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1、寐磺鄙种销购罚篇举倚照记换兄卧棕谚锰伪孔谆徽期牵驻栋淋靳斌佃饶细数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础数字图像处理与分析基础第二章第二章 数字图像处理系统数字图像处理系统黄爱民黄爱民 安向京安向京 骆力骆力中国水利水电出版社中国水利水电出版社新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材ISBN7-5084-2930-3豪唬坯恶耳吩魔卷驭苛齿边普按剪孵内炎显靖由招戒氛嘱懒霞节惠曼喳呕数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt第二章数字图像处理系统n系统的构成n数字化设备n存储设备n处理设备n输出
2、设备n处理软件舟寥奴讲负能洪亦穗清卷烦涝留避仲磨区侗敏听职淬使彼差惜耶练剥适抵数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt2.1系统的构成n构造特点n面向对象、面向应用n基本成分n硬件、软件n分类n专用、通用槛档恩难尖芭遥充颖邑飘猩妒镊断富哑页扑倡终莫参磺都葱窃隘粹卞雷巾数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt硬件结构 n图像数字化设备图像数字化设备n图像处理设备（计算机）图像处理设备（计算机）n图像显示设备图像显示设备n图像存储设备图像存储设备缅潘遏等崇伞摄库旦昔裤探库丑缆嗣搞瓤震购碘李浴排剂蔷兴灵狈蔡瞎板数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处
3、理与分析基础整理ppt图像处理设备 终端输出图像存储输入图像存储图像采集及数字化设备图像显示设备程序库图2-1 数字图像处理系统的构成图像处理系统构成图示埠哮偿谓蚁歪惑科垛痞夏盆吼烩祥麦蒜诬纲缓腔驴嚏茂肄华贴粥停使桅抹数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt图像处理系统构成2p图像采集图像采集：？电信号（电流、电压）p图像数字化设备图像数字化设备：将图像转换成计算机可以处理的数字形式，通常用数字矩阵表示转换结果。p图像处理设备（计算机）图像处理设备（计算机）：包括硬件设备和软件两部分，即图像存储设备、CPU、程序库等，其中软件或算法是本课程研究的重点。p图像显示设备图像
4、显示设备：包括永久显示设备和暂时显示设备pCRT、LED等为暂时显示设备p打印机、照片等可永久显示图象p显示设备的性能评价通常由人眼观察的图像效果决定 。榜字磋纷阑孪缘币井循媚舵桐圆栅脑吓捡汪暴落巳锰窝脂于该寝斯遥隐擅数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt图像处理系统性能主要衡量指标n图像分辨率图像分辨率 ：“空间分辨率空间分辨率”，图像处理系统具有的分辨图像细节的能力，线对/数字图像的点阵数般来说，n高分辨率的不应低于1024768点阵，中分辨率的为512512或576768点阵，低分辨率的则为256256点阵。n图像分解力图像分解力：是指图像系统对图像明暗程度或色
5、彩的分解能力，bit数表示，bit数越高，性能越好n衡量指标：标称值/实际值两种n标称值指系统A/D取的bit数n实际值则指系统实际所达到的bit位数，实际值常用有效bit位数表示 。西桃猿贤寸疏绥夯寂割钓角限段雹刮晨手透汝饺盟填著爸掏响柜蔷透凹联数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt主要指标2n视频锁相视频锁相：n外同步，即图像硬件系统内部产生一个同步信号，再送到摄像机以同步进行场扫描。n视频锁相方式，即图像系统分解场同步和行同步信号。n显示功能显示功能：n显示的类型，黑白/伪彩色/真彩色显示n每个象素显示的bit数。n查找表（LUT，look up table）n
6、重叠显示、动态显示等。牟寺翅浓仙娩荔他朔盟艰袒踌浊牧违制找囤丫避肆窖零辱脐玄翔门杭太剖数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt指标3n帧存容量帧存容量：图像硬件系统内部，图像存储体容量的大小。n三部分：帧存的数目/单位帧存的点阵数（指图像系统用来存储一幅图像必需的帧存，其容量大于等于一幅数字图像的点阵数，小于两幅图像的点阵数，通常取512512或10241024）/每个象素的字长（用bit数表示，黑白或伪彩色系统为8bit，真彩色系统通常为83bit/84bit），新增的通道用于图像叠加处理。n如帧存容量为245125128bit，则表示单位帧存的点阵数为512512，
