數(shù)字圖像處理第二章圖像數(shù)字化

1、第二章 數(shù)字圖像處理 的基本概念第一章第一章 導導 論論主要內(nèi)容主要內(nèi)容v人眼的視覺原理v圖像數(shù)字化v灰度直方圖v數(shù)字圖像處理算法的形式v圖像文件格式v圖像的特征與噪聲第一章第一章 導導 論論眼睛中圖像的形成眼睛中圖像的形成2.1 視覺原理及現(xiàn)象視覺原理及現(xiàn)象第一章第一章 導導 論論黃斑區(qū)盲點一、人眼構(gòu)造一、人眼構(gòu)造第一章第一章 導導 論論人眼構(gòu)造人眼構(gòu)造v錐狀細胞 負責彩色視覺 辨別細節(jié)和顏色（明視覺/白晝視覺） 數(shù)量600700萬v桿狀細胞 負責黑白視覺 對低亮度敏感，辨別總體形象（暗視覺/夜視覺） 數(shù)量7600萬1.5億第一章第一章 導導 論論視網(wǎng)膜上桿狀體和錐狀體的分布視網(wǎng)膜上桿狀體和

2、錐狀體的分布盲點如何判斷？盲點如何判斷？第一章第一章 導導 論論二、影響成像質(zhì)量的視覺因素二、影響成像質(zhì)量的視覺因素v視覺范圍人眼能感知的亮度范圍（夜視強閃光） 百分之幾幾百萬cd/m2 人眼適應(yīng)某平均亮度環(huán)境后，能夠感受的亮度范圍視覺范圍v亮度感覺相對亮度的變化 亮度感覺和亮度對數(shù)成線性關(guān)系 S=KlnB+K0 重現(xiàn)圖像的亮度只需保持實際圖像亮度對比 重現(xiàn)圖像時不必精確復(fù)制人眼感覺不到的亮度差別圖像對比度 最大亮度/最小亮度圖像相對對比度（最大亮度-最小亮度）/最小亮度第一章第一章 導導 論論人的主觀亮度感覺與亮度對數(shù)成線性關(guān)系人的主觀亮度感覺與亮度對數(shù)成線性關(guān)系BACDblackwhite

3、人眼適應(yīng)某平均亮度后，感受的亮度范圍視覺范圍第一章第一章 導導 論論亮度感覺（亮度感覺（1 1）1.平均亮度 2.對比度第一章第一章 導導 論論亮度感覺（亮度感覺（2）圖 A 圖B 圖C亮度感覺取決于亮度的對比亮度感覺取決于亮度的對比第一章第一章 導導 論論亮度的適應(yīng)與鑒別亮度的適應(yīng)與鑒別v視覺適應(yīng)性人眼適應(yīng)明/暗環(huán)境的能力 暗適應(yīng)性從亮光處到暗處 2030s 桿狀細胞 明適應(yīng)性從暗處到亮光處 12s 錐狀細胞v人眼的分辨力人眼區(qū)分開相鄰兩點的能力（視力） 用最小視角倒數(shù)描述 =d / l d兩點間最小距離，l為人眼到兩點連線的距離 如 E 非固定不變，與環(huán)境亮度和相對對比度有關(guān) 人眼能感知最

4、高能達到700萬像素分辨率的圖像第一章第一章 導導 論論2、色彩的鑒別、色彩的鑒別日光-由各種顏色混合而成第一章第一章 導導 論論視覺三基色假說視覺三基色假說v任何顏色都可以由相互獨立的三基色得到v假如三基色的混合比相當，則色調(diào)和飽和度也相同v混合光的亮度是原分量光亮度之和v任何兩種顏色混合成的新顏色與合成原顏色的三基色混合成的顏色相同第一章第一章 導導 論論錐狀細胞對不同光波的感光靈敏度錐狀細胞對不同光波的感光靈敏度第一章第一章 導導 論論三基色的選擇三基色的選擇v1931年國際照明委員會CIE規(guī)定了物理三原色的波長。第一章第一章 導導 論論兩種基色系統(tǒng)兩種基色系統(tǒng)v加法系統(tǒng)RGBv減法系統(tǒng)

