數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)(2)(已修改)
2025-05-10 05:03 本頁(yè)面
【正文】 ?講授內(nèi)容： 1. 圖像 數(shù)字化、數(shù)字化參數(shù)對(duì)圖像質(zhì)量的影響、數(shù)字化器的性能評(píng)價(jià)； 、性質(zhì)和應(yīng)用； 格式 ? 重點(diǎn)： 數(shù)字化、灰度直方圖、圖像文件格式 BMP ? 難點(diǎn)： 數(shù)字化 、 直方圖、圖像處理算法和形式結(jié)構(gòu) 第二章 數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ) 第二章 數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ) 主要內(nèi)容： ? ? ? ? ? ? 圖像數(shù)字化 模擬圖像 數(shù)字圖像 概念： 將圖像劃分為如圖所示的小方格（象元），并將方格內(nèi)的灰度值變換為整數(shù) ?模擬圖像：二維連續(xù)亮度函數(shù) —— f(x,y)。 ? (x,y)代表： ? f(x,y)代表： ?數(shù)字圖像：二維矩陣 —— g(i,j)； ? （ i,j）代表： ? f（ i,j）代表： 圖像數(shù)字化 ?????????????????????)1,1()1,1()0,1()1,1()1,1()0,1()1,0()1,0()0,0(),(nmfmfmfnfffnfffjig??????圖像上某點(diǎn)的空間位置 （ x， y）點(diǎn)處圖像的灰度值 數(shù)字圖像上某像素所在的行列位置 像素點(diǎn)處的灰度值，整數(shù) 圖像數(shù)字化 圖像的數(shù)字化包括 采樣 和 量化 兩個(gè)過(guò)程。 將空間上連續(xù)的圖像變換成離散點(diǎn)的操作稱為 采樣 。采樣 間隔 和采樣 孔徑 的大小是兩個(gè)很重要的參數(shù)。 圖像數(shù)字化 采樣孔徑 量化 模擬圖像經(jīng)過(guò)采樣后 ， 離散化為像素 。 但像素值 （ 即灰度值 ） 仍是連續(xù)量 。 把采樣后所得的各像素的灰度值轉(zhuǎn)換為整數(shù)的過(guò)程稱為 量化 。 （ 從模擬量到離散量的轉(zhuǎn)換 ） 與量化有關(guān)的概念 灰度級(jí) 。（或灰度值、灰度） 灰度級(jí)數(shù)（ G） 。 =2g， g表示存儲(chǔ)圖像灰度級(jí)數(shù)所需的比特位數(shù)（ bit）。 如：灰度級(jí)數(shù) G=256， 8比特量化，（ 0255） 或 =6比特的量化，可以滿足視覺(jué)效果； 8比特量化 一般使用均勻量化 256個(gè)灰度級(jí)的圖像 16個(gè)灰度級(jí)的圖像 64個(gè)灰度級(jí)的圖像 量化示意圖 （ a） 量化； (b) 量化為 8 bit 連續(xù)灰度值 量化值 (整數(shù)值 ) 灰度標(biāo)度 灰度量化 Z i ＋ 1 Z i Z i － 1 q i ＋ 1 q i － 1 255 254 128 127 1 0 … … ( a ) ( b ) ?數(shù)字圖像根據(jù)灰度級(jí)數(shù)的差異，可分為： 二值圖像、灰度圖像和彩色圖像 二值 圖像： 灰度 值只有 0和 1兩種，沒(méi)有過(guò)渡值 灰度圖像：灰度級(jí)數(shù)大于 2，沒(méi)有彩色信息。 ???????????0,1,11,0,00,0,1I???????????1 0 0,2 1 0,2 5 01 1 0,1 3 0,1 8 02 0 0,1 5 0,0I? 彩色圖像：紅綠藍(lán)三分量（ R、 G、 B）構(gòu)成的圖像 ,每個(gè)像素包含三個(gè)分量的灰度值。 ???????????1 0 0,0,2 5 01 1 0,0,1 8 02 0 0,1 5 0,2 5 5R???????????100,210,250110,130,180200,150,0G???????????255,255,255110,0,0200,80,0B 采樣與量化參數(shù)的選擇 采樣間隔： 影響著圖像細(xì)節(jié)的再現(xiàn)程度 ， 反映數(shù)字化后的圖像 呈現(xiàn) 何種的細(xì)微程度 。 采樣間隔越大 ， 圖像的像素?cái)?shù)越少 ， 空間分辨率低 ， 質(zhì)量差 。 嚴(yán)重出現(xiàn)像素塊狀的棋盤效應(yīng)；采樣間隔越小 ， … 量化 級(jí)數(shù) ： 影響圖像信息的可分辨程度 。 量化等級(jí)越多 ， 圖像層次越豐富 ， 灰度分辨率越高 ， 質(zhì)量越好；反之 … 圖像數(shù)字化 不同采樣點(diǎn)數(shù)對(duì)圖像質(zhì)量的影響 不同量化級(jí)別對(duì)圖像質(zhì)量的影響 ，圖像質(zhì)量越好，但占空間大。 ，量化級(jí)數(shù)越多，圖像質(zhì) 量越好。 對(duì)一幅圖像，當(dāng)量化級(jí)數(shù) g一定時(shí)，采樣點(diǎn)數(shù)M N對(duì)圖像質(zhì)量有著顯著的影響。如圖 24所示，采樣點(diǎn)數(shù)越多，圖像質(zhì)量越好； 當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)減少時(shí)，圖上的塊狀效應(yīng)就逐漸明顯。同理， 當(dāng)圖像的采樣點(diǎn)數(shù)一定時(shí)，采用不同量化級(jí)數(shù)的圖像質(zhì)量也不一樣。如圖 25所示，量化級(jí)數(shù)越多，圖像質(zhì)量越好，當(dāng)量化級(jí)數(shù)越少時(shí)，圖像質(zhì)量越差，量化級(jí)數(shù)最小的極端情況就是二值圖像， 圖像出現(xiàn)假輪廓。 在少數(shù)情況下，當(dāng)限定圖像大小時(shí)，減少灰度級(jí)能夠改善圖像質(zhì)量，主要在于提高圖像的對(duì)比度。 一些實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 當(dāng)限定數(shù)字圖像的大小時(shí) , 為了得到質(zhì)量較好的圖像可采用如下原則： （ 1） 對(duì)緩變的圖像 ， 應(yīng)該細(xì)量化 ， 粗采樣 ， 以避免假輪廓 。 （ 2） 對(duì)細(xì)節(jié)豐富的圖像 ， 應(yīng)細(xì)采樣 ， 粗量化 ， 以避免模糊 （ 混疊 ） 。 圖像的數(shù)據(jù)量計(jì)算： b=M*N*g（ bit）， B=M*N*g/8（字節(jié)） M*
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