【正文】 圖 25 （ a） 原始圖像 (256色 )； （ b） 量化圖像 1(64色 )； （ c） 量化圖像 2(32色 )； （ d） 量化圖像 3(16色 )； （ e） 量化圖像 4(4色 )； （ f） 量化圖像 5(2色 ) 第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) ? 1973年的夏天，美國南加州大學(xué)信號(hào)與圖像處理研究所里，年輕的助理教授亞歷山大（ Alexander Sawchuk）和研究員威廉（ William Pratt） 第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 低 bit量化的偽輪廓現(xiàn)象示意圖 第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 低采樣率導(dǎo)致圖像細(xì)節(jié)丟失 第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 一般 ， 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 （ 1） 對緩變的圖像 ， 應(yīng)該細(xì)量化 ， 粗采樣 ， 以避免假輪廓 。 第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 圖像數(shù)字化設(shè)備 將模擬圖像數(shù)字化成為數(shù)字圖像 ， 需要某種圖像數(shù)字化設(shè)備 。 為完成這些功能 ， 圖像數(shù)字化設(shè)備必須包含以下五個(gè)部分： 第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) (1) 采樣孔 (Sampling aperture)： 使數(shù)字化設(shè)備能夠單獨(dú)地觀測特定的圖像元素而不受圖像其他部分的影響 。 典型的量化器是 A/D轉(zhuǎn)換電路 ， 它產(chǎn)生一個(gè)與輸入電壓或電流成比例的數(shù)值 。如果數(shù)字化設(shè)備是在一個(gè)放大率可變的光學(xué)系統(tǒng)上 ， 那么對應(yīng)于輸入圖像平面上的采樣點(diǎn)大小和采樣間距也是可變的 。 能將圖像量化為多少級(jí)灰度也是非常重要的參數(shù) 。 例如 ， 數(shù)字化一幅灰度值恒定的圖像 ， 雖然輸入亮度是一個(gè)常量 ， 但是數(shù)字化設(shè)備中固有的噪聲卻會(huì)使圖像的灰度發(fā)生變化 。 矢量圖是用一系列繪圖指令來表示一幅圖 ， 如 AutoCAD中的繪圖語句 。 第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 公式化表示圖像使得矢量圖具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 一是它的文件數(shù)據(jù)量很?。欢菆D像質(zhì)量與分辨率無關(guān) ， 這意味著無論將圖像放大或縮小了多少次 ， 圖像總是以顯示設(shè)備允許的最大清晰度顯示 。 位圖可以從傳統(tǒng)的相片 、 幻燈片上制作出來或使用數(shù)字相機(jī)得到 ， 也可以利用 Windows的畫筆 (Painbrush)用顏色點(diǎn)填充網(wǎng)格單元來創(chuàng)建位圖 。若樣點(diǎn)顏色為黑 ， 則掃描儀將相應(yīng)的像素位元置為 0， 否則置為1。 我們通常所說的黑白照片 ， 其實(shí)包含了黑白之間的所有灰度色調(diào) 。 顏色深度為每像素 24位的數(shù)字圖像是目前所能獲取 、 瀏覽和保存的顏色信息最豐富的彩色圖像 ， 由于它所表達(dá)的顏色遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人眼所能辨別的范圍 ， 故將其稱為“ 真彩色 ” 。 第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 4. 真彩色圖像 真彩色圖像將像素的色彩能力推向了頂峰 。 在真彩色圖像中 ， 每一個(gè)像素由紅 、 綠和藍(lán)三個(gè)字節(jié)組成 ， 每個(gè)字節(jié)為 8 bit， 表示 0到 255之間的不同的亮度值 ， 這三個(gè)字節(jié)組合可以產(chǎn)生 1670萬種不同的顏色 。 像素 、 點(diǎn)和樣點(diǎn)是在計(jì)算機(jī)上對不同階段的圖像進(jìn)行度量的稱謂 ， 這幾個(gè)術(shù)語很容易混淆 ， 故特一一做介紹 。 掃描儀的分辨率單位為 dpi（ 每英寸點(diǎn)數(shù) ） ， 但激光打印機(jī)的 dpi與掃描儀的dpi（ 樣點(diǎn) ） 是不同的 。 第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 2. 