5、CMYK第一章第一章 導導 論論RGB模型模型vRGB模型（相加混色模型） 有色光照射到消色物體產(chǎn)生加法效應(yīng) 主動產(chǎn)生顏色光源，如顯示器第一章第一章 導導 論論CMYK模型v青色Cyan，洋紅Magenta，黃色Yellow，K為真正黑色。v采用CMYK模式的原因：有色光照射到有色物體上產(chǎn)生減法效應(yīng)v用于印刷、繪畫。R G B紅紅Y YM M紙紙R G B綠綠Y YC C紙紙R G B白白紙紙R G B黑黑C CY YM M紙紙R G B藍藍C CM M紙紙白光入射白光入射第一章第一章 導導 論論CMYK與RGB對應(yīng)關(guān)系第一章第一章 導導 論論HSI模型v HSI模型基于人類對顏色的感覺，描述

6、顏色的三個基本特征。用于調(diào)整顏色分量。 色相（或色度Hue） 是從物體反射或透過物體傳播的顏色。在 0 到 360 度的標準色輪上按位置度量的。由顏色名稱標識，如紅、橙或綠。 飽和度（Saturation） 也稱色品，是指顏色的強度或純度。飽和度表示色相中灰成分所占的比例，用從 0%（灰色）到 100%（完全飽和）的百分比來度量。在標準色輪上，飽和度從中心向邊緣遞增。 亮度（Intensity ） 是顏色的相對明暗程度，通常用從 0%（黑）到 100%（白）的百分比來度量。第一章第一章 導導 論論常見彩色模型常見彩色模型第一章第一章 導導 論論彩色分量彩色分量第一章第一章 導導 論論三、視覺現(xiàn)

7、象三、視覺現(xiàn)象v馬赫帶：由幾個亮度逐漸減弱且連著一起的窄帶組成的圖像，每個窄帶內(nèi)的亮度是均勻分布的。 第一章第一章 導導 論論亮度過沖亮度過沖馬赫帶效應(yīng)：由于人眼視覺系統(tǒng)有邊緣增強的作用，在亮度突馬赫帶效應(yīng)：由于人眼視覺系統(tǒng)有邊緣增強的作用，在亮度突變出會出現(xiàn)亮度過沖現(xiàn)象，即明暗邊界處亮的更亮，暗的更暗變出會出現(xiàn)亮度過沖現(xiàn)象，即明暗邊界處亮的更亮，暗的更暗。第一章第一章 導導 論論視覺殘留視覺殘留v人眼對亮度的感覺不會隨亮度消失而立即消失第一章第一章 導導 論論兩線段一樣長？兩線段一樣長？錯視現(xiàn)象錯視現(xiàn)象v人眼對物體的形狀、大小感覺隨背景、布置條件不同而不同，會產(chǎn)生不存在的信息或錯誤的物體幾何

8、特性。第一章第一章 導導 論論兩線段一樣長？兩線段一樣長？第一章第一章 導導 論論圓圈一樣大？圓圈一樣大？第一章第一章 導導 論論平行平行or不平行？不平行？第一章第一章 導導 論論一樣的月亮？一樣的月亮？第一章第一章 導導 論論會動的轉(zhuǎn)盤第一章第一章 導導 論論會動的轉(zhuǎn)盤第一章第一章 導導 論論波動波動第一章第一章 導導 論論下不完的階梯下不完的階梯第一章第一章 導導 論論數(shù)數(shù)有幾根柱子？數(shù)數(shù)有幾根柱子？第一章第一章 導導 論論酒杯？人像？酒杯？人像？第一章第一章 導導 論論數(shù)數(shù)多少個人像？數(shù)數(shù)多少個人像？第一章第一章 導導 論論兩畫并存兩畫并存第一章第一章 導導 論論畫中畫畫中畫第一章第一