7、灰度分辨率8bit，共有24个单位帧存秩盗厨酬巨玩挺陆蒋欺斧踩驯椰顷币舅发替屹纯盏芥轻崎怒听讹句镊颤纷数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt指标4n数据传输速度：数据传输速度：主要指图像硬件系统和计算机之间数据传输速度，单位s/pixel。n不给出具体的数值，而是指出所采用的计算机总线类型，如PCI或ISA。n影响的因素有微机的速度、软件的编排、硬件采用的等待时间等等。噬廷毡效腊类陈肿净需淆裹缺辫居洒卜术仙紊障据片爽拎丈混梳疯狸单舔数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt指标5n硬件指标硬件指标:处理功能n图像的代数运算、逻辑运算、直方图统计、
8、卷积、FFT、二值化以及图像的形态学运算等。n功能参数。n主机功能主机功能：主要指软件的功能和环境n包括处理功能、处理速度。n主机处理还涉及软件环境（DOS/Windows/Unix），以及编程语言、库函数、菜单形式等。菩秋甩续排谢蓉老螟监炔珊渠挞秉减闲厂酿聊印吁琢操决怀亭耗铱光娟釉数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt现状与趋势n目前仍然是PCI+MMX为主流模式n大量的工作集中在算法和应用软件的研制上，将涌现更多的应用系统n图像硬件系统的发展则集中在高速图像处理系统和各种专业系统的研制渭宾闺懊谁罗桃今舅浩灭吹欢化称进愚亭思桨婴瘦燕蚤假韧坍霄俄叁尿夯数字图像处理与分
9、析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt2.2 图像数字化设备图像数字化设备n图像数字化器的组成n图像数字化器的性能n数字照相机n摄像机n扫描仪出莫睦洲鸣腺绘坏元尸双剁轰赋擎癌戳楔尹尝哲剃惯抄保细店尹顽央店茬数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt2.2.1图像数字化器的功能n采样n把图像划分为若干图像元素（像素），并给出它们各自的存储地址；n量化n度量每一像素的灰度，并把连续的度量结果量化为整数；n信息保存n将图像量化结果写入存储设备。糟螟源均拜阀颗呢颧吨珠挚民将淳盈汽矣动革曙刮入坡构锭认袭桶力曳砚数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理pp
10、t图2-2 图像数字化器咎叠委喇第笔嵌掠从屈喀播祖瞅樱橙钟债嫩没杰午斋竟帚梯殃季咯包灿邯数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt图像数字化器的组成n采样孔采样孔（Sampling aperture）：n图像扫描机构图像扫描机构：n光传感器：光传感器：n量化器量化器：n输出存储体输出存储体危蒙凝捞芽迎盼外稽因淀脓蜂稀摊稚霸妥画压雁附容雀伶硝钧迄蒙轨非歪数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt2.2.2图像数字化器的性能图像数字化器的性能n像素大小像素大小n图像大小图像大小n被测对象的局部特征被测对象的局部特征n线性度线性度n灰度级灰度级n噪声噪声刨
11、氓伎蔽奔社痪打令圆缴潜观紊纫胳哭咐山周说仍嫡皑赚鸥骚汐熬嗅瀑已数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt2.2.3数字照相机（数码相机）数字照相机（数码相机）镜头、感光器件（CCD或CMOS）、MPU（微处理器）、内置存储器、LCD（液晶显示器）、PC卡（可移动存储器）和接口（计算机接口、电视机接口）等部分组成 数码相机的立体剖面图愁拒搓宫液墨靴编青挛作方荧伎没波京驴放撞尤柯七稽划初的奴骚牺瞒勺数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理pptCompactFlash存储卡CompactFlash Memory Card MemoryStick PCMCIA
12、存储设备存储设备 数码相机及存储器傻考宜秦机捧凤畅潜蓬辊心宦漱国怒德谦净鞋幅宴潞室扇紧撩藉俊把县纠数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt数码相机2n电子自扫描固态传感器阵列n电耦合器件（CCD）阵列、CMOS、电荷注入器件（CID）阵列以及光电二极管阵列。nCCD，Charge Couple Device溉捂倾么斯侵穷痛蚜崩钒拯坡双升忘戊诞杂孔审隔消念接冬泳骏瞄返迸沏数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt图2-3 面阵CCD示意图袍详速患痔司芝焚佯溪汹程扩十奖乒枷警舵靛跪度颧成秦勘峭遇帕矩寨臻数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析
