第2章 图数字图象处理基本概念.ppt

第2章 数字图象的基本概念 本章包含内容 人眼的视觉原理 连续图象的描述 图象数字化 图象灰度直方图 图象的数据结构与图象文件 图象的特征与噪声 2.1 人眼的视觉原理 2.1.1 人眼构造 三层结构: 最外层：蛋白质膜(角膜、巩膜)、中间层：虹膜和脉络膜，最内层：视网膜，有大量的光敏细胞，按形状分为锥状和杆状细胞两类。其中白天视觉过程主要由锥状细胞完成，夜晚的视觉主要有杆状细胞完成。 2.1. 2　图象形成 　　　人观察景物，光线通过角膜，前室水状液体，水晶体，后室玻璃体，在视网膜的黄斑区成像． 　　　视网膜的光敏细胞感受到强弱不同光的刺激，产生强度不同的电脉冲，通过神经纤维传送到视神经中枢．不同位置的光敏细胞产生了和该处光的强弱成比例的电脉冲，于是大脑中形成景物的感觉． 2.1.3 视觉范围与分辨力 　　　视觉范围:指人眼能感受到的亮度范围 　 视敏角：人眼对被观察物体刚能分辨出它最紧邻的两黑点或两白点的视角，如公式所表示： 　 视觉锐度：又叫人眼的分辨力，是指人眼在一定距离内能够区分出相邻两点的能力，一般用视敏角的倒数描述． 人眼分辨力决定因素 环境照度 观察对象的相对对比度 个人因素 2.1.4 视觉适应性和对比灵敏度 暗视觉适应性：人眼适应暗环境的能力，这种适应过程大概需要30s。 明视觉适应性： 图像对比度：图像中最大亮度值与最小亮度值之比,描述图像总体描述亮度差异 相对对比度：图像中最大亮度值与最小亮度值之差与最小亮度值之比 2.1.5 亮度感觉与色觉 人眼对亮度差别的感觉取决于相对亮度的变化，可用相对亮度变化描述. 积分得亮度感觉: 于是可得亮度感觉 与亮度B成自然对数关系. 人眼的亮度范围很宽.可 是当适应某一平均亮度时, 其感觉的亮度范围很窄. 亮度感觉的相对性给图象传输带来的好处: 图象重现的亮度不必等于实际图象的亮度,只要保持两者对比度不变 人眼不能感觉出来的亮度差别在重现图象时不必精确复制出来 人眼还可以分辨不同的颜色 色觉:人眼分辨不同颜色的能力,指的是视网膜对不同波长光的感受特性,即在一般自然光线下分辨各种不同颜色的能力. 色觉:色调,亮度,饱和度. 物体的色取决于物体对各种波长光线的吸收,反射,透射能力,可分为消色物体和有色物体. 消色物体显示黑,白,灰色物体,对光线的吸收不具有选择性,各种波长的光吸收能量一样 有色物体: 2.1.6 马赫带 当亮度发生跃变时，会有一种边缘增强的感觉，视觉上会感到亮侧更亮，暗侧更暗 ,这种现象称为马赫带效应. 它是一种主观的边缘效应. 2.2 连续图像的数学描述 一幅图像可以被看作是空间各点光强度的集合。 对于二维图像，可以把光强度g看作是随空间坐标（x, y）、光线波长 和时间t变化的连续函数： 如果只考虑光的能量而不考虑其波长 图像在视觉上表现为灰色影像--灰度图像： 静止灰度图像： 人眼看到的图象是由物体的反射光组成的. 可以看成所见场景的照射分量 和反射光量 组成, 图象 在(x,y)处的强度图象该点的灰度. 灰度l范围[Lmin,Lmax],其中要求Lmin为正,Lmax有限. 2.3 图像数字化 2.3.1 采样 采样:将连续的图象换成离散点的操作 关键要素:采样间隔,采样孔径,采样方式 采样间隔的确定 采样孔径的类型 采样方式 2.3.2 量化 量化:将采样后离散象素的灰度转换成离散数值的过程. 灰度级数(G):一幅图象中不同灰度值的个数 灰度级数一般是2的整数幂,即是 ,从视觉效果来看只要灰度级数大于或等于26 . 对于一幅行数为M,列数为N的图象,如果采用gbit量化,则该图象占用的存储空间为M*N*g(bit). 2.