9、章 導導 論論2.2 圖像的表示圖像的表示v函數(shù)描述 二維平面靜止灰度圖像 二維平面靜止彩色圖像( , )0( , )gf x yf x y ( , ),( , ),( , )rgbgfx yfx yfx y第一章第一章 導導 論論函數(shù)描述在坐標點（x，y）處像素的亮度在圖像中用灰度表示，其數(shù)值表示像素亮度明暗程度，亮度范圍【Lmin,Lmax】，一般情況下【0，L-1】0黑，L-1白,一般為255。圖像f（x，y）由照射分量i （x，y）和反射分量r （x，y）兩個光分量構(gòu)成，可表示為兩者之積。( , )( , )( , )0( , ),0( , )1gf x yi x yr x yi x

10、yr x y 第一章第一章 導導 論論矩陣表示矩陣表示一幅圖像若每行（即橫向）像素為N個，每列（即縱向）像素為M個，則圖像大小為MN個像素，從而f(x,y)構(gòu)成一個MN實數(shù)矩陣： ) 1, 1() 0 , 1() 1, 1 () 1 , 1 () 0 , 1 () 1, 0 () 1 , 0 () 0 , 0 (),(NMfMfNfffNfffyxfxy第一章第一章 導導 論論圖像坐標圖像坐標v矩陣是按照行列的順序來定位數(shù)據(jù)的，但是圖像是在平面上定位數(shù)據(jù)的，所以有一個坐標系定義上的特殊性。v為了編程方便起見，我們這里以矩陣坐標系矩陣坐標系來定義圖像的坐標。行（i）列（j）矩陣 A(i,j)矩陣

11、坐標系X軸（i）Y軸（j）圖像 f(i,j)直角坐標系第一章第一章 導導 論論 數(shù)字圖像根據(jù)灰度級數(shù)的差異可分為：黑白圖像、灰度圖像和彩色圖像。黑白圖像黑白圖像 圖像的每個像素只能是黑或白，沒有中間的過渡，故又稱為二值圖像。二值圖像的像素值為0或1。例如011100001I不同種類圖像的矩陣表示不同種類圖像的矩陣表示第一章第一章 導導 論論灰度圖像灰度圖像灰度圖像是指灰度級數(shù)大于2的圖像。但它不包含彩色信息。100220250180501202001500I第一章第一章 導導 論論彩色圖像彩色圖像 彩色圖像是指每個像素由R、G、B分量構(gòu)成的圖像，其中R、B、G是由不同的灰度級來描述。00255

12、800255240240255R02550160255255801600G25525525524000160800B第一章第一章 導導 論論灰度圖像矩陣表示示例灰度圖像矩陣表示示例灰度圖象灰度圖象(128x128)及其對應(yīng)的數(shù)值矩陣（僅列出一部分及其對應(yīng)的數(shù)值矩陣（僅列出一部分(26x31)）125,153,158,157,127, 70,103,120,129,144,144,150,150,147,150,160,165,160,164,165,167,175,175,166,133, 60,133,154,158,100,116,120, 97, 74, 54, 74,118,146,1

13、48,150,145,157,164,157,158,162,165,171,155,115, 88, 49,155,163, 95,112,123,101,137,108, 81, 71, 63, 81,137,142,146,152,159,161,159,154,138, 81, 78, 84,114, 95,第一章第一章 導導 論論彩色圖像矩陣表示示例彩色圖像矩陣表示示例(207,137,130) (220,179,163) (215,169,161) (210,179,172) (210,179,172) (207,154,146) (217,124,121) (226,144,13

14、3) (226,144,133) (224,137,124) (227,151,136) (227,151,136) (226,159,142) (227,151,136) (230,170,154) (231,178,163) (231,178,163) (231,178,163) (236,187,171) (236,187,171) (239,195,176) (239,195,176) (240,205,187) (239,195,176) (231,138,123) (217,124,121) (215,169,161) (216,179,170) (216,179,170) (20