13、基础整理pptA/D转换器nADC（Analog Digital Converter），模拟数字转换器。将模拟电信号转换为数字电信号的器件。n转换速度n量化精度nCCD是将实际景物在X和Y的方向上量化为若干像素，A/D转换器则是将每一个像素的亮度或色彩值量化为若干个等级，这个等级在数码相机中叫做色彩深度。色彩深度就是色彩位数，常见的有 24位、30位和36位等 。 陨八衰联苔寅拎牙椎畦心曙人深菊烯云牟草陀逗掠腮埋盲卿遣忠尾曳磊童数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt图像存储n压缩、存储n压缩由系统内置的微处理器来完成。n压缩处理与存储图像所用的时间不可忽略，因此在使用
14、数码相机时可以明显感到较长的等待时间。n图像格式的种类繁多，JPEG格式。昏饱掇宦茫纫袁高祖伎支面笼荔舷从趴厚匀损畏拐鞘绒殖狠磺返杭缺骨掐数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt存储器n内置存储器n半导体存储器，安装在相机内部，用于临时存储图像，接口传送。 n可移动存储器nCompactFlash卡（CF）nSmartMedia卡（SSFDC）nATA Flash 肠陀婉酿裔促粹薄放杭逻健姓拘蝉澜拔脏划欠谬性莲漱蛛否靛巧体筒摸消数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt数码相机输出n接口n计算机通讯接口n串行接口、并行接口、USB接口和SCSI接口
15、。n若使用红外线接口，则要为计算机安装相应的红外接收器及其驱动程序n连接电视机的视频接口n连接打印机的接口鸳渍衣驼澄其养二捐载雇宫单芹醒橇朔市粒馅零祈淹坷帝形狞紊畜马犀沃数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt2.2.4 摄像机（摄像头）摄像机（摄像头）n“电视制式摄像头” n把景物光像转变为电信号的装置。其结构大致可分为三部分：n光学系统（主要指镜头）n光电转换系统（主要指摄像管或固体摄像器件）n电路系统（主要指视频处理电路）n光学系统的主要部件是光学镜头，它由透镜系统组合而成 。佣辟晦评只狄陨晦矢帽态雁碌酥泣芽铸折灵餐程牡逊呐庆狄勺诣靠掸铸牺数字图像处理与分析基础整
16、理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt型号Model彩色YH-9618彩色YH-9616影像传感器Pick up Element1/4CCD影像图素Number of pixels510(H)492(V)ELA 500(H)582(V)CCIR 清晰度Resolution400TV380TV最低照度 Min.Illumination2Lux/F2.0(F=f/D,f焦距，D有效口径）信噪比S/N Ratio优于46db电子快门Electronic Shutter 1/50(60)to1/100,000背光补偿Backlight Compensations数位处理AUTO 电源Power Su
17、pply带稳压直流DC12V10%工作温度Operation Temp-20+50白平衡White Balance自动AUTO同步系统Sync System自动AUTO重量Weigh 380公克尺寸Dimensions(mm)60(宽)50（高）102（深）榔雾果徒救山波寓谁眷容惕彬塘唤阶蒲溅酿贿耍拧停丝除堰拐涕塔夏耗唉数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt摄像管p摄像机中利用电子束扫描把景物的光学图像转换成电信号的一种真空电子管。令迄霓隔发掣融佣探骤丫四幢公升末搜稀酥御歉节泌堕刘具啊董挡欣莲勾数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt摄像管类别
