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1、数字图像处理授课教师：李春华Email：办公地点：信息楼A302第一章 绪论视觉是人类最重要的信息通路感觉皮层听区（20%)视区（60%）图像数字化我们日常生活中见到的图像一般是连续形式的模拟图像，所以数字我们日常生活中见到的图像一般是连续形式的模拟图像，所以数字我们日常生活中见到的图像一般是连续形式的模拟图像，所以数字我们日常生活中见到的图像一般是连续形式的模拟图像，所以数字图像处理的一个先决条件就是将连续图像离散化，转换为数字图像。图像处理的一个先决条件就是将连续图像离散化，转换为数字图像。图像处理的一个先决条件就是将连续图像离散化，转换为数字图像。图像处理的一个先决条件就是将连续图像离散
2、化，转换为数字图像。在每个像素位置，亮度被采样和量化，得到对应点上一个表示亮、在每个像素位置，亮度被采样和量化，得到对应点上一个表示亮、在每个像素位置，亮度被采样和量化，得到对应点上一个表示亮、在每个像素位置，亮度被采样和量化，得到对应点上一个表示亮、暗程度的一个整数值。图像变成一个整数矩阵。每个像素具有两个暗程度的一个整数值。图像变成一个整数矩阵。每个像素具有两个暗程度的一个整数值。图像变成一个整数矩阵。每个像素具有两个暗程度的一个整数值。图像变成一个整数矩阵。每个像素具有两个属性：位置和灰度。属性：位置和灰度。属性：位置和灰度。属性：位置和灰度。数字化实例数字图像坐标系屏幕显示用图像计算用
3、图像处理的整个过程 摄像机产生一个对应于物体的光学图像，显影后的胶片上形成对应于摄像机产生一个对应于物体的光学图像，显影后的胶片上形成对应于摄像机产生一个对应于物体的光学图像，显影后的胶片上形成对应于摄像机产生一个对应于物体的光学图像，显影后的胶片上形成对应于光学图像的负像。胶片在数字化器的光敏面上形成一个光学图像，由它光学图像的负像。胶片在数字化器的光敏面上形成一个光学图像，由它光学图像的负像。胶片在数字化器的光敏面上形成一个光学图像，由它光学图像的负像。胶片在数字化器的光敏面上形成一个光学图像，由它形成输入数字图像，再经过形成输入数字图像，再经过形成输入数字图像，再经过形成输入数字图像，再
4、经过6 6次转换得到输出图像。每一步都可能产生退化。次转换得到输出图像。每一步都可能产生退化。次转换得到输出图像。每一步都可能产生退化。次转换得到输出图像。每一步都可能产生退化。图像处理系统的组成图像处理系统的组成图像处理系统的组成图像处理系统的组成图像采集图像采集图像存储图像存储图像显示图像显示图像分析图像分析图像通讯图像通讯图像采集图像采集通讯网络通讯网络一个典型的图像采集系统光光学学成成像像系系统统图图像像感感应应系系统统图图像像采采集集系系统统图图像像处处理理系系统统镜头镜头CCDCCD或或CMOSCMOS图图像传感器像传感器图像捕捉卡图像捕捉卡计算机计算机 获获取取数数字字图图像像的
5、的设设备备即即采采集集装装置置。采采集集装装置置都都包包括括下下面面部部件件：光敏感器件、扫描系统和模光敏感器件、扫描系统和模/数转换装置。数转换装置。图像采集图像采集基基于于CCD光光电电耦耦器器件件的的输输入入设备设备摄像机、数字摄像机摄像机、数字摄像机数字相机数字相机平板扫描仪平板扫描仪n基于光电倍增管的输入设备基于光电倍增管的输入设备n滚筒扫描仪滚筒扫描仪数码相机 (1)(1)镜头将光线会聚到感光器件镜头将光线会聚到感光器件CCDCCD上；上； (2)CCD(2)CCD是半导体器件，它代替了普通相机中胶卷的位置；是半导体器件，它代替了普通相机中胶卷的位置； (3)CCD(3)CCD的功
