醫(yī)學(xué)圖像處理第二章數(shù)字圖像基礎(chǔ)詳解演示文稿

醫(yī)學(xué)圖像處理第二章數(shù)字圖像基礎(chǔ)詳解演示文稿本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分（優(yōu)選）醫(yī)學(xué)圖像處理第二章數(shù)字圖像基礎(chǔ)本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分教學(xué)基本要求：2.1視覺(jué)感知要素；2.2圖像感知和獲取；2.3圖像取樣和量化；2.4像素間的一些基本關(guān)系；*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分眼睛的形狀近似于一個(gè)圓球，平均直徑大約20mm有三層膜包圍著眼睛虹膜：2mm~8mm，其作用是控制入光量視網(wǎng)膜：圖像視覺(jué)，表面的光接收器分為兩類(lèi)，即錐狀體和桿狀體。錐狀體數(shù)目600萬(wàn)~700萬(wàn)，負(fù)責(zé)顏色和細(xì)節(jié)識(shí)別，錐狀視覺(jué)又稱(chēng)白晝視覺(jué)；桿狀體數(shù)目約7500萬(wàn)~15000萬(wàn)，無(wú)彩色感覺(jué)，稱(chēng)夜視覺(jué)?？砂阎醒氚伎醋饕粋€(gè)1.5mm×1.5mm的方形傳感器陣列。*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分眼睛的晶狀體和普通光學(xué)透鏡之間的主要差別在于前者的適應(yīng)性強(qiáng)。當(dāng)晶狀體的折射能力由最小變到最大時(shí)，晶狀體的聚焦中心與視網(wǎng)膜間的距離由17mm縮小到14mm，因此可以很容易計(jì)算出圖像在視網(wǎng)膜成像的大小。(P29)*2.55mm本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分人眼的主觀(guān)亮度并非簡(jiǎn)單的光強(qiáng)函數(shù)，下面是一些有趣的例子：“馬赫帶，MachBand”（P32）*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分人眼的主觀(guān)亮度并非簡(jiǎn)單的光強(qiáng)函數(shù)，下面是一些有趣的例子：瞬時(shí)對(duì)比現(xiàn)象(P32)*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分人眼的主觀(guān)亮度并非簡(jiǎn)單的光強(qiáng)函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)(P33)*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分人眼的主觀(guān)亮度并非簡(jiǎn)單的光強(qiáng)函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分人眼的主觀(guān)亮度并非簡(jiǎn)單的光強(qiáng)函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分人眼的主觀(guān)亮度并非簡(jiǎn)單的光強(qiáng)函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分人眼的主觀(guān)亮度并非簡(jiǎn)單的光強(qiáng)函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分人眼的主觀(guān)亮度并非簡(jiǎn)單的光強(qiáng)函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)－柵格火花錯(cuò)覺(jué)*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分人眼的主觀(guān)亮度并非簡(jiǎn)單的光強(qiáng)函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分人眼的主觀(guān)亮度并非簡(jiǎn)單的光強(qiáng)函數(shù)，下面是一些有趣的例子：視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)－埃斯切爾的不可能的盒子*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分教學(xué)基本要求：2.1視覺(jué)感知要素；2.2圖像感知和獲??；2.3圖像取樣和量化；2.4像素間的一些基本關(guān)系；*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分*傳感器原理：

