验室13三、数字图像的文件结构图像的灰度直方图是灰度级的函数，描述的是图像中具有该灰度级的像素概率。2025/9/7光电成像与检测技术实验室14四、数字图像的灰度直方图直方图性质：所有空间信息全部丢失。每一灰度级的像素个数可直接得到。直方图作用：判断一幅图像是否合理利用了全部被允许的灰度级范围。2025/9/7光电成像与检测技术实验室15四、数字图像的灰度直方图颜色是人的眼、脑根据生活经验对光产生的视觉效应。自然界中的任何一种颜色都可以用三基色——红、绿、蓝按照不同比例混合得到。2025/9/7光电成像与检测技术实验室16五、彩色图像颜色三要素：色相（Hue）：光的颜色，由光的波长决定。饱和度（Saturation）：颜色的纯度。亮度（Intensity）：颜色的明暗程度，由光线强弱决定。2025/9/7光电成像与检测技术实验室17五、彩色图像颜色的分类：无彩色：三种颜色等量混合，黑、白和不同亮度的灰色。有彩色：三种颜色不等量混合。2025/9/7光电成像与检测技术实验室18五、彩色图像颜色模型：RGB相加混色模型：采用红、绿、蓝三种基色相加混合的方式来生成各种颜色的模型。2025/9/7光电成像与检测技术实验室19五、彩色图像颜色模型：CMYK相减混色模型：将青色（Cyan）、品红（Magenta）和黄色（Yellow）三种颜色的颜料按一定比例混合以标定颜色的模型。2025/9/7光电成像与检测技术实验室20五、彩色图像颜色模型：YUV模型：Y代表亮度信号，U、V代表色度信号，颜色由亮度值和色度值来标定。YCbCr模型：计算机系统中应用最多的成员。Y为亮度信息，Cb指蓝色色度分量，Cr指红色色度分量。YIQ模型：Y代表亮度信号，I代表人眼最敏感的色度信息，Q代表人眼最不敏感的色度信息。HSI模型：用色相H（Hue）、饱和度S（Saturation）和亮度I（Intensity）来描述颜色。2025/9/7光电成像与检测技术实验室21五、彩色图像2025/9/7光电成像与检测技术实验室22习题在彩色图像处理中，为什么通常使用HSI