6、能是光强信号转变为不同强度的电信号，得到拍摄景物的的功能是光强信号转变为不同强度的电信号，得到拍摄景物的图像信息；图像信息； (4)ADC(4)ADC将模拟信号到数字信号的转换；将模拟信号到数字信号的转换； (5)MPU(5)MPU(微处理器微处理器) )对数字信号进行压缩并转化为特定的图像格式，例对数字信号进行压缩并转化为特定的图像格式，例如如JPEGJPEG、BMPBMP格式，并将图像文件被存储在内置存储器中；格式，并将图像文件被存储在内置存储器中； (6)LCD(6)LCD显示查看拍摄照片；部分数字相机还提供连接计算机和电视机显示查看拍摄照片；部分数字相机还提供连接计算机和电视机的接口。
7、的接口。 图像显示图像显示 图像显示的主要形式：图像显示的主要形式： 软拷贝形式：软拷贝形式： 显示器等装置上面显示的图像显示器等装置上面显示的图像 硬拷贝形式：硬拷贝形式： 幻灯片、照片或透明胶片、幻灯片、照片或透明胶片、印刷机、打印机、复印机等得印刷机、打印机、复印机等得到的印件到的印件 图像显示图像显示主要考虑：主要考虑：存取速度、存取方式存取速度、存取方式 存储容量、存储寿命存储容量、存储寿命处理和分析过程中使用的快速存储器。处理和分析过程中使用的快速存储器。 计算机内存、帧缓存计算机内存、帧缓存用于比较快地重新调用的在线或联机存储器。用于比较快地重新调用的在线或联机存储器。 磁盘、磁
8、光盘（磁盘、磁光盘（MO)MO)不经常使用的数据库（档案库）存储器。不经常使用的数据库（档案库）存储器。 磁带、光盘磁带、光盘 一般存储系统一般存储系统 常用硬盘、软盘、常用硬盘、软盘、U盘、活动硬盘、光盘、磁带等盘、活动硬盘、光盘、磁带等 海量存储备份系统海量存储备份系统 采用磁盘阵列、磁带库、光盘塔等存储设备采用磁盘阵列、磁带库、光盘塔等存储设备图像存储模块图像存储模块近程图像通信主要指不同设备间交换图像数据。近程图像通信主要指不同设备间交换图像数据。 用于局域网的软件和硬件协议用于局域网的软件和硬件协议 远程图像通信就是把图像传送到远方终端。远程图像通信就是把图像传送到远方终端。 主要问
9、题就是数据量大而传输通道窄。主要问题就是数据量大而传输通道窄。 图像压缩图像压缩按传输图像种类分为按传输图像种类分为 静止图像通信，如电报、传真和图文电视等静止图像通信，如电报、传真和图文电视等 动态图像通信，如电视、可视电话等。动态图像通信，如电视、可视电话等。图像通信模块图像通信模块主机主机 以微机或工作站为主，配以图像卡和外设构成微型图像处理以微机或工作站为主，配以图像卡和外设构成微型图像处理系统系统 采用大型机采用大型机图像处理软件图像处理软件 由系统管理、图像数据管理和图像处理模块三部分组成。由系统管理、图像数据管理和图像处理模块三部分组成。图像处理软件图像处理软件 图像处理所需的设
10、备图像传感器图像传感器电视摄像机电视摄像机 扫描仪扫描仪 数码照相机数码照相机 遥感图像获取设遥感图像获取设备备 计算机计算机图像输入卡（采集卡图像输入卡（采集卡) )显示卡显示卡图像存贮装置图像存贮装置图像数字化设备图像数字化设备输入图像输入图像输出图像输出图像打印机打印机绘图仪绘图仪图像处理计算机图像处理计算机图像输出设备图像输出设备图像l图图像像：用用各各种种观观测测系系统统以以不不同同形形式式和和手手段段观观测测客客观观世世界界而而获获得得的的，可以直接或间接作用与人眼进而产生视知觉的实体。可以直接或间接作用与人眼进而产生视知觉的实体。l图像与景物的区别：图像与景物的区别：l图像是视觉
11、景物的某种形式的表示和记录。图像是视觉景物的某种形式的表示和记录。l人眼看到的客观世界，系统观测到的客观世界称为景物。人眼看到的客观世界，系统观测到的客观世界称为景物。l图像在人类感知中扮演最重要的角色。图像在人类感知中扮演最重要的角色。l60608080的信息来自图像的信息来自图像l成像机器可覆盖几乎所有电磁波谱成像机器可覆盖几乎所有电磁波谱l还存在其他成像方式（声波，电子显微镜，分形图像等等）还存在其他成像方式（声波，电子显微镜，分形图像等等）图像分类物体物体objects图像图像images不可见的物理图像不可见的物理图像Non-visiblephysical image数学函数数学函数