通過(guò)對(duì)特殊類(lèi)型檢測(cè)能源敏感的傳感器材料將輸入量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷?，傳感器的響?yīng)是輸出電壓波形。三種主要傳感器裝置單元成像傳感器：用單個(gè)傳感器獲取場(chǎng)景成像；線(xiàn)成像傳感器：用帶狀傳感器獲取場(chǎng)景成像；陣列成像傳感器：用傳感器陣列獲取場(chǎng)景成像本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分*單元成像傳感器：如光敏二級(jí)管通過(guò)x-y方向二維運(yùn)動(dòng)來(lái)得到二維圖像。(P37)本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分*線(xiàn)成像傳感器：如平板掃描儀線(xiàn)性移動(dòng)每增加一個(gè)單位輸出一個(gè)圖像行；只需一維運(yùn)動(dòng)就能得到二維圖像。(P38)本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分*陣列成像傳感器：如CCD（Charge-coupledDevice，電荷耦合元件）圖像傳感器。不需要運(yùn)動(dòng)就能形成圖像。本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分教學(xué)基本要求：2.1視覺(jué)感知要素；2.2圖像感知和獲取；2.3圖像取樣和量化；2.4像素間的一些基本關(guān)系；*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分圖像數(shù)字化：將模擬圖像經(jīng)過(guò)離散化之后，得到用數(shù)字表示的圖像。圖像的數(shù)字化包括采樣和量化兩個(gè)過(guò)程。采樣：是將在空間上連續(xù)的圖像轉(zhuǎn)換成離散的采樣點(diǎn)（即像素）集的操作。即：空間坐標(biāo)的離散化。量化：把采樣后所得的各像素的灰度值從模擬量到離散量的轉(zhuǎn)換稱(chēng)為圖像灰度的量化。即：灰度的離散化。*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分采樣：Sampling，實(shí)際上采樣方式由產(chǎn)生圖像的傳感器裝置決定：P40量化：Quantization，由灰度級(jí)決定*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分采樣和量化的結(jié)果是一個(gè)實(shí)際矩陣。一幅有M行和N列的數(shù)字圖像表示如下：離散坐標(biāo)用整數(shù)表示，原點(diǎn)的坐標(biāo)值是（0,0）*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第28頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分?jǐn)?shù)字圖像的質(zhì)量在很大程序上取決于采樣和量化中所用的采樣數(shù)和灰度級(jí)?？臻g分辨率是圖像中可辨別的最小細(xì)節(jié)，采樣值是決定一幅圖像空間分辨率的主要參數(shù)?；叶确直媛手冈诨叶燃?jí)別中可分辨的最小變化，由量化的等級(jí)決定，灰度級(jí)通常是2的整數(shù)次冥。通常把大小為M×N，灰度為L(zhǎng)級(jí)的數(shù)字圖像稱(chēng)為空間分辨率為M×N像素、灰度級(jí)分辨率為L(zhǎng)級(jí)的數(shù)字圖像。*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第29頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分*1024*1024512*512256*256128*1286432本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第30頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分1024*1024512*512256*256128*12864*6432*32本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第31頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分小結(jié)：從上面的圖中我們可以看出，在圖像尺寸不變的情況下，空間分辨率高的圖像比空間分辨率低的圖像包含的像素多，像素點(diǎn)較小，因而圖像更清晰。如果圖像出現(xiàn)棋盤(pán)格則說(shuō)明采樣數(shù)目不夠。*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第32頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第33頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分*256灰度級(jí)16灰度級(jí)8灰度級(jí)4灰度級(jí)本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第34頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分小結(jié)：從上面的圖中我們可以看出，在空間分辨率不變的情況下，灰度級(jí)高的圖像比灰度級(jí)低的圖像質(zhì)量更好。如果圖像出現(xiàn)偽輪廓?jiǎng)t說(shuō)明灰度級(jí)數(shù)不夠。*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第35頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分當(dāng)限定數(shù)字圖像的大小時(shí),為了得到質(zhì)量較好的圖像，一般可采用如下原則：對(duì)緩變的圖像，應(yīng)該細(xì)量化，粗采樣，以避免假輪廓。對(duì)細(xì)節(jié)豐富的圖像，應(yīng)細(xì)采樣，粗量化，以避免模糊。*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第36頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分放大－過(guò)采樣步驟一：創(chuàng)立新的像素位置（在原圖像上放一個(gè)虛構(gòu)的柵格）步驟二：對(duì)新位置賦灰度值（兩種最常用的插值方法：最近鄰域插值、雙線(xiàn)性?xún)?nèi)插）*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第37頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分最近領(lǐng)域插值(x′,y′)點(diǎn)的灰度值等于離它最近的像素的灰度值；優(yōu)點(diǎn)：算法簡(jiǎn)單、快捷缺點(diǎn)：存大較大誤差*(x,y)(x,y+1)(x+1,y)(x+1,y+1)(x′,y′)本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第38頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分雙線(xiàn)性?xún)?nèi)插*(x,y)(x,y+1)(x+1,y)(x+1,y+1)(x′,y′)本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第39頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分縮?。凡蓸硬襟E同放大*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第40頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分整數(shù)倍放大可通過(guò)簡(jiǎn)單的像素復(fù)制完成；*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第41頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分整數(shù)倍縮小可通過(guò)簡(jiǎn)單的像素刪除完成；*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第42頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分教學(xué)基本要求：2.1視覺(jué)感知要素；2.2圖像感知和獲??；2.3圖像取樣和量化；2.4像素間的一些基本關(guān)系；*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第43頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分如果一幅圖像用f(x,y)表示，特殊像素用小寫(xiě)字母（p或q）表示：p的4鄰域

坐標(biāo)為(x,y)的像素p有4個(gè)水平和垂直方向上的相鄰像素，坐標(biāo)分別為：(x+1,y),(x-1,y),(x,y+1),(x,y-1)，這個(gè)像素集稱(chēng)為p的4鄰域，用N4(p)表示。*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第44頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分p的4個(gè)對(duì)角鄰像素

坐標(biāo)分別為：(x+1,y+1),(x-1,y-1),(x-1,y+1),(x-1,y-1)，用ND(p)表示。p的8鄰域N4(p)+ND(p)*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第45頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分為了確定兩個(gè)像素是否連通，必須確定（1）它們是否相鄰（2）它們的灰度值是否滿(mǎn)足特定的相似性準(zhǔn)則。設(shè)V是用于定義鄰接性的灰度值集合。4鄰接：如果q在N4(p)中，具有V中數(shù)值的兩個(gè)像素p和q是4鄰接的。8鄰接：如果q在N8(p)中，具有V中數(shù)值的兩個(gè)像素p和q是8鄰接的。

*本文檔共49頁(yè)；當(dāng)前第46頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)32分m鄰接(又稱(chēng)混合鄰接)：如果q在N4(p)中，或者q在ND(p)中且集合N4(p)∩N4(q)沒(méi)有V值的像素，則具有V值的像素p和q是m鄰接的。

混合鄰接的引入是為了消除采用8鄰接常常發(fā)生的