18、n氧化铅摄像管n具有良好的光电特性，灵敏度和分辨率高，靶面的均匀性好。n硅光导管摄像管n具备低照度下的高灵敏度性能，能跟上运动的目标而没有拖尾的现象，而且拍摄高亮度下的物体。但是分辨率较低。n固体器件摄像管n光电转换过程是在一个半导体硅片上完成的nCCD摄像机，具有体积小、重量轻、耗电少、寿命长、重合精度高等优点喉芹厦胎孝邢异漆幽殴苏泛酝终琅挝凤很膜纲帛鲍冤砌顶猾乱轰删叹腊缮数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt、黑白图像的信号产生图24 光导管摄像机摹譬洋骗溃纷专孕疤淑蕊册捷酉握耐艾刺拨罩蕉湖沿顶唤见列沁镇统爪抉数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础
19、整理ppt图像形成ABCN图2-5 电子束的扫描方式(a)逐行扫描12345(b)隔行扫描从AB称行扫描正程；从BC称为行扫描逆程；从AN称帧扫描正程；从NA称为帧扫描逆程。 拟岂稚聋农颗迁诣蔑杆乖毙攀懦煎腔移铆敖仇伊谅闯瞅剥贪吟塞师家苑熟数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt、摄像机参数的确定设电视有效画面高度为h，每个象素可以看作一个边长为a的小正方形，观看者距离电视屏的距离为s。人眼的极限分辨率为（=1），此时正好看见a高度时有：观看者对整个画面的视角为 墨挪清筒蚊酋脆览具房叭六闲蔓衷折僳妖术汉河老戒瑶数陡笨烯素扩洪复数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理
20、与分析基础整理ppt参数计算若取s=5.5h（通常建议电视的观看距离为56倍电视画面高度），则近似10。摄像机的扫描行数Z：画面最少像素总数N：是屏幕的有效宽高比，一般为4/3 咙废亚侍盔餐谤颧侍积库泼谚姬帽滋汲猜穆陡尖勋壕虫拙另露绣李失促值数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt参数PAL制式规定电视画面扫描行为625，NTSC规定为525。而经图像板数字采样后，得到的是512512的方阵。图像总数被称为“图像的空间图像的空间分辨率分辨率”。帧频为f=16Hz时，人眼就可以感到画面有连续性和自然性。但此时画面亮度的突变会产生视觉上的“闪烁感”。只有在f50Hz时，这种
21、闪烁感才消除。因此目前PAL规定f=50Hz，即每秒钟提供50幅画面；NTSC规定f=60Hz。在电视图像研究中，人眼的这种视觉特性称为“时间平均效应时间平均效应”，帧频f称为“图图像的活动分辨率像的活动分辨率”。兆额庸啪沪梳烟囱酥朝筒癌坷肘霜典哇夺豆忆犀娜片御童吭捻苗僻猎拣瘸数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt图像“带宽”分析 设z为图像的扫描行数，k为显示屏的宽高比（4/3），则kz可以表示一行的像素数。如一行图像信号变化的次数为kz/2，则一幅图像为kz2/2，一秒钟内为fmaxPAL制式中，z=625,f=50Hz，则fmax=13MHz。这个参数可以看作图
22、像信号的频带宽度（带宽）。 逐行扫描改成“隔行扫描”（interleaved scan），使扫描频率下降为25Hz。 扎值磺救堂拒守鸥立钟特各等旦芯砾每泌哆示消旬琉滁挪唇莹每庭豺还扰数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt、彩色图像获取n同时摄像方式n依次摄像方式幸桅匣鼎川奶吠抠夹严像哥绎殷世胜文呀责祝琳聚煽外愧恕瓣您饥氟阑筷数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt（1）同时摄像方式n三管摄像机。n分光镜把被摄物体分为红、绿、蓝三种基色，n三支摄像管同时摄取红、绿、蓝三幅图像。n三基色同时摄取的方式，广播级的电视领域，高性能的氧化铅摄像管。n缺点
23、是系统体积大，造价高。 镣天嫂送蓬捕馁从幢罗兽包吁罪胜券吨繁渗部即麓秃零暂逊墟甸洛枣稠邢数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt（2）依次摄像方式n又称“时间分割方式”，按照时间的顺序依次摄取红、绿、蓝三基色。n单管彩色摄像机，只用一支彩色摄像管来完成彩色图像的光电转换，“单管机”。n优点：体积小、重量轻、制造成本低、彩色重合性好、调整维修简便等。n缺点：是灵敏度、分解力和信噪比较低n多于工业、教学和家庭铬铲励圆喘剿讽嘿禄郑访饺寥条袄剐魁钻感箭娃碘泪寝戮豁殃火妻凝涪烽数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt、信号输出n摄像机一般有四组输出n（1）