12、Mathematical function连续函数连续函数continuous离散函数离散函数Discrete(digital image)可见的图像可见的图像Visible image光图像光图像Opticalimage图片图片pictures照片照片photograph图图drawing画画paintings光谱伽马射线 X射线 紫外光 可见光 红外光 微波 无线电波短波长波高频 低频伽马射线成像伽马射线成像用于核医学、天文观测核医学中将放射性同位素注射到病人 体内，衰变时放出伽马射线，然后用 检测器收集到放射物产生图像。天文观测利用物体自然辐射成像。X射线成像X射线成像用于医学诊断、工业
13、检测等领域。X射线管产生X射线。 X射线管是带有阴阳极的真空管。阴极加热释放自由电子，高速流向阳极。电子撞击原子核时释放能量，产生X射线。 X射线的能量由阳极电压控制，阴极电流控制X射线的数量。伦琴与第一张伦琴与第一张X X光片光片X射线成像减影法将造影剂诸如血管。将之前和之后的图像相减，突出注入造影剂的血管。X射线成像X射线成像用于医学诊断、工 业检测等领域。X射线管产生X射线。 X射线管 是带有阴阳极的真空管。阴极 加热释放自由电子，高速流向 阳极。电子撞击原子核时释放 能量，产生X射线。 X射线的 能量由阳极电压控制，阴极电 流控制X射线的数量。紫外线成像紫外线成像用于平板印刷技术、工业
14、检测、显微镜方法、激光、生物图像、天文观测等。紫外光本身不可见，与荧 光材料内电子碰撞，把电 子提高到较高能级。受激 电子释放到较低能级，以 可见光范围内低能光子发 光。左图为普通谷物的荧光显 微图像。右图为被真菌感染的谷物 的荧光显微镜图像。 可见光及红外线成像左图为放大250倍的 紫杉汾右图为放大40倍的 胆固醇 华盛顿地区的卫星图像华盛顿地区的卫星图像1对水有最大的穿透5植被和土壤含水量2测量植物生活力6土壤湿度热量3植被鉴别7矿物测绘4生物图案和海岸线可见光及红外线成像微波图像雷达像一个闪光照相机，自己提供照明（微波脉冲），去照明一个区域，并快速拍摄图像，与照相机镜头不同，雷达用天线和
15、计算机记录图像。在雷达图像中，只能看到反射到雷达天线的微波能量。西藏东南山区雷达图像西藏东南山区雷达图像无线电波图像无线电波图像主要应用在医学和天文学。在医学中，用于核磁共振成像。核磁共振成像可以在任何平面产生图像。膝盖和脊柱图像膝盖和脊柱图像头部图像头部图像声波图像声波成像应用于地质勘探、工业和医学中。地质应用采用几百赫兹的中低端声波。最重要的应用是矿藏和石油勘测。为了透过地表获取图像，发出100赫兹的频率振动。返回声波的强度和速度由地表下的成分决定，经计算机分析得出图像。其他应用采用百万赫兹的超声波。数字图像特点l可以长期保存不失真。可以长期保存不失真。l分辨率高分辨率高l数据量大数据量大
16、l256*256*256256 8bit 8bit灰度图像灰度图像 64k64kl512*512*512512 8bit灰度图像灰度图像 768kl30帧帧/秒的电视图像序列秒的电视图像序列 500k22.5Ml相关性强相关性强l可以充分利用现代信息处理技术可以充分利用现代信息处理技术简明历史本世纪20年代，纽约伦敦海底电缆传输数字化的新闻图片。传递时间从一个多星期减少到3个小时。1921年通过海底电缆传送，用电报打印机采用特殊字符在编码纸带中打印出来的图像。1929年从伦敦到纽约15级色调通过电缆传递照片。从早期5个灰度到15灰度。1922年，两次穿越大西洋后，采用光学还原技术，从穿孔纸带得
