【正文】 ??????????????1100122211211yxyxyxpptaataaqqp0 tApHq ????????1TA第 99頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 一般仿射變換 仿射 變換 線性分量 A可考慮成兩個(gè)基本變換的組合：旋轉(zhuǎn)和非各向同性放縮 ： )()()( ??? DRRRA ?? ???????2100??D第 100頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 一般仿射變換 仿射 變換 性質(zhì)： (1) 仿射變換將有限點(diǎn)映射為有限點(diǎn) (2) 仿射變換將直線映射為直線 (3) 仿射變換將平行直線映射為平行直線 (4) 當(dāng)區(qū)域 P和 Q是沒(méi)有退化的三角形（即面積不為零），那么存在一個(gè)唯一的仿射變換 A可將 P映射為 Q，即 Q = A(P) 第 101頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 特殊仿射變換 1. 相似變換 s ( 0)表示各向同性放縮， R是一個(gè)特殊的 2 2正交矩陣（ RTR = RRT = I），對(duì)應(yīng)這里的旋轉(zhuǎn)。X39。 Z39。000ZYXZYXZYX第 89頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 圖象坐標(biāo)變換 平移變換的矩陣表達(dá) Avv ? 39。39。 X 39。?????????????????????????????????????????1 100010001000ZYXZYXZ 39。YYY39。 設(shè)面元 dS上的光通量為dF， 則此面元上的照度 E為： 單位： lx（ 勒 [克斯 ]） ， 1 lx = 1 lm / m2 照度： 是光源對(duì)物體輻射的一種量度 {表 } 亮度： 觀察者對(duì)物體表面光強(qiáng)的量度 {表 } d dSEF?第 62頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 一個(gè)簡(jiǎn)單的成象模型 圖象成象模型 2D亮度函數(shù)： f (x, y) 亮度是能量的量度 ， 一定不為零且為有限值 (1) 入射到可見(jiàn)場(chǎng)景上 的 光量 (2) 場(chǎng)景中目標(biāo)對(duì)入射光反射的比率 照度成分 i (x, y)和反射成分 r (x, y) ??? ),(0 yxf第 63頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 一個(gè)簡(jiǎn)單的成象模型 圖象成象模型 f (x, y)與 i (x, y)和 r (x, y)都成正比 i (x, y)的值是由光源決定的 r (x, y)的值是由場(chǎng)景中的目標(biāo)特性所決定的 {典型值： } ),(),(),( yxryxiyxf ???? ),(0 yxi1),(0 ?? yxr第 64頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)光的感知特點(diǎn) 人眼適應(yīng)的亮度范圍 （ 1）總體范圍大：從暗視覺(jué)門(mén)限到眩目極限之 間的范圍在 1010量級(jí) （ 2）具體范圍小：一般范圍在 102量級(jí) 總體范圍具體范圍暗視覺(jué)門(mén)限 眩目極限 第 65頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 光度學(xué)和亮度視覺(jué) 亮度變化的感知 人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)亮度變化的感知比對(duì)亮度本身要敏感 人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)光強(qiáng)度的響應(yīng)不是線性的，而是對(duì)數(shù)形式的（對(duì)暗光時(shí)亮度的增加比對(duì)亮光時(shí)亮度的增加更敏感） 第 66頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 采樣和量化 空間分辨率和幅度分辨率 圖象質(zhì)量與采樣和量化 對(duì)采樣和量化的討論 第 67頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 空間分辨率和幅度分辨率 數(shù)字圖象 圖象（水平）尺寸 M： 圖象（垂直）尺寸 N： 象素灰度級(jí)數(shù) G (kbit)： 圖象所需的位數(shù) b： mM 2?nN 2?kG 2?kNkNMb 2???????????????????????)1,1()1,1()0,1()1,1()1,1()0,1()1,0()1,0()0,0(),(MNfNfNfMfffMfffyxf???????第 68頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 空間分辨率和幅度分辨率 數(shù)字圖象 存儲(chǔ) 1幅 32 ? 32， 16個(gè)灰度級(jí)的圖 需要 4,096 bit 存儲(chǔ) 1幅 128 ? 128， 64個(gè)灰度級(jí)的圖 需要 98,304 bit 存儲(chǔ) 1幅 512 ? 512， 256個(gè)灰度級(jí)的圖 需要 2,097,152 bitkNkNMb 2????第 69頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 圖象質(zhì)量與采樣和量化 圖象空間分辨率變化所產(chǎn)生的效果 第 70頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 圖象質(zhì)量與采樣和量化 圖象幅度分辨率變化所產(chǎn)生的效果 第 71頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 圖象質(zhì)量與采樣和量化 空間和幅度分辨率同時(shí)變化所產(chǎn)生的效果 第 72頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 第 3章 象素空間關(guān)系 象素間聯(lián)系 基本坐標(biāo)變換 形態(tài)變換 幾何失真校正 第 73頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 象素間聯(lián)系 空間排列規(guī)律 象素的鄰域 象素間的鄰接 ， 連接和連通 象素間的距離 第 74頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 象素的鄰域 象素的鄰域 4鄰域 ——N4(p)： 對(duì)角鄰域 ——ND(p)： 8鄰域 ——N8(p)： prrss srsrprrrrpssss第 75頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 