圖像處理ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-31 22:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電荷耦合器件）圖像傳感器由光電轉(zhuǎn)換單元構(gòu)成，光電傳感單元的排列分為線陣排列和面陣排列兩種。圖像傳感器的工作原理是把光能量轉(zhuǎn)換為電荷，并且具有將轉(zhuǎn)換得到的電荷進行存儲的能力，以及使電荷向輸出電極移動的掃描能力。一維圖像傳感器（線陣式傳感器）結(jié)構(gòu)模型圖中，光電轉(zhuǎn)換部分是由 PD1到 PDm的 m個單元構(gòu)成，輸出經(jīng)過門驅(qū)動開關(guān) MOSFET與 CCD連接在一起。 (2) 攝像單元 (b)所示為二維 CCD傳感器，它是由圖 (a)中的線陣傳感器單元從 CCD1到 CCDn n個單元并列配置而成，并經(jīng)過一個合成其輸出的水平 CCD移位寄存器，再經(jīng)過一個增幅放大器，得到圖像信號。 2) CCD彩色攝像光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成 對象物反射的光通過透鏡和光學(xué)低通濾波器之后由三棱鏡把光分為 RGB三原色，再由 3個 CCD圖像傳感器把紅 R、綠 G、藍 B的光信號變換為 3個電信號。 (3) 圖像的數(shù)字化 — 般的圖像都是 模擬圖像 ，即圖像上的信息是連續(xù)變化的模擬量。對于模擬圖像只能采用模擬處理方式進行處理，例如按光學(xué)原理用透鏡將照片放大。只有將連續(xù)的模擬信號變?yōu)殡x散的數(shù)字信號，或者說將模擬圖像變換為 數(shù)字圖像 計算機方能接受。為此，常將計算機圖像處理稱為數(shù)字圖像處理。 所謂采樣指的是空間坐標的離散化，即將圖像平面分割成離散點的集合，就是把一幅連續(xù)圖像在空間上分割成M N 個網(wǎng)格。 圖像的數(shù)字化方法，包括兩個方面：采樣和量化。 采樣使連續(xù)圖像在空間上離散化，但采樣點上圖像的亮度值還是某個幅度區(qū)間內(nèi)的連續(xù)分布。把采樣點上對應(yīng)的亮度連續(xù)變化區(qū)間轉(zhuǎn)換為單個特定數(shù)碼的過程，稱為 量化 ，即樣點亮度的離散化，或者叫做像素的灰度離散化。 為了方便計算機進行數(shù)據(jù)處理，有限個離散值的個數(shù)常用 2n 表示，這個過程是把每一個離散樣本的連續(xù)灰度只分成有限多的層次，稱 分層量化 。把原圖像灰度層次從最暗至最亮均勻分為有限個層次成為 均勻量化 ，如果采用不均勻分層就稱為 非均勻分層量化 。 但是，用有限個離散灰度值來表示無窮多個連續(xù)灰度的量時，必然產(chǎn)生誤差，這種誤差稱為 量化誤差 （也稱為 量化噪聲 ） 圖像質(zhì)量的評價 人類的視覺 視覺所感受到的圖像可看做是三維光輻射場對人眼的影響。目前，在語音、數(shù)據(jù)、圖像三種主要的通信方式中，圖像通信起到主要作用。聽覺獲取的是時間信息，視覺獲取的是時空信息；在相同條件下，常規(guī)的視頻圖像的數(shù)據(jù)量比語音的數(shù)據(jù)量大 6002500倍。視覺信息是人類從外界獲取信息的主要方式。 人類視覺局限性和機器視覺產(chǎn)生的必然性 人的視覺系統(tǒng)可看成是一種神奇的、高度自動化的生物圖像處理系統(tǒng)，但是，還存在許多不足之處。 3) 缺乏持久性：長時間、連續(xù)進行相同的視覺處理，人們就會感到單調(diào)、疲勞、厭倦、甚至遺忘，以致效率降低或者判別錯誤。 2) 局限性：人的視覺系統(tǒng)也有它的局限性。因為只能看到物體表面，不能看到物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。 1) 主觀性：人類屬于主觀動物，在大腦處理圖像過程中難免帶有主觀片面性。 4) 模糊性：視覺系統(tǒng)的圖像處理是一種模糊處理，對處理結(jié)果很少能進行定量描述。 計算機圖像處理是一種能夠部分模擬人的視覺系統(tǒng)，而又能部分超越它的性能的新興技術(shù)。 圖像質(zhì)量的評價方法 對于圖像處理系統(tǒng)，衡量它的重要指標就是圖像的質(zhì)量。圖像質(zhì)量的含義包括兩方面內(nèi)容：一是圖像的逼真度 (被評價圖像與原標準圖像的偏離程度 )；一是圖像的可懂度 (指圖像能向人或機器提供信息的能力 )。主要的評價方法有： (1) 圖像的主觀評價 這種方法就是通過人來觀察圖像，對圖像的優(yōu)劣做出主觀評定，然后對評分進行統(tǒng)計平均得出評價結(jié)果。這種評價出的圖像質(zhì)量與觀察者的特性及觀察條件等因素有關(guān)。 (2) 圖像的客觀評價 盡管質(zhì)量的主觀評價是最權(quán)威的方式，但是在一些研究場合，或者由于實驗條件的限制，也希望對圖像有一個定量的客觀描述。圖像質(zhì)量的客觀評價由于著眼點不同而有多種方法，這里介紹的是一種經(jīng)常使用的所謂的逼真度測量。對于彩色圖像逼真度的定量表示是一個十分復(fù)雜的問題。當(dāng)前，對灰度圖像逼真度的定量表示應(yīng)用較多。 對于連續(xù)圖像，設(shè) f(x,y)為定義在矩形區(qū)域 的連續(xù)圖像， 其降質(zhì)圖像為 ，它們之間的逼真度可用歸 一化的互相關(guān)函數(shù) K 來表示： 歸一化的互相關(guān)函數(shù)： 其中，運算符 Q[]表示在計算逼真度前，為使測量值與主觀評價的結(jié)果一致而進行的某種預(yù)處理（如對數(shù)處理、冪處理等）。 對于數(shù)字圖像，設(shè) f(j,k)為原參考圖像， 為其降質(zhì)圖像，逼真度可定義為歸一化的均方誤差值 NMSE：
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