15、7,137,120) (159, 51, 71) (189, 89,101) (216,111,110) (217,124,121) (227,151,136) (227,151,136) (226,159,142) (226,159,142) (237,159,135) (237,159,135) (231,178,163) (236,187,171) (231,178,163) (236,187,171) (236,187,171) (236,187,171) (239,195,176) (239,195,176) (236,187,171) (227,133,118) (213,142,

16、135) (216,179,170) (221,184,170) (190, 89, 89) (204,109,113) (204,115,118) (189, 85, 97) (159, 60, 78) (136, 38, 65) (160, 56, 75) (204,109,113) (227,151,136) (226,159,142) (237,159,135) (227,151,136) 第一章第一章 導導 論論2.3 圖像數(shù)字化圖像數(shù)字化第一章第一章 導導 論論圖像數(shù)字化圖像數(shù)字化第一章第一章 導導 論論圖像數(shù)字化過程圖像數(shù)字化過程 采樣采樣 空間數(shù)字化，將空間上連續(xù)的圖像變換成離

17、散點的操作 量化量化 函數(shù)值（像素灰度）數(shù)字化，將像素灰度轉(zhuǎn)換成離散的整數(shù)值的過程第一章第一章 導導 論論圖像采樣圖像采樣v采樣是對圖像空間坐標的離散化。用一個網(wǎng)格把待處理的圖像覆蓋，然后把每一小格上模擬圖像的各個亮度取平均值，作為該小方格中點的值。v兩個重要參數(shù) 采樣間隔 根據(jù)采樣定理確定，反映細節(jié)的變化 采樣孔徑大小 形狀： 采樣方式：有縫、無縫、重疊采樣采 樣 行采 樣 列像 素行 間 隔采 樣 間 隔第一章第一章 導導 論論圖像采樣與數(shù)字圖像的質(zhì)量圖像采樣與數(shù)字圖像的質(zhì)量v采樣對圖像的空間分辨率有較大影響。 空間分辨率指圖像單位范圍里像素的個數(shù)，影象清晰度的度量標準。單位 ppi 像素

18、/英寸和dpi 點/英寸 可簡化成橫向和縱向像素的數(shù)量，表示成水平點數(shù)垂直點數(shù)的形式。 圖片640480，分辨率307，200即30萬像素 v采樣間隔過大可導致像素塊狀的棋盤效應(yīng) 第一章第一章 導導 論論圖像采樣與數(shù)字圖像的質(zhì)量圖像采樣與數(shù)字圖像的質(zhì)量相同清晰度下，圖像采樣間隔不同，圖片大小也會變化。采樣間隔越小，采樣像素越多，圖像越大。采樣間隔越小，采樣像素越多，圖像越大。第一章第一章 導導 論論圖像采樣與數(shù)字圖像的質(zhì)量圖像采樣與數(shù)字圖像的質(zhì)量圖片大小一樣，圖像采樣間隔不同，圖片清晰度也會變化。采樣間隔越小，采樣間隔越小，采樣像素越多，采樣像素越多，圖像越清晰。圖像越清晰。第一章第一章 導導

19、 論論圖像采樣與數(shù)字圖像的質(zhì)量圖像采樣與數(shù)字圖像的質(zhì)量265x180133x9066x4533x22第一章第一章 導導 論論采樣間隔與圖像質(zhì)量的關(guān)系采樣間隔與圖像質(zhì)量的關(guān)系 第一章第一章 導導 論論圖像量化圖像量化v把采樣后所得的各像素灰度值轉(zhuǎn)換成離散整數(shù)量的過程稱為量化。v主要參數(shù) 灰度級（或灰度值）-像素明暗程度的整數(shù)。 灰度級數(shù)（或灰度級分辨率）-一幅數(shù)字圖像中不同灰度級的個數(shù)，用G表示。 位深g是表示存儲圖像像素灰度值所需的比特位數(shù)， G=2g 。 256級灰度級數(shù)（8位） 64級灰度級數(shù)（6位）第一章第一章 導導 論論圖像量化圖像量化對圖像質(zhì)量的影響對圖像質(zhì)量的影響v灰度級數(shù)代表數(shù)字