分辨率 1） 圖像分辨率是指每英寸圖像含有多少個(gè)點(diǎn)或像素 ， 分辨率的單位為 dpi。 所以在制作圖像時(shí)要根據(jù)需要來選擇分辨率 。 第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 2） 屏幕分辨率 顯示器上每單位長度顯示的像素或點(diǎn)的數(shù)量稱為屏幕分辨率 。 現(xiàn)在高性能的顯示卡已支持2560 1600點(diǎn)以上的分辨率 。 第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 4） 掃描儀分辨率 掃描儀分辨率的表示方法與打印機(jī)相類似 ， 一般也用 dpi表示 ， 不過這里的點(diǎn)是樣點(diǎn) ， 與打印機(jī)的輸出點(diǎn)是不同的 。 輸出分辨率是通過軟件強(qiáng)化以及內(nèi)插補(bǔ)點(diǎn)之后產(chǎn)生的分辨率 ， 大約為光學(xué)分辨率的 3～4倍 。 – 圖片 1： 640像素 *480像素 *72ppi（ *） – 圖片 2： 320像素 *240像素 *36ppi（ *） – 利用 photoshop軟件對比圖片 1和圖片 2。 每一種圖像文件均有一個(gè)文件頭 ， 在文件頭之后才是圖像數(shù)據(jù) 。 第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 色度學(xué)基礎(chǔ)與顏色模型 色度學(xué)基礎(chǔ) 在前面學(xué)習(xí)灰度圖像時(shí) ， 圖像的像素值是光強(qiáng) ， 即二維空間變量的函數(shù) f(x, y)。 第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 1． 三色原理 在人的視覺系統(tǒng)中存在著桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞兩種 感光細(xì)胞 。 第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 圖 27 人類感光細(xì)胞的敏感曲線 40002 04 06 08 01 0 0波長 ?? / n m光吸收性%藍(lán)綠 紅450 500 550 600 650 700第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 根據(jù)人眼的結(jié)構(gòu) ， 所有顏色都可看作是三種基本顏色 ——R表示紅 （ Red） 、 G表示綠 （ Green)和 B表示藍(lán) （ Blue)按照不同的比例組合而成 。顏色分兩大類： 非彩色和彩色 。 基于這三個(gè)基本屬性 ， 提出了一種重要的顏色模型 HSI（ Hue、 Saturation、 Intensity） 。 另一類面向以彩色處理為目的的應(yīng)用 ， 如動(dòng)畫中的彩色圖形 。 每個(gè)點(diǎn)有三個(gè)分量 ， 分別代表該點(diǎn)顏色的紅 、 綠 、 藍(lán)亮度值 ， 亮度值限定在 ［ 0, 1］ 。 立方體內(nèi)其余各點(diǎn)對應(yīng)不同的顏色 。 HSI模型中 ， H表示色調(diào)(Hue)， S表示飽和度 (Saturation)， I表示亮度 (Intensity， 對應(yīng)成像亮度和圖像灰度 )。 色相由角度表示 ， 它反映了該彩色最接近什么樣的光譜波長 。 的為藍(lán)色 。 到 300176。 由色相環(huán)可以看出 ， 環(huán)的邊界上純的或飽和的顏色 ， 其飽和度值為 1。藍(lán)0176。 最大飽和度的顏色位于圓柱上頂面的圓周上 。第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 1) RGB轉(zhuǎn)換到 HSI 對任何 3個(gè) ［ 0， 1］ 范圍內(nèi)的 R、 G、 B值 ， 其對應(yīng) HSI模型中的 I、 S、 H分量的計(jì)算公式為 ?????????????????????2/12)])(()[(2/)]()[(a r c c o s)],[ m i n ()(3)(31BGBRGRBRGRHBGRBGRISBGRI(24) 第二章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 式 （ 24） 計(jì)算出的 H值的范圍為 ［ 0176。 ,只要令 Ｈ ＝ 360176。 所以若將兩種情況都考慮上 ， 則由式 （ 24） 算得的 Ｈ 是在 ［ 0176。 當(dāng) I＝ 0時(shí) ， S也沒有意義 。 ， 240176。 計(jì)算機(jī)屏幕顯示通常用 RGB表色系統(tǒng) ， 它是通過相加來產(chǎn)生其他顏色 ， 這種做法通常稱為加色合成法 (Additive Color Synthesis)。 這種模式一般在印刷