17、到图像。 简明历史五十年代中期在太空计划的推动下开始这项技术的研究。重要标志是1964年 美 国 喷 气 推 进 实 验 室（JPL）正式使用数字计算机对“旅行者7号”太空船送回的四千多张月球照片进行了处理。 美国航天器传送的第一美国航天器传送的第一张月球照片，张月球照片，19641964年年7 7月月3131日日在光线影响月球表面在光线影响月球表面1717分钟分钟摄取的图像。摄取的图像。计算机计算机图像处理图像处理未处理的原始未处理的原始月球表面图像月球表面图像经计算机处理过经计算机处理过的月球表面图像的月球表面图像简明历史60年代末，数字图象处理形成一个比较完整的理论与技术体系，从而构成了
18、一门独立的技术70年代，CT的发明，血球自动分类仪的商业化CT发明获得1979年诺贝尔医学奖。X射线1901年物理学奖。70年代以来迅猛发展。广泛应用于太空探索，遥感应用，生物医学工程工业应用，军事应用等方面。数字图像处理的主要应用n通讯技术图象传真，电视电话，卫星通讯，数字电视n宇宙探索其他星体图片处理n遥感技术农林资源调查，作物长势监视，自然灾害(水、火、风、虫等)监测、预报，地势、地貌以及地质构造测绘，找矿，水文、海洋调查，环境污染笋测，等等n生物医学X射线、超声、显微图片分析，内窥镜图、温谱图分析，断层及核磁共振分析n工业生产无损探伤，石油勘探，生产过程的自动化(识别零件，装配，质量检
19、查)，工业机器人视觉数字图像处理的主要应用n计算机科学文字、图象输入的研究，计算机辅助设计，人工智能研究，多媒体汁算机与智能计算机研究n气象预报天气云图测绘、传输n军事技术航空及卫星侦察照片的判读，导弹制导，雷达、声纳图象处理，军事仿真n高能物理核子泡室图片分析n侦缉破案指纹鉴别，印鉴、伪钞识别，手迹分析n考古恢复珍贵的文物图片，名画，壁画。现状七十年代以来迅猛发展。1：主观需求：人类从外界获取得信息6070通过眼睛的图象信息。2：计算机技术的发展和通信手段的发展提供客观可能；以FFT为代表的数字信号处理算法和现代信号处理方法的精确性，灵活性与通用性。3：数学化的特点是该学科成熟的一个标志。“
20、一种科学只有在成功地运用数学时，才算真正达到了完美的地步 ” (分析，代数，几何）总之：是一门在理论研究和应用开发两方面获得极大统一的交叉学科。发展趋势1：结合网络和Internet技术需求而发展起来的新技术，比如网上图象、视频的传输、点播和新的浏览、查询手段。2：高级图象处理技术，结合最新的数学进展，诸如小波、分形、形态学等技术。3：智能化，图象自动分析、识别与理解。研究内容图像理解图像理解图像分析图像分析图像处理图像处理像素像素目标目标符号符号高层高层低层低层操操作作对对象象中层中层语语义义低低高高抽抽象象程程度度大大小小数数据据量量研究内容图象图象图象图象描述描述描述描述狭义图象处理狭义
21、图象处理计算机图形学计算机图形学模式识别，模式识别，图像分析，图像分析，图象理解图象理解图像处理的三个层次图像处理（狭义）图像图像图像分析图像数据椭圆：红色上半部：蓝色下半部：绿色中部：几何体图像理解图像解释红色区：太阳蓝色区：天空绿色区：草地几何体：房屋与其它学科关系图像图像（人）符号数据计算机图形学图像理解图像处理图像理解（转换）模式识别计算机视觉新 新 新理 工 技论 具 术客观世界图像分析数字图像处理课程学习内容数字图像处理课程学习内容 包括包括图像数字化图像数字化、图像变换图像变换、图像、图像压缩编码、压缩编码、图像增强、图像增强、图像恢复、图像恢复、图像图像分割。分割。图像压缩压缩
22、倍数 10.26，PSNR 36.51 压缩倍数 98.70，PSNR 25.22减小图像的存储量，或在传输时降低频带。减小图像的存储量，或在传输时降低频带。图像增强（主观）增强构成图像的像素，使它更适合某一特定应用图像恢复（客观）试图利用退化现象的某种先验知识，来复原原始图像试图利用退化现象的某种先验知识，来复原原始图像图象边缘检测图象分割图像分割是将图像中有意义的特征部分提取出来，其有意义的特征有图像中物体的边缘、区域等，这是进一步进行图像识别、分析和理解的基础。图象分割将一幅图像划分为几个组成部分或分割出目标物体。图象分割彩色图像处理彩色图像处理形态学处理形态学处理膨胀操作实例利用数学形