20、圖像的層次,層次越多視覺效果越好 一般取大于6bit的量化灰度級別，若小于3bit會出現(xiàn)偽輪廓現(xiàn)象v灰度級數(shù)對數(shù)據(jù)量成正比。 一幅大小為MN、灰度級數(shù)為G的圖像所需的存儲空間，即圖像的數(shù)據(jù)量，大小為MNg （bit）第一章第一章 導導 論論與數(shù)字圖像的質(zhì)量與數(shù)字圖像的質(zhì)量第一章第一章 導導 論論 圖（a）（c） 極少數(shù)情況下對固定圖像大小時，減少灰度級能改善質(zhì)量，產(chǎn)生這種情況的最可能原因是減少灰度級一般會增加圖像的對比度。例如對細節(jié)比較豐富的圖像數(shù)字化。故量化級別不易過多，也不能過少故量化級別不易過多，也不能過少量化級別與圖像質(zhì)量的關(guān)系量化級別與圖像質(zhì)量的關(guān)系 第一章第一章 導導 論論采樣、量

21、化參數(shù)與數(shù)字化圖像間的關(guān)系采樣、量化參數(shù)與數(shù)字化圖像間的關(guān)系v 采樣 采樣間隔越大，圖像像素數(shù)越少，空間分辨率越低，圖像質(zhì)量越差，但數(shù)據(jù)量小；反之亦然。 細節(jié)豐富的圖像應(yīng)采用較小的采樣間隔。細節(jié)豐富的圖像應(yīng)采用較小的采樣間隔。v 量化 量化等級越多，得到圖像層次越豐富，灰度分辨率越高，圖像質(zhì)量越好，但數(shù)據(jù)量大；反之亦然。 灰度層次豐富的圖像應(yīng)采用較大的量化等級?；叶葘哟呜S富的圖像應(yīng)采用較大的量化等級。第一章第一章 導導 論論思考：思考：1）對于人臉圖像（有大面積灰度變化緩慢的平滑區(qū)域），對于采樣間隔與灰度級數(shù)兩個參數(shù)，數(shù)字化時應(yīng)側(cè)重于哪個參數(shù)的選擇呢？ 粗采樣，細量化 側(cè)重灰度級數(shù)的增加第一章

22、第一章 導導 論論思考：思考：2）一幅圖像反映足球場上觀眾，將其數(shù)字化時又應(yīng)該側(cè)重于哪個參數(shù)的選擇？ 細節(jié)繁多 側(cè)重采樣間隔 的減少第一章第一章 導導 論論2.3.5 圖像數(shù)字化設(shè)備的組成與性能圖像數(shù)字化設(shè)備的組成與性能v數(shù)字化設(shè)備的雙重功能：圖像輸入和數(shù)字化v組成部分： 采樣孔 圖像掃描機構(gòu) 光傳感器 CCD（光電耦合感應(yīng)器） CMOS（互補金屬氧化物半導體） 量化器 輸出存儲體第一章第一章 導導 論論圖像數(shù)字化器的性能指標圖像數(shù)字化器的性能指標v空間分辨率：每英寸能采樣的像素數(shù)，主流2400dpiv位深/色深：顏色數(shù) 真彩色24位，主流48位v圖像大小：A3，A4等v掃描速度:采樣數(shù)據(jù)的傳