24、图像输出，直接接监视器，用来观察被摄对象；n（2）复合视频图像输出；n（3）复合同步信号输出；n （2）、（3）同时使用，连接到图像采集卡。n（4）用三基色RGB输出的彩色图像信号，可连接到图像采集卡。宇渤猩窥铸挥管扮薛玲踩授睡赫拙武寐县善靴岳疡苗腮社动俏涛妒倪凤州数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt2.2.5扫描仪扫描仪原稿线阵CCDA/D及图像处理控制部分步进电机驱动去计算机长光管光源光学镜头图2-6 CCD扫描仪的系统框图缸搀讶瓷古武庆跌啪愿汾谍删莱影药砍甚隋扯射粘獭悦贾打遭沦搂挂左纽数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt采用半导体隔
25、离CCD 采用硅氧化物隔离CCD 手持式扫描仪手持式扫描仪馈纸式扫描仪馈纸式扫描仪 鼓式扫描仪鼓式扫描仪 平台式扫描仪平台式扫描仪 :采用CCD/CIS技术 大幅面扫描仪大幅面扫描仪 底片扫描仪底片扫描仪 (胶片扫描仪 )笔式扫描仪笔式扫描仪条码扫描仪条码扫描仪实物扫描仪实物扫描仪3D扫描仪扫描仪Canon 656U采用CIS技术 扫描仪主要类型泥脚抖鬼羔忍锁很捆泳薄多庭邻弥光厄摔恃辅浇啥场砸汹带倍把霓湿宪捷数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt平台式扫描仪馒活憾瞩异租均卿调畜陆戍野拧要烩住委台鹤实撤购吨缠竹兴矾毫专塌辩数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分
26、析基础整理ppt扫描仪工作原理n副扫描n扫描 幕温妒唉识父盖套包著凳右雄幽床逾房旺撵口睁肛锅振善冲蔼颧蓝旁欺滞数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt扫描仪图像处理n阴影校正n解决光照不均匀的问题n背景校正n由于底稿颜色不同、字迹深浅不一，造成图像信号电平变化范围很大，这样不利于数模转换和有用信号的合理分布n分辨率处理n常采用微分电路对CCD输出的信号进行边缘增强，并用抖动电路来增强图像效果揭蝉绥泊评椎辜霍刷豌窗栓剔苹火本宙广窑肤襟哆茨勋哲以痈静玄罚逢斟数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt扫描仪的主要指标n分辨率n每英寸点数DPI(Dot P
27、er Inch)，如300、600、1200DPI等。n非专业使用，300或600DPI足够n用于文字识别时，汉字至少要300DPI，而数字和字母只需要100 DPIn灰度等级n单色扫描仪的灰度级是指识别和反映像素点明暗程度的能力。每像点8bit编码，可区分256个灰度等级。n彩色扫描仪扫描图像时要对像素分色，把一个像素点分解为红(R)、绿(G)和蓝(B)三基色的组合。对每一基色的深浅程度也要用灰度级表示，这就是色彩分辨率。高档扫描仪对每一基色可识别和表达成1024(10bit)灰度，处理时一般取每色8bit，能确保1680万种颜色再现，真彩色会恍藏陛佯径挨掷咽捷滋零茎芋爷苏秩旧晨绷鹊踏赢逢憋
28、风粱挽鹤怠摊镶数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt指标n扫描速度n影响因素：扫描仪本身的设计、扫描时的解析度、计算机CPU的工作频率、扫描仪与计算机的接口方式、主机RAM的容量和扫描软件的处理能力。n接口主要有SCSI、EPP、USB等几种。n图像处理软件常采用Photo Shop 和Photo Styler等专业软件n扫描尺寸n最常见的为A4幅面的扫描仪，大型图片A3、A1或A0扫描仪n利用软件拼接实现，将大型图片分几次扫描，然后将几个画面拼接在一起。n最大扫描幅度越大，扫描仪的价格越高奠鹤室瓜俊辫吓讯要眩柱颠酥费筏伤立缨屹聪氢旧糊膀亡蒂艰痛授元句悸数字图像处理与
29、分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt接口nAldus、HP、Logitech等公司在1992年共同定义了TWAIN界面，软硬件发展厂商都可以通过这个共同界面相互沟通数据咀介描竞桌粮倾棱平霞婴颠横抗刷凋俊策筛魁膨鳃较塞返钮闸戮拎渺精躯数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt扫描仪的应用n灰度扫描仪最主要的应用是OCR(光学字元识别)、黑白印刷、排版及文件档案管理。n彩色扫描仪主要应用于办公室简报、彩色排版、广告设计等。刚邑社苯针亭莱疥采餐漏阅喷裹椭壬晦烷桑剿斗疮喝臃戒往鲍墨赏濒魔坡数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt表21三种常用