23、态学对图像进行处理 图像隐藏图像隐藏保密通信中的应用作业： 1. 观察你生活和学习中与数字图像处理有关的事物，把它们罗列出来。试选其中一种对其用到的图像处理技术作较详细的描述。 2. 尽可能设想一种数字图像处理的新应用，并作简要描述。第二章 基础知识图像的获取 图像（图像（ImageImage）-是客观世界的景物通过光学系统作用是客观世界的景物通过光学系统作用后产生的影像。图像直观地反映了场景中物体的颜色、亮度后产生的影像。图像直观地反映了场景中物体的颜色、亮度等特征，从而使我们能清晰分辨他们的形状、大小和空间的等特征，从而使我们能清晰分辨他们的形状、大小和空间的位置。人类获取信息的位置。人类
24、获取信息的70%70%是通过视觉系统感知的。是通过视觉系统感知的。人眼成像图像的光学成像原理透视投影小孔成像模型小孔成像模型P P点的空间坐标为点的空间坐标为P P（X,Y,Z) X,Y,Z) 像坐标为像坐标为p(x,yp(x,y),),则根据小孔成则根据小孔成像原理有：像原理有：焦距焦距透视投影关系亮度适应现象人的视觉系统能够适应的光强度 级别范围是很宽的，从夜视阈值 到强闪光有1010量级。主观亮度是进入人眼中光强度的 对数函数。与整个适应范围相比，能同时鉴别 的光强度级的范围很小。交叉线表示当眼睛适应这一强度级 时，人眼能感觉的主观亮度范围。 短线之下作黑色解释。短线之上，延伸到一定程度
25、，人眼适应的强度级提高。 马赫带效应和同时对比度说明人所感觉到的亮度不是亮度的简单函数。视觉错觉a中可以看到矩形b中可以看到圆c中一条线比另一条长d中等距平行线不平行 为为了了计计算算机机处处理理，图图像像函函数数f(x,y)在在空空间间和和取取值值上上必必须须数数字字化化。图图像像的的数数字字化包括采样和量化两个过程。化包括采样和量化两个过程。 图图像像在在空空间间上上的的离离散散化化称称为为采采样样。也也就就是是用用空空间间上上部部分分点点的的灰灰度度值值代代表表图图像，这些点称为采样点。像，这些点称为采样点。 模模拟拟图图像像经经过过采采样样后后，在在时时间间和和空空间间上上离离散散化化
26、为为像像素素。但但采采样样所所得得的的像像素素值值（即即灰灰度度值值）仍仍是是连连续续量量。把把采采样样后后所所得得的的各各像像素素的的灰灰度度值值从从模模拟拟量量到到离离散散量的转换称为图像灰度的量化。量的转换称为图像灰度的量化。图像数字化图像数字化数字图像数字图像n二二维维函函数数 f(x,yf(x,y) )表表示示数数字字图图像像。空空间间离离散散，幅幅值离散。值离散。nx,yx,y是是空空间间坐坐标标，f(x,yf(x,y) )幅幅值值称称为为强强度度或或者者灰灰度度, ,反映了黑白灰度的关系。反映了黑白灰度的关系。n彩彩色色图图像像， 各各点点的的数数值值还还应应当当反反映映色色彩彩
27、的的变变化化，可可用用f(f(i i, , j, j, ) )表表示示，其其中中是是波波长长。如如果果图图像像是是运运动动的的，还还应应是是时时间间t t的的函函数数，即即可可表表示示为为f f ( (i, j, i, j, , , t t) )。 在在进进行行采采样样时时，采采样样点点间间隔隔的的选选取取是是一一个个非非常常重重要要的的问问题题， 它它决决定定了了采采样样后后图图像像的的质质量量，即即忠忠实实于于原原图图像像的的程程度度。采采样样间间隔隔的的大大小小选选取取要要依依据据原原图图像像中中包包含含的的细细微微浓浓淡淡变变化化来来决决定定。一一般般， 图图像像中中细细节节越越多多，