23、輸速度第一章第一章 導導 論論2.4 2.4 圖像灰度直方圖圖像灰度直方圖v反映了圖像灰度分布的情況，圖像的基本統(tǒng)計特征之一。某灰度級頻率某灰度級頻率= =某灰度級像素個數(shù)某灰度級像素個數(shù)/ /像素總數(shù)像素總數(shù)【0 0，1 1】第一章第一章 導導 論論灰度直方圖的兩種表示方法灰度直方圖的兩種表示方法v歸一化的直方圖v簡化形式：縱坐標直接表示為圖像中灰度級為i的像素個數(shù)，灰度級范圍【0，L-1】第一章第一章 導導 論論0132132105762567160635122675365032272416225627601232121231231221v0=5/64v1=12/64v2=18/64v3=

24、8/64已知某圖像矩陣表示，試畫出其灰度直方圖。1、圖像像素總數(shù)為8*8=64 灰度級范圍為i=0,72、統(tǒng)計每個灰度級別的像素數(shù)量， 分別計算每個灰度級別的頻率灰度直方圖的畫法灰度直方圖的畫法v4=1/64v5=5/64v6=8/64v7=5/64第一章第一章 導導 論論練習：畫出以下圖像矩陣直方圖練習：畫出以下圖像矩陣直方圖解：v圖像像素總數(shù)為 4*4=16 灰度級范圍為i=0,3v統(tǒng)計每個灰度級的數(shù)量，計算出現(xiàn)頻率v v0=7/16,v v1=4/16,v v2=3/16,1. v4=2/16v第一章第一章 導導 論論灰度圖像的直方圖灰度圖像的直方圖直方圖與圖像亮度有何關(guān)系直方圖與圖像亮

25、度有何關(guān)系與圖像對比度又有何關(guān)系與圖像對比度又有何關(guān)系第一章第一章 導導 論論灰度直方圖的性質(zhì)灰度直方圖的性質(zhì)1、灰度直方圖反映圖像特征 明、暗、對比度不同 PS 示例暗：左暗：左明：右明：右對比度低：對比度低： 中中對比度高：對比度高：平均分布平均分布第一章第一章 導導 論論灰度直方圖的性質(zhì)灰度直方圖的性質(zhì)圖（a） （b） （c） （d）直方圖第一章第一章 導導 論論2、丟失了像素的空間信息。3、一幅圖像對應(yīng)唯一的灰度直方圖，但一副直方圖可對應(yīng)不同的圖像。4、一幅圖像分成多個區(qū)域，多個區(qū)域的直方圖之和為原圖像的直方圖?；叶戎狈綀D的性質(zhì)灰度直方圖的性質(zhì)a b直方圖b a第一章第一章 導導 論論

26、v用于判斷圖像量化是否恰當用于判斷圖像量化是否恰當 直方圖應(yīng)該利用全部灰度級范圍，否則相當于增加了量化級別。超出處理范圍丟失的信息無法復(fù)原。 (a) 恰當量化 (b)未能有效利用 (c)超過了動態(tài)范圍直方圖的應(yīng)用直方圖的應(yīng)用第一章第一章 導導 論論v用于確定圖像二值化的閾值用于確定圖像二值化的閾值 直方圖具有二峰性，表明圖像較明與較暗區(qū)域可以很好的分離，取谷值作為閾值，可以得到很好的二值效果。TyxfTyxfyxg),(1),(0),(直方圖的應(yīng)用直方圖的應(yīng)用第一章第一章 導導 論論具有二峰性的灰度圖象具有二峰性的灰度圖象第一章第一章 導導 論論選擇146為閾值具有二峰性的灰度圖象具有二峰性的