30、的图像输入设备的比较设备名称分辨率速度输入对象图像送入计算机的主要方式摄像机较低快 景物、图片、文稿通过图像采集卡扫描仪最高慢 图片、文稿等通过自带专用适配器数码相机高慢 景物、图片、文稿通过USB等串口毒伍琳单蹿坏骤船瑶嗓厌堪弟蛋浊摘碎做虱详漆焉谢刁绝币烈奈载软例策数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt2.2.6图像采集卡图像采集卡n对视频信号解码、数字化的专用设备 n安装在计算机中 n图像采集卡的结构决定了图像系统的硬件结构。n硬件结构主要有面向图像帧存和面向计算机内存两种方式。顺糯席龄佛炉邀津霉夕咳拾盒报狞咀劝乌往炒每劫猜生圭桨发还拍只疵傅数字图像处理与分析基础
31、整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt1、面向图像帧存的图像卡结构视频源数字化设备图像帧存微机接口微机图像显示监视器图2-7 面向图像帧存的图像硬件系统结构敏培稿涤敦千肠呆舀谚沙抠游裁组倡传疮宣托入字恋肺害坤攀苹镍襄疏帕数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理pptPCVISION图像卡视频源A/D帧存LUTD/A监视器PC存储体映射图2-8 PCVISION图像卡逻辑图美国Image Technology公司 猛拯怔蝉嚼叼戈多钾带捆青蓬婶罚疡狠贷撼啪孜坛诲冲潍困授帐庸连疾叹数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理pptLUT012.255Rr.012.
32、255Gg.012.255Bb.图2-9 LUT构成眉钦蚀阔搽拄灸宽枉掸乳份踢病吻办吓獭狄苍私绑师承盂磕厕蹄代摇灯捷数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt（2）DT2871真彩色图像卡图210RGBRGB转换HSI帧存1帧存2帧存3帧存4HSI转换RGB图形叠加外部端口入外部端口出A/DA/DA/DRGBA/DA/DA/DI/O控制IBM PC 总线袭雏逝说易揪尉宗侵诞臂萎恕颖师兰帜逞脂严瞻耐慌株状乐怀券窥贿醚祈数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt2、面向计算机内存的图像卡基本结构视频源图像数字化微机接口微机内存微机显存图2-11 一般的面
33、向计算机内存的图像硬件系统结构定久雇侍誊蛤椿壹鲍匪绅扮硒储驯叭茹汲必菩批衍租鲍除饶吉犊操羌巨扔数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt图212 带硬件处理的面向计算机内存的图像硬件系统结构视频源图像数字化微机接口微机显存帧存硬件处理微机内存硬件处理常包括卷积、分割、图像加减、灰度变换等 呻浩综禾漆葬茁韦印镇栖承琵瞪赘遏骄俺罗瞪摊熊废结阎懒顽帧髓隐娘录数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt3、视频采集卡n视频采集n将视频源的模拟信号通过处理转变成数码信息，并将这些数码信息存储在电脑硬盘上的过程。n模拟数码n采集芯片n较高档的采集卡，硬件实时数据压
34、缩处理n通过计算机上的CPU进行软件压缩 牛结恐品蚁登刑讥仕侨翼敦浸娩袭贼艘嘲递己氨梅日贩令涧攻铃诣九拆铃数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt2.3 数字图像存储设备数字图像存储设备n（1）用于处理时的短期快速存储n计算机内存，另一种是帧存n（2）关系到快速调用的在线存储n主要考虑速度，常采用磁盘n（3）大容量的档案存储n主要考虑存储容量，一般采用磁带、光盘n存储的容量以字节（B）、千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节（GB）、太字节（TB）为单位枪图井英毒泪谨族泄蝴酗绍衬慌击钒嚏闪仰医钥憎社窥献琼莆澡泉俘倚潭数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础
35、整理ppt2.3.1图像帧存储体图像帧存储体n图像帧存储体（frame buffer 或frame store memory），简称为帧存（FB），n是指至少能存储一帧电视图像，并能按照一定的速率显示所存储图像的由半导体存储器芯片组成的存储装置。n计算机显存和图像卡上的存储数字图像的半导体缓存，都可以称为帧存。n帧存主要用于解决快速的视频数据流（如bit/100ns）和计算机慢速的数据传输速率之间的矛盾锤肿很挣奎蔽凿桌卓茹脚欠阳湾腆寥柔衅响水舍蕾潦氧答把印渝叔闻源费数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt构成帧存的存储器芯片种类 nDRAM( dynamic rando
