【正文】 表示為： 00( , )MNijf i j fSMN???? ???????四、數(shù)字圖像的數(shù)學(xué)表征 ?圖像的熵 如果一幅圖像共有 q種灰度級，并且出現(xiàn)的概率分別為p1,p2,p3,… pq，則這幅圖像的熵可以表示為： 120 l o g , 0 , 1 , 2 , . . . , 1qiiiH p p i q??? ? ? ?? 對于一幅 8比特 (bit)，有： 25520l o g , 0 , 2 , 3 , . . . , 2 5 5iiiH p p i?? ? ?? 熵反映一幅圖像信息量的多少，通常對于一幅圖像進(jìn)行不同方法處理時的比較。 ( , )f x y( , )f m n?矩陣表示 ( 0 , 0 ) ( 0 , 1 ) ( 0 , 1 )( 1 , 0 ) ( 1 , 1 ) ( 1 , 1 )( , )( 1 , 0 ) ( 1 , 1 ) ( 1 , 1 )f f f Nf f f Nf x yf M f M f M N? ? ?????? ? ?? ??? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ???四、數(shù)字圖像的數(shù)學(xué)表征 ?圖像的灰度平均值 圖像均值 指的是一幅圖像中所有像素灰度值的算術(shù)平均值，它反映是圖像中不同物體的平均反射強度，一般可以表示為： 00( , )MNijf i jf MN??? ???? ?1 2 38 45 7833 55 771 3 5 8 45 78 33 55 77 9 ????????? ? ? ? ? ? ? ? ? ?例 如 ：四、數(shù)字圖像的數(shù)學(xué)表征 ?圖像灰度方差 圖像方差 反映各像元與圖像平均灰度值的總的離散程度。 ?離散模型： 經(jīng)過采樣和量化后的數(shù)字圖像就是一個M N矩陣。 圖像數(shù)據(jù)的實際層次越多，視覺效果就越好。 ?層次： 表示圖像實際擁有的灰度級的數(shù)量。 28=256色 24位計算機(jī)真彩色表示的顏色數(shù)目為： 224= 256 256 256 = 16777216 一般而言，圖像的質(zhì)量取決于： ?層次 (Level or Detail) ?對比度 (Contrast) ?清晰度 (Definition ) 三、圖像的質(zhì)量評價 圖像的層次 Image level ?灰度級： 表示像素明暗程度的整數(shù)量。 (5) 圖像深度（ bpp) 指存儲每個像素所用的位數(shù)，它也是用來度量圖像的分辨率。 (4) 顯示分辨率 指顯示屏上能夠顯示出的像素數(shù)目。對同樣大小的一幅圖，如果組成該圖的圖像像素數(shù)目越多，則說明圖像的分辨率越高，看起來就越逼真。 (2) 灰度級 (graylevel) 表示像素明暗程度的整數(shù)量稱為灰度級。這就是 CRT掃描顯示原理。電影每秒更新 24幅，每張圖片放兩次，相當(dāng)于 48幀/S。研究表明，人眼視網(wǎng)膜上的 “ 印象 ” 保留 40ms左右才能消失。 但是噪音比較大、靈敏度較低、對光源要求高。但是生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高、功耗高。 (5)輸出介質(zhì)： 固態(tài)存儲器，磁盤或其他的設(shè)備。 (3)光傳感器 ： 通過采樣孔采集每個像素的亮度，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。數(shù)字化器件具備以下五個部分： (1)采樣孔： 使圖像數(shù)字化器能夠在整幅圖像中取出獨立的像素。其像素值是所謂的索引值，是按照灰度值進(jìn)行彩色指定的結(jié)果，其色彩并不一定忠實于外界景物的真實色彩； 假彩色圖象： 是指遙感多波段圖象合成的彩色圖象； 真彩色圖象： 是忠實于外界景色的色彩的圖象，其像素一般是顏色的真實值。 