27、灰度圖象第一章第一章 導導 論論v 當影像上目標的灰度區(qū)間已知時，可利用直方圖統(tǒng)計統(tǒng)計圖像中物體的面積圖像中物體的面積。 A =v 計算圖像平均信息量計算圖像平均信息量H（熵） Tiivn102logLiiiPPH直方圖的應(yīng)用直方圖的應(yīng)用n為圖像像素總數(shù)vi為灰度級i的像素出現(xiàn)頻率圖像的灰度范圍為【0,L-1】Pi表示各灰度像素出現(xiàn)的概率各像素信息量為-log2Pi第一章第一章 導導 論論MATLAB 命令命令I(lǐng)mread函數(shù)函數(shù)v讀寫圖像文件讀寫圖像文件v用于讀入各種圖像文件用于讀入各種圖像文件 如：如：a=imread(e:w01.tif)第一章第一章 導導 論論MATLAB 命令命令 i

28、mshow函數(shù)函數(shù)v用于圖像文件的顯示用于圖像文件的顯示如：如： i=imread(e:w01.tif); imshow(i);第一章第一章 導導 論論MATLAB 命令命令 imhist函數(shù)函數(shù)v直方圖計算及顯示 vimhist(I, n)計算和顯示圖像I的直方圖，n為指定的灰度級數(shù)目，默認為256。如果I是二值圖像，那么n僅有兩個值。vcounts,x = imhist(.)返回直方圖數(shù)據(jù)向量counts，相應(yīng)的灰度級向量x。如： i=imread(e:w01.tif); imhist(i);第一章第一章 導導 論論2.5 2.5 圖像處理算法的形式圖像處理算法的形式 圖像處理基本功能的形

29、式 按圖像處理的輸出形式，圖像處理的基本功能可分為三種形式。1）單幅圖像 單幅圖像 ,如圖 (a)。 2）多幅圖像 單幅圖像, 如圖 (b)。3）單（或多）幅圖像 數(shù)字或符號等，如圖 (c)。第一章第一章 導導 論論1.局部處理局部處理v鄰域的概念鄰域的概念：對于任一像素（i，j），該像素周圍的像素構(gòu)成的集合（i+p,j+q），p、q取合適的整數(shù)，叫做該像素的鄰域。v常用的去心鄰域有4-鄰域、8-鄰域、D-領(lǐng)域。v局部處理：對輸入圖像IP（i,j）處理時，某一輸出像素JP(i,j)值由輸入圖像像素（i,j)及其鄰域N(IP(i,j)中的像素值確定。v如圖像平滑、濾波 圖像處理的具體算法圖像處理

30、的具體算法),(),(jiIPNjiJPN第一章第一章 導導 論論相鄰像素相鄰像素4鄰域鄰域v4鄰域：像素p(x,y)的4鄰域是：(x+1, y)；(x-1, y)；(x, y+1)；(x, y-1)v用N4(p)表示像素p的4鄰域（x+1，y）（x-1，y）（x，y+1）（x，y-1）第一章第一章 導導 論論相鄰像素相鄰像素D鄰域鄰域vD鄰域定義：像素p(x, y)的D鄰域是：對角上的點(x+1, y+1)；(x+1, y-1)；(x-1,y+1)；(x-1, y-1)v用ND(p)表示像素p的D鄰域（x-1，y+1）（x+1，y+1）（x-1，y-1）（x+1，y-1）（x，y）第一章第一

31、章 導導 論論相鄰像素相鄰像素8鄰域鄰域v8鄰域定義：4鄰域的點 D鄰域的點v用N8(p)表示像素p的8鄰域（x-1，y-1） （x-1，y） （x-1，y+1）（x+1，y-1） （x+1，y） （x+1，y+1）（x，y-1） （x，y+1）第一章第一章 導導 論論v點處理點處理 輸出值JP(i,j)僅與IP(i,j)有關(guān)。 如圖像二值化 v大局處理大局處理 輸出像素JP(i,j)的值取決于輸入圖像大范圍或全部像素的值 如傅里葉變換局部處理分類局部處理分類TyxfTyxfyxg),(1),(0),(第一章第一章 導導 論論2.2.迭代處理迭代處理 反復(fù)對圖像進行某種運算直至滿足給定的條件，