象素間的鄰接，連接和連通 連接 和連通 （ adjacency, 鄰接） vs. (connectivity, 連接 ) 鄰接 僅考慮象素間的空間關(guān)系 兩個(gè)象素是否連接： (1) 是否接觸（ 鄰接 ） (2) 灰度值是否滿足某個(gè)特定的相似準(zhǔn) 則（同在一個(gè)灰度值集合中取值） 第 76頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 象素間的鄰接，連接和連通 3種連接 (1) 4連接： 2個(gè)象素 p 和 r 在 V 中取值且 r 在 N4(p)中 (2) 8連接： 2個(gè)象素 p 和 r 在 V 中取值且 r 在 N8(p)中 011100000011100000第 77頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 象素間的鄰接，連接和連通 3種連接 (3) m連接（混合連接）： 2個(gè)象素 p 和 r 在 V 中取值 且 滿足下列條件之一 ① r 在 N4(p)中 ② r 在 ND(p)中且集合 N4(p)∩ N4(r)是空集 （這個(gè)集合是由 p 和 r 的在 V中取值的 4連接象素組成的） {圖 } 第 78頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 象素間的鄰接，連接和連通 3種連接 混合連接的應(yīng)用：消除 8連接可能產(chǎn)生的歧義性 原始圖 8連接 m連接 第 79頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 象素間的鄰接，連接和連通 連通 連接是連通的一種特例 通路 由一系列依次連接的象素組成 從具有坐標(biāo) (x, y)的象素 p到具有坐標(biāo) (s, t)的象素 q的一條通路由一系列具有坐標(biāo) (x0, y0)， (x1, y1)， …， (xn, yn)的獨(dú)立象素組成。dd ?Q??F?c o s d dd c o s ddddSSIS39。 一個(gè)球面度對(duì)應(yīng)在球面上所截取的面積等于以球半徑為邊長(zhǎng)的正方形面積時(shí)的立體角 。 可以取一立體角在以其頂點(diǎn)為球心所作的球面上截出部分 的 面積與球面半徑的平方之比作為對(duì)該立體角的度量 。 f 目標(biāo)被放大了很多，但景深更小了 例：當(dāng)放大倍數(shù)為 50，即 di/do = 50且 nf = 1，D為 5 mm， 得到的景深只有 mm iof2ddDnZ ?第 56頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 光度學(xué)和亮度視覺(jué) 光度學(xué) 一個(gè)簡(jiǎn)單的成象模型 視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)光的感知特點(diǎn) 第 57頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 光度學(xué) 輻射度量學(xué) 研究各種電磁輻射強(qiáng)弱的學(xué)科 光是一種電磁輻射 光度學(xué) 研究光的強(qiáng)弱的學(xué)科 光通量的單位： lm（ 流明） 第 58頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 光度學(xué) 點(diǎn)光源 線度足夠小 ， 或距離觀察者足夠遠(yuǎn) 發(fā)光強(qiáng)度 I： 點(diǎn)光源沿某個(gè)方向上單位 立體角 d?內(nèi)發(fā)出的光通量 dF 單位： cd（ 坎） 1 cd = 1 lm / sr rd ? rd擴(kuò)展光源點(diǎn)光源( a ) ( b )N?SS39。第 52頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 景深 引入 f因數(shù)（焦距 f 與光圈直徑 2r 的比） 景深 Z 作為 D（可允許的不清晰半徑）的函數(shù) 景深 Z 與鏡頭的 f因數(shù)成正比，而 nf → ∞ 的極限對(duì)應(yīng)具有無(wú)窮景深的小孔相機(jī) rfn2f ?Dfd dnDf fddnZi2of2oof 2)(2 ???第 53頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 景深 特殊情況 ?拍照： 目標(biāo)距離很遠(yuǎn)， do 187。Y ?? ??第 49頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 觀察距離和角度 ? 正常人視力的角區(qū)分能力約為一分 ? 在觀察感興趣場(chǎng)景時(shí)，需要使其中最小的細(xì) 節(jié)在眼睛的視場(chǎng)中對(duì)應(yīng)一個(gè)約一分的弧所對(duì) 應(yīng)的角 ? 如果一個(gè)點(diǎn)在眼睛的視場(chǎng)中對(duì)應(yīng)不到一分的 弧所對(duì)應(yīng)的角，則人觀察不到這個(gè)點(diǎn) ? 如果兩個(gè)相鄰點(diǎn)與眼睛間連線的夾角不到一 分，則人分辨不出這兩個(gè)點(diǎn) 第 50頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 觀察距離和角度 ? 給定點(diǎn)尺寸：最遠(yuǎn)觀察距離 ? 給定觀察距離：能看見(jiàn)的最小點(diǎn) ? 最佳觀察距離 = 3400 * 圖象高度 / 顯示線數(shù) 第 51頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 景深 ? 一定距離內(nèi)目標(biāo)清晰成象的范圍 io111ddf ??Zdd ?? oo39。?? ??)( Zx39。ZYX ??wZ = 0： 圖象平面上一點(diǎn)對(duì)應(yīng)連線上所有共線 3D點(diǎn)的集合 成象幾何 第 48頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 成象幾何 逆投影變換 要將 1個(gè) 3D點(diǎn)的坐標(biāo)從它的圖象中完全恢復(fù)過(guò)來(lái)， 需要對(duì)產(chǎn)生圖象點(diǎn)的 3D空間點(diǎn)有一些先驗(yàn)知識(shí) （如知道它的 Z坐標(biāo)） ZXx39。?w? ? ? ? T T 0y39。?c? ? T h 0 kky39。, 0) h1h cPw ????????????????11000100001000011?P? ? T h 0 kky39。 第 22頁(yè) 第 1講 章毓晉 (THEEIE) 圖象顯示打印 圖象顯示 圖象處理的結(jié)果多是供觀察的 圖象數(shù)據(jù) ? 亮度模式顯示 顯示設(shè)備 電視顯示器，液晶顯示器 陰極射線管（ CRT) 打印設(shè)備 轉(zhuǎn)換到幻燈片、照片或透明膠片上 第 23頁(yè) 第