28、采采样样间间隔隔应应越越小小。根根据据一一维维采采样样定定理理，若若一一维维信信号号f f( (t t) )的的最最大大频频率率为为， 以以T T1/21/2为为间间隔隔进进行行采采样样，则则能能够够根根据据采采样样结结果果f f( (iTiT) ) ( (i i= =, , -1, -1, 0, 0, 1 1， ) )完全恢复完全恢复g g( (t t) )， 否则出现采样混淆。否则出现采样混淆。 式中式中 采采 样样空间分辨率空间分辨率式中式中 采采 样样帽檐出现锯齿帽檐出现锯齿头发变粗头发变粗头发不成条头发不成条不能分辨人脸不能分辨人脸图2-1 采样网格 (a) 正方形网格; (b) 正
29、六角形网格 数字化采样一般是按正方形点阵取样的，数字化采样一般是按正方形点阵取样的， 除此之外还有除此之外还有三角形点阵、正六角形点阵取样。三角形点阵、正六角形点阵取样。均匀采样与非均匀采样n对灰度连续的图像对灰度连续的图像f(x,y)沿沿x方向以等间隔方向以等间隔x采样采样,采样点数为采样点数为M；沿；沿y方向，以等间隔方向，以等间隔y采样，采样点数为采样，采样点数为N，连续图像，连续图像f(x, y)数字化后，数字化后，可以得到一个可以得到一个MXN的离散样本阵列的离散样本阵列f(m,n)。M,N一般选一般选2的整数幂。的整数幂。n在灰度级变化尖锐的区域，用细腻的采样，在灰度级比较平滑的区
30、在灰度级变化尖锐的区域，用细腻的采样，在灰度级比较平滑的区域，用粗糙的采样。域，用粗糙的采样。 若若连连续续灰灰度度值值用用z来来表表示示，对对于于满满足足zizzi+1的的z值值，都都量量化化为为整整数数qi。qi称称为为像像素素的的灰灰度度值值，z与与qi的的差差称称为为量量化化误误差差。一一般般，像像素素值值量量化化后后用用一一个个字字节节8 bit来来表表示示。如如图图所所示示，把把由由黑黑灰灰白白的的连连续续变变化化的的灰灰度度值值， 量量化化为为0255共共256级级灰灰度度值值，灰灰度度值值的的范范围围为为0255，表表示示亮亮度度从从深深到到浅浅，对对应应图图像像中中的的颜色为
31、从黑到白。颜色为从黑到白。 量量 化化 当当图图像像的的采采样样点点数数一一定定时时，采采用用不不同同量量化化级级数数的的图图像像质质量量也也不不一一样样。量量化化级级数数越越多多，图图像像质质量量越越好好，当当量量化化级级数数越越少少时时，图图像像质质量量越越差差，量量化化级级数数最小的极端情最小的极端情况就是二值图像，况就是二值图像， 图像出现假轮廓。图像出现假轮廓。 连连续续灰灰度度值值量量化化为为灰灰度度级级的的方方法法有有两两种种，一一种种是是等等间间隔隔量量化化， 另另一一种种是是非非等等间间隔隔量量化化。等等间间隔隔量量化化就就是是简简单单地地把把采采样样值值的的灰灰度度范范围围
32、等等间间隔隔地地分分割割并并进进行行量量化化。对对于于像像素素灰灰度度值值在在黑黑白白范范围围较较均均匀匀分分布布的的图图像像，这这种种量量化化方方法法可可以以得得到到较较小小的的量量化化误误差差。该该方方法法也也称称为为均均匀匀量量化化或或线线性性量量化化。为为了了减减小小量量化化误误差差，引入了非均匀量化的方法。引入了非均匀量化的方法。 非非均均匀匀量量化化是是依依据据一一幅幅图图像像具具体体的的灰灰度度值值分分布布的的概概率率密密度度函函数数，按按总总的的量量化化误误差差最最小小的的原原则则来来进进行行量量化化。具具体体做做法法是是对对图图像像中中像像素素灰灰度度值值频频繁繁出出现现的的
33、灰灰度度值值范范围围，量量化化间间隔隔取取小小一一些些，而而对对那那些些像像素素灰灰度度值值极极少少出出现现的的范范围围，则则量量化化间间隔隔取取大大一一些些。由由于于图图像像灰灰度度值值的的概概率率分分布布密密度度函函数数因因图图像像不不同同而而异异， 所所以以不不可可能能找找到到一一个个适适用用于于各各种种不不同同图图像像的的最最佳佳非非等等间间隔隔量量化化方方案案。因因此此， 实实用上一般都采用等间隔量化。用上一般都采用等间隔量化。均匀量化和非均匀量化均匀量化和非均匀量化 （1） 对缓变的图像，对缓变的图像， 应该细量化，应该细量化， 粗采样，粗采样， 以避免假轮廓。以避免假轮廓。 （2