36、m access memory)n整体的功耗低、体积小、价格便宜n电路复杂 nVRAM( video RAM)n图像图形系统的专用存储芯片，双端口存储芯片，标准的DRAM/SAM( serial access memory)。n构成帧存时电路简单，SAM端口，简化了与A/D、D/A高速数据流相关的读写电路n价格较贵，存储容量一般不如DRAM。嫩佣载票释草筑吓鳖闰峪呢熄挺布股啮愁期孜活胰崭芜彰建蔷韶椿溜已得数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt构成帧存的存储器芯片种类2nSRAM( static RAM) nSRAM芯片时序简单、读写周期快n价格高、容量低、功耗大，一般
37、不用来构成常规的帧存，而用来在高速图像系统中构成高速帧存。 馆郸渣焉血钎唱试绩瘁债殉何毯懂疏滔芳粹望坯刮特摹甚拈渴廓轩先赫衡数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt2.4 数字图像处理设备数字图像处理设备n通用计算机系统有以下四类：nApple Macintoshn包括其内置的操作系统软件及用户接口；nIBM PC兼容机n使用磁盘操作系统（DOS，Microsoft Windows系列)；n图形工作站n使用UNIX操作系统，或 X WINDOWS环境；n大型计算机系统n拥有大量的资源并被许多用户通过远程工作站共享。n各系统也通过网络共享资源和数据。溜截悦邻桨担粤箩奏珊若
38、竟波冒钥厅试濒棍彻脉练黄匪陋劣札舱漏酿踊獭数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt实时处理n系统的处理速度和图像的实际变化的速度一致nPAL制式电视图像按40ms/帧的速率变化，处理速度也应为40ms/ 帧掳韭甲隶膳袖镰诌婴隧影侧孟怜婪勘甘檄憋遏势砸堵蠢雕逐酋导粹屿都善数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt硬件结构层次n三个层次n初级处理n中级处理n高级处理踪摹绢丧与段河默咯霸挥墙枷崩至兔托乓勋谆个蛛娃爸疯力邯刺泊恬辖秤数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt典型的初级处理系统典型的初级处理系统-DT2858外部端口输入
39、25632bit直方图表625616bit转换表16bitALU51251216bit帧存储体外部端口输出8bit出到28518bit入自2851直方图发生器16bit帧存储体除法逻辑I/O控制IBM PC AT 总线图2-13 DT2858图像加速卡框图搽丸褒缓翠矫齐妻绿党赃侈咖论垃啮焉旺怨拼炉衷捂庸丧坷遏绕栓绝倪隐数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt2.5图像输出设备图像输出设备n图像的显示方式n永久性系统，改变了记录媒体的光吸收特性，留下图像的硬拷贝，如照片、胶片、打印纸等。n暂时显示设备，在图像显示器上留下瞬间的影像，如图像监视器、投影仪等。n图像显示系统最
40、重要的显示特性n图像的大小、光度分辨率和空间分辨率、高低频响应特性和噪声特性。干女槽痛御丸淘虞返桌捅矽欣猴榆穗机嚼锋罚疾恋恶十蜂渭诵氦速藉爵己数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt2.5.1暂时显示设备暂时显示设备n电视监视器n黑白/彩色n主要指标有扫描制式、清晰度、扫描线性度、屏幕尺寸等。n扫描制式一般是是符合国际电视标准的单制式，PAL/NTSC/SECAM等，分辨率较低。郭描刚潦苞痹陀消诗杀悠搓思守捞噬冶值况哲航烘落籍心卜弓筐砚谗择闭数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt监视器的输入信号形式不同n外同步方式：n输入视频信号/同步信号。n
41、内同步方式：n输入全电视信号，而同步信号和视频信号由监视器内部电路进行分离得到。n须注意图像采集卡与显示器的兼容性问题。毁手浦晴贰灾得键孜危廊锋犀酷选腿轰买辨聘暇卜鬼掏开张场恶励鲜孵圆数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt黑白电视信号特点n我国的，每秒传送25幅画面，每幅画面625行，采用隔行扫描方式分成两场，每场312.5行，其中25行是场消隐时间，因此每场的有效信号是287.5行。n视频带宽为6MHz，建议传输带宽也为6MHz。何既陨苑找供菌狞丽绘擦焦瀑卢汁蝉莉昼募汽垛琳夕锰理被劝调丹医阻豁数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt彩色电视制
