图像信号处理总复习.pptx

第二章 数字图像基础本章内容人眼的视觉特性基于亮度的视觉模型图像的感知和获取图像的取样和量化图像质量像素间的基本关系像素间的操作人眼的构造人眼是一个近似的球体，直径约 2cm外层由三层膜包裹角膜和巩膜脉络膜视网膜角膜是一种硬而透明的组织，覆盖着眼睛的前表面。与角膜相连的巩膜是一层包围着眼球剩余部分的不透明膜；脉络膜是眼睛重要的滋养源，脉络膜外壳着色很重，有助于减少进入眼睛外来光和眼球内反向散射光的数量；视网膜是眼睛最内侧的一层膜，当眼球适当聚焦时，来自眼睛外部的光在视网膜上成像。在视网膜表面分散的光接收器(光敏细胞）提供了图案视觉。人眼横截面简图SEIE-TJU人眼的构造虹膜：调整光圈(光通量)大小虹膜中间开口处(瞳孔)直径是可变的，2~8mm；其前部是看到的眼珠颜色；其后部则有黑色素；晶状体：调整成像焦距大小由同心的纤维细胞层组成，并由附在睫状体上的纤维悬挂着，含水量 60~70%由稍黄的色素着色，颜色随年龄的增长而加深吸收大约 8% 的可见光谱，对短波长有较高的吸收率晶状体结构中，蛋白质吸收红外光和紫外光，过量时会伤害眼睛SEIE-TJU杆状锥状人眼的构造视网膜表面的光接收器（光敏细胞）分为两种：锥状细胞和 杆状细胞锥状细胞数目约 600~700 万，位于中央凹的部分既感光，又感色，对颜色敏感度很高每个锥体对连接到自身的一个神经末端。锥状视觉叫做白昼视觉或者明视觉。杆状细胞数目约 7500~15000万，视野内一般的总体图像没有色彩感觉，在低照明度下对图像较敏感几个杆状细胞连接到一个神经末端杆状视觉叫做夜视觉或者暗视觉SEIE-TJU2.55mm图像的形成人眼的晶状体和普通光学透镜的主要差别在于:人眼晶状体的适应性更强，其形状由捷状体韧带和张力控制。聚焦远处的物体，晶状体变得相对扁平；聚焦近处的物体，晶状体变得较厚;聚焦中心与视网膜之间的距离为14mm~17mm。成像过程视网膜图像主要反射在中央凹区域上然后由光敏细胞的相应刺激作用产生感觉感觉把辐射能转变为电脉冲最后由大脑解码SEIE-TJU图像取样和量化数字图像是模拟图像 f(x,y)通过取样、量化、编码获得的图像取样：图像空间离散化图像量化：图像幅度离散化 （又称为灰度级量化）编码：用有限比特去表示量化后的数值 (a) 连续图像 (b) 在连续图像中用从A到B的扫描线来说明取样和量化的概念 (c) 取样和量化 (d) 数字化后的结果SEIE-TJU图像取样和量化数字图像的质量很大程度上取决于取样的样值数和量化中所用的灰度级，而图像内容是选择这些参数的重要因素。SEIE-TJU图像质量－层次灰度级（灰度层次）：表示像素明暗程度的整数量例如：像素的取值范围为0-255，就称该图像为256个灰度级的图像。图像数据的实际灰度层次越多，视觉效果就越好SEIE-TJU空间和灰度级分辨率图像分辨率指组成一幅图像的像素密度。对同样大小的一幅图，如果组成该图的图像像素数目越多，则说明图像的分辨率越高，看起来就越逼真。相反，图像显得越粗糙。包括：空间分辨率,灰度级（幅度）分辨率空间分辨率是图像中可辨别的最小空间细节取样值多少是决定图像空间分辨率的主要参数；意义：每单位距离可分辨的最小线对数；灰度级分辨率是指在灰度级别中可分辨的最小变化。灰度级数通常是 2 的整数次幂。通常把大小为 M ?N、灰度为 L 级的数字图像称为空间分辨率为 M ?N 像素、灰度级分辨率为 L 级的数字图像。下图分别演示在数字图像中不同取样值和灰度级变化的典型效果：SEIE-TJU数字图像种类灰度图像二值图像% im2bw 灰度或彩色图像变为二值图像clc, clearI = imread(lena_gray.bmp); imshow(I)BW = im2bw(I,0.46); figure, imshow(BW)SEIE-TJU数字图像的放大和缩小空间分辨率的改变：放大和缩小放大：内插操作创建新的像素位置对这些新位置赋值（内插算法，例如最近邻域内插法/双线性内插法）缩小：丢点操作行-列删除Matlab 函数：Ip = imresize(I, M, method)返回 M 倍大小的图像，M 可大于或小于 1.0，对应放大或缩小支持的内插算法：‘nearest’ (缺省)： 最近邻域插值法，1 个像素‘bilinear’ ：双线性内插法，4 个像素‘bicubic’ ：双三次内插法，16 个像素SEIE-TJU数字图像的放大和缩小最近邻域内插(零阶插值)在原图像中寻找最靠近新位置像素的像素点, 并将它的灰度值赋给新像素优点: 简单易行 速度快缺点: 易产生块效应双线性内插(一阶插值)在原图像中寻找新位置像素的4个像素点, 并借助双线性函数使用4个像素点的灰度值计算新像素点的值优点: 块效应不明显缺点: 计算复杂, 使图