一、圖像的光學(xué)與視覺表示 圖像的顏色與彩色系統(tǒng) (3) 混色原理 ? 加混色： S1=（ R1， G1， B1） S2=（ R2， G2， B2） S=（ R1+R2， G1+G2， B1+B2） 電視、監(jiān)視器等設(shè)備利用加混色原理 ? 減混色： S=[1(R1+R2)， 1(G1+G2)， 1(B1+B2)] 印刷、染織行業(yè)利用減混色原理 一、圖像的光學(xué)與視覺表示 (4) 亮度方程： ? L=++ (PAL 制式 ) ? L=++ (NTSC制式 ) 一、圖像的光學(xué)與視覺表示 ? 紅、綠和藍(lán)三種錐體細(xì)胞對不同頻率的光的感知程度不同，對不同亮度的感知程度也不同，因此不同組成成分的可見光就呈現(xiàn)出不同的顏色。2 圖像處理基礎(chǔ) 主要內(nèi)容 ?圖像的光學(xué)與視覺表示 ?圖像的采集與顯示 ?圖像的質(zhì)量評價 ?數(shù)字圖像的文件格式 (1)顏色的三種表觀特征 ? 明度 (Luminance)明度 不僅取決定物體照明程度，而且取決定物體表面的反射系數(shù) ? 色調(diào) (Hue)色調(diào) 指的是一幅畫中畫面色彩的總體傾向，是大的色彩效果。 ? 飽和度 (Saturation)：色彩的鮮艷程度 (2)顏色的定量描述 ： ? RGB,真彩色是指圖像中的每個像素值都分成 R、 G、 B三個基色分量，每個基色分量直接決定其基色的強度，這樣產(chǎn)生的色彩稱為真彩色。 (5) 彩色圖像分類 黑白圖象： 圖像只有明暗程度的變化而沒有色彩的變化，最簡單的是二值圖象，只有兩種灰度； 偽彩色圖像： 是指經(jīng)過偽彩色處理而形成的彩色圖象。 一、圖像的光學(xué)與視覺表示 一、圖像的光學(xué)與視覺表示 一、圖像的光學(xué)與視覺表示 偽彩色 假彩色 主要內(nèi)容 ?圖像的光學(xué)與視覺表示 ?圖像的采集與顯示 ?圖像的質(zhì)量評價 ?數(shù)字圖像的數(shù)學(xué)表征 ?數(shù)字圖像的文件格式 二、圖像的采集及顯示 圖像數(shù)字化器： 圖像數(shù)字化器必須能夠把一幅圖像分為圖像元素（像素）并確定每個像素的位置，測量每個像素的灰度級，將連續(xù)數(shù)據(jù)量化以產(chǎn)生一個整數(shù)集合。 (2)掃描器件： 以預(yù)定的方式在圖像上移動采樣孔，按照順序一一傳輸像素。 (4)轉(zhuǎn)換器： 將轉(zhuǎn)換器的連續(xù)輸出轉(zhuǎn)換為正數(shù)值，數(shù)字化部件由 A/D轉(zhuǎn)換電路組成。 圖像數(shù)字化器的主要參數(shù) (1) 采樣尺寸 (2) 圖像尺寸 (3) 物理參數(shù) (4) 灰度級別 數(shù)字化器的組成 ? 人工光源 ? 光傳感器 ? 掃描裝置 二、圖像的采集及顯示 4. CCD與 CMOS圖像傳感器 圖像傳感器 (image sensor) ? CCD 電荷耦合器件（ charge couple device） 特點： 靈敏度高，噪音小，信噪比大。 二、圖像的采集及顯示 4. CCD與 CMOS圖像傳感器 ? CMOS 互補金屬氧化物半導(dǎo)體 （ plementary metal oxide semiconductor） 特點： 集成度高、功耗低（不到 CCD的 1/3）、成本低。 二、圖像的采集及顯示 家用數(shù)碼攝像機(jī) 專業(yè)數(shù)碼攝像機(jī) 家用數(shù)碼攝像機(jī) 常見的數(shù)碼攝像機(jī) ● 關(guān)鍵部件 CCD ● 采用長方形光敏單元 ● 采用隔行讀取方式，降低視頻圖像的閃爍感 ● 數(shù)碼攝像機(jī) 特點 ● 記錄動態(tài)影像 —— 使用小型盒式 DV磁帶 ● 拍攝靜態(tài)圖像 —— 使用專用的半導(dǎo)體存儲卡 5. 攝像機(jī) (頭 )工作原理 景物 圖像傳感器