32、從而得到輸出圖像的處理形式稱為迭代處理。如圖的細化處理過程。 圖像處理的具體算法圖像處理的具體算法第一章第一章 導導 論論3.3.跟蹤處理跟蹤處理 選擇滿足適當條件的像素作為起始像素起始像素，檢查輸入圖像和已得到的輸出結(jié)果，求出求出下一步應(yīng)該處理的像素下一步應(yīng)該處理的像素，進行規(guī)定的處理，然后決定是繼續(xù)處理下面的像素，還是終止處理。這種處理形式稱為跟蹤處理。 如邊界線、等高線等的跟蹤。圖像處理的具體算法圖像處理的具體算法第一章第一章 導導 論論4.4.窗口處理和模板處理窗口處理和模板處理 對圖像的處理，一般采用對整個畫面進行處理，但也有只對畫面中特定的部分進只對畫面中特定的部分進行處行處理理的

33、情況。這種處理方式的代表有窗口處理和模板處理。圖像處理的具體算法圖像處理的具體算法單獨對圖像中選定的矩矩形區(qū)域內(nèi)形區(qū)域內(nèi)的像素進行處理的方式叫做窗口處理 第一章第一章 導導 論論模板：任意形狀任意形狀的區(qū)域模板平面：一個和處理圖像相同大小的二維數(shù)組，用來存儲模板信息。一般是一幅二值圖像 若模板成矩形區(qū)域，則與窗口處理具有相同的效果，但窗口 處理與模板處理不同之處是后者必須設(shè)置一個模板平面。 圖像處理的具體算法圖像處理的具體算法 模板處理模板處理：對圖像中任意形狀區(qū)域進行處理第一章第一章 導導 論論5 5、串行處理和并行處理、串行處理和并行處理v 串行處理： 輸出像素的值的計算依賴于之前像素的結(jié)

34、果，且只能依次處理而不能同時對所有像素同樣處理。 輸入領(lǐng)域+以前輸出像素-輸出像素值。 順序進行v 并行處理：對圖像內(nèi)各像素同時進行相同運算的處理方式。 輸入領(lǐng)域-輸出像素 各輸出值獨立計算 圖像處理的具體算法圖像處理的具體算法第一章第一章 導導 論論v 圖像文件一般包括 文件大小，圖像長、寬、大小等物理特征 彩色定義 色深、色平面數(shù)或調(diào)色板 描述圖像的位圖數(shù)據(jù)體 矩陣v 常見的圖像文件格式按擴展名分為： RAW格式 最簡單的文件格式，無文件頭 BMP格式 WINDOWS綁定文件格式 PCX格式 適用時間最長 GIF格式 多個位圖數(shù)據(jù)區(qū)，LZW壓縮算法，適用動畫 TIFF格式 文件頭包含標志信

35、息，可以存儲多幅圖像，多種壓縮方法 JEPG 格式 聯(lián)合圖像專家小組 壓縮算法2.6 2.6 圖像的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與特征圖像的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與特征 第一章第一章 導導 論論BMP（bitmap）格式）格式v 位圖文件頭14字節(jié) 類型、大小、存放位置2. 位圖信息信息頭 40字節(jié) 尺寸、分辨率等彩色表 每種顏色8字節(jié) 3. 位圖數(shù)據(jù)第一章第一章 導導 論論BMP格式格式: 位圖文件頭位圖文件頭 14字節(jié)字節(jié)vtypedef struct tagBITMAPFILEHEADERWORD bfType; /文件類型，必須是字符串”BM”DWORD bfSize; /指定文件大小WORD bfReserved1; /保留字，不考慮WORD bfReserved2; /保留字，不考慮DWORD bfOffBits; /從文件頭到位圖數(shù)據(jù)的偏移字節(jié)數(shù) BITMAPFILEHEADER;第一章第一章 導導 論論BMP格式格式:位圖信息頭位圖信息頭 40個字節(jié)個字節(jié)v typedef struct tagBITMAPINFOHEADERDWORD biSiz