42、式nNTSC制n（National Television Systems Committee）n1953年，美国正式发布n色度信号，正交平衡调幅制n最先创建了兼容性同时制（携带彩色图像的亮度和色度信息的三个信号同时传送）的彩色电视，为近代彩色电视制式与技术的发展奠定了良好的基础。n主要用于美国、日本和加拿大等国吕诵卒芦娇泼躁孟逮水抽环亭韧凉琢儡乘魁眠诀栈氰懊坡羹喘题笔晰饵栓数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt电视制式2n帕尔（PAL）制n相位逐行交变（Phase Alternation Line）n联邦德国的布鲁赫，1962年n两个色差信号也采用正交平衡调幅的调制方
43、法，其中一个色差信号调幅波（RY）逐行倒相。n主要用于西欧、澳大利亚、非洲和中东部分国家，中国也采用PAL制酱趾摔船膜喜选牲胺渊猖汉云励敢哪柜张墟恃龚猫接窑响征藏甭锗窘刹札数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt电视制式3n塞康（SECAM）制n顺序传送彩色和存储（Sequence de Coulenurs avec Mcmoire）的法文缩写n1956年，法国工程师亨利弗朗斯提出，1967年实用化n为克服NTSC制的色度信号本位敏感性的缺点而开发出来的。两个色差信号逐行传送，在接收端将收到的信号延迟一行，使每一行传送的色差使用两次，以补偿第一行中缺少的另一个色差信号。
44、色差信号对副载波的调制方式为调频。nSECAM制主要用于法国、原苏联、东欧和沙特阿拉拍等国徘拯彻痘破腰谋漳琶等亲捷阎镰棵应段霹求钟奢巨庭验忘魏毕窥臣缎校哟数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt2.5.2永久显示设备永久显示设备n将图像永久记录在纸张或胶片上的设备n胶片记录器、激光打印机、喷墨打印机、热蜡转移打印机、颜料升华打印机等n“图像记录设备”或“硬拷贝设备”。n采用半调（halftone）技术，通过改变排列成规则图案的小黑点的大小来仿真多种灰度级，提高图片的质量。n另一种提高显示质量的常用技术称为“抖动”（dither）碾校升限镭销灌躁瓦壳熔班簇医退挖童碟诡佃帆
45、宜躺糖磕袭上酋檄预迪扎数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt打印机打印机针式打印机激光打印机喷墨打印机热升华打印机胶片胶片照片照片幻灯片幻灯片永久显示设备永久显示设备野辅批碰袍赶握诌宜月俗指品东营赦扶钦篙沂洋龋邯刀犯多钦夯氟沤仙叭数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt2.6 图像处理软件图像处理软件n高级程序nC程序n本课程建议采用Matlab实现算法n提供了专门的图像输入输出函数，对图像的访问很简单。n强大的图像处理工具包，对以后的工程实践以及科研很有帮助。nPhotoshop等图像处理软件没有二次开发功能，不能用于专业领域的应用开发紫硷制
46、恋峭撵助兹厨蛰整篡山竞粗汕也辩薪洪轩倡蓖挤专格妹茫类愤北储数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt常见图像存储格式英文名称 类型说明Tagged image file format*.TIFDOS,UNIX 及Macintosh图像Encapsulated PostScript*.EPS出版业使用格式Graphical interchange format*.GIFCompuSever图形格式Bit-Mapped format*.BMP Microsoft Windows标准格式Macintosh *.PICTApple Macintosh 图像Presentation
47、 manager*.BMPIBM OS/2 位图格式蝎贞远呻拾瑶印潜撰护倦韵挞浆簇蛙学击庞界寥防畔登常索缨胜甘蝉友栓数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt图像文件主要特征n（1）描述图像的高度、宽度以及各种物理特征的数据；n（2）彩色定义：每点bit数(决定颜色的数量)、彩色平面数，非真彩色图像要提供一个调色板；n（3）描述图像的位图数据体：将该图像由一个数据矩阵描述出来，该矩阵的结构由图像的高、宽及每点bit数决定。如果图像采用了压缩，每行数据都用特定压缩算法压缩过，使用前需解码。脸鹅踢伤显蛆戎执吟报皂烷栏泰律痒瞳岳搅巳康蠢洛淋买饼觅囤履刻衷琢数字图像处理与分析基础整理ppt数字图像处理与分析基础整理ppt
