宋懷波第2講：圖像處理基礎(chǔ)知識(shí)(編輯修改稿)
2025-02-14 17:17 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 感器。 已在電腦、筆記本電腦、掌上電腦、視頻電話、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、攝影機(jī)、監(jiān)視器、車載電話、指紋認(rèn)證等圖像輸入領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 CMOS型 CCD和普通 MOS型 CCD使用相同的感光元件，具有相同的靈敏度和光譜特性，但 光電轉(zhuǎn)換后的信息讀取方式不同。 CMOS光電傳感器經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后直接產(chǎn)生電流或電壓信號(hào)，信號(hào)讀取十分簡(jiǎn)單。 Complement Metal Oxide Semiconductor 25 數(shù)字化原理 圖像數(shù)字化概述 數(shù)字化的 目的 是把真實(shí)的圖像轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)能夠接受的顯示和存儲(chǔ)格式，以便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理。 圖像的數(shù)字化過程分為 采樣、量化與編碼 三步。 ☆ 采樣的 實(shí)質(zhì) 就是要用多少個(gè)點(diǎn)來描述一張圖像，采樣的結(jié)果即通常所說的圖像分辨率。如，一幅 640 480的圖像，表示這幅圖像由 307200個(gè)像素點(diǎn)組成。 采樣頻率是指一秒鐘內(nèi)采樣的次數(shù)，它反映了采樣點(diǎn)之間的間隔大小。 采樣頻率越高，得到的圖像樣本就越細(xì)膩逼真，圖像的質(zhì)量也越高，但要求的存儲(chǔ)量也越大。 26 ? ? ? ?? ?? ?? ?,,f x y f x yxyf x y Af x y模 擬 圖 像 的 數(shù) 學(xué) 模 型 是 一 個(gè) 二 元 函 數(shù) ，的 函 數(shù) 值 是 能 量 的 記 錄 ， 是 非 負(fù) 有 界 的 實(shí) 數(shù) ， 同 時(shí) ，一 幅 實(shí) 際 圖 像 的 尺 寸 是 有 限 的 ， 一 般 定 義 在 某一 矩 形 域 中模 擬 圖 像 數(shù) 字 化 后 得 到 數(shù) 字 圖 像 。 數(shù) 字 圖 像 的 數(shù) 學(xué)模 型 仍 用 二 元 函 數(shù) 來 表 示 ， 但 此 時(shí) 的 坐 標(biāo) 值和 函 數(shù) 值 是 離 散 的 ， 是 整 數(shù) 值 0 ≤ ≤1．?dāng)?shù)學(xué)模型 27 2．采樣和量化 ? 采樣： 空間上的離散化 ? 量化： 灰度上的離散化 ( 0 , 0 ) ( 0 , 1 )( , )( 1 , 0 ) ( 1 , 1 )nTf f nf x yf n f n n?????? ? ????抽 樣?連續(xù)信號(hào)（抽樣、量化） —— 數(shù)字信號(hào) 數(shù)字化原理 28 采樣點(diǎn)陣：正方形、正三角 ?圖像矩陣的特點(diǎn)： ? 有限值 ? 數(shù)字化抽樣： 正方形點(diǎn)陣、三角形點(diǎn)陣、正六角形點(diǎn)陣等 0 ( , )f x y? ? ? 數(shù)字化原理 29 3. 采樣定理 ? 一維采樣定理 ：惠特克－卡切尼柯夫－香農(nóng)采樣定理 數(shù)字化原理 二維采樣定理 ：采樣頻率大于圖像信號(hào)最高頻率的 2倍 30 ?均勻量化 ?非均勻量化 a）基于視覺特性： 對(duì)亮度值急劇變化部分無需過細(xì)分層，進(jìn)行粗量化 ,對(duì)亮度值平緩變化部分需過細(xì)分層，進(jìn)行細(xì)量化 b）基于概率分布： 先計(jì)算所有可能的亮度值出現(xiàn)的概率分布，對(duì)概率分布大的進(jìn)行細(xì)量化 ,對(duì)概率分布小的進(jìn)行粗量化。 非均勻量化可以減少量化誤差，又能用較少的比特?cái)?shù)實(shí)現(xiàn)量化
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