34、） 对对细细节节丰丰富富的的图图像像， 应应细细采采样样， 粗粗量量化化，因因为为眼眼睛睛在在剧剧烈烈灰灰度度变变化化区估计灰度的能力相对较差。区估计灰度的能力相对较差。 （3）锥形量化：出现频度高的灰度区细量化，其余区域粗量化。）锥形量化：出现频度高的灰度区细量化，其余区域粗量化。 （4）对对于于彩彩色色图图像像，是是按按照照颜颜色色成成分分红红（R）、绿绿（G）、蓝蓝（B）分分别别采采样样和和量量化化的的。若若各各种种颜颜色色成成分分均均按按8 bit量量化化，即即每每种种颜颜色色量量级级别别是是256， 则可以处理则可以处理256256256=16 777 216种颜色。种颜色。 数字化
35、原则数字化原则 采采样样和和量量化化是是数数字字化化一一幅幅图图像像的的两两个个基基本本过过程程。图图像像数数字字化化设设备备把把图图像像划划分分为为若若干干图图像像元元素素(像像素素)并并给给出出它它们们的的地地址址（采采样样）； 度度量量每每一一像像素素的的灰灰度度， 并并把把连连续续的的度度量量结结果果量量化化为为整整数数（量量化化）；最最后后将将这这些些整整数数结结果果写写入入存存储设备。包含以储设备。包含以下五个部分：下五个部分： (1) 采样孔：采样孔： 使数字化设备能够单独地观测特定的图像元素而不受图像其使数字化设备能够单独地观测特定的图像元素而不受图像其他部分的影响。他部分的影
36、响。 (2) 图像扫描机构：图像扫描机构： 使采样孔按照预先确定的方式在图像上移动，从而按使采样孔按照预先确定的方式在图像上移动，从而按顺序观测每一个像素。顺序观测每一个像素。 (3) 光传感器：光传感器： 通过采样检测图像的每一像素的亮度，通过采样检测图像的每一像素的亮度， 通常采用通常采用CCD阵列。阵列。 (4) 量化器：将传感器输出的连续量转化为整数值。典型的量化器是量化器：将传感器输出的连续量转化为整数值。典型的量化器是A/D转转换电路，它产生一个与输入电压或电流成比例的数值。换电路，它产生一个与输入电压或电流成比例的数值。 (5) 输出存储装置：将量化器产生的灰度值按适当格式存储起
37、来，以用于输出存储装置：将量化器产生的灰度值按适当格式存储起来，以用于计算机后续处理。计算机后续处理。 图像数字化设备图像数字化设备 1) 像素大小像素大小 采采样样孔孔的的大大小小和和相相邻邻像像素素的的间间距距是是两两个个重重要要的的性性能能指指标标。如如果果数数字字化化设设备备是是在在一一个个放放大大率率可可变变的的光光学学系系统统上上，那那么么对对应应于于输输入入图图像像平平面面上上的的采采样样点点大小和采样间距也是可变的。大小和采样间距也是可变的。 图像数字化设备性能图像数字化设备性能分辨率：单位长度分辨率：单位长度上采样的像素个数。上采样的像素个数。DPI(dot/inch)1英寸
38、英寸原稿原稿1000DPI1000象素象素1600DPI1600象素象素 2) 图像大小图像大小 图像大小即数字化设备所允许的最大输入图像的尺寸。图像大小即数字化设备所允许的最大输入图像的尺寸。 3) 线性度线性度 对光强进行数字化时，灰度正比于图像亮度的实际精确程度是一个重要对光强进行数字化时，灰度正比于图像亮度的实际精确程度是一个重要的指标。非线性的数字化设备会影响后续过程的有效性。能将图像量化为多的指标。非线性的数字化设备会影响后续过程的有效性。能将图像量化为多少级灰度也是非常重要的参数。图像的量化精度经历了早期的黑白二值图像、少级灰度也是非常重要的参数。图像的量化精度经历了早期的黑白二
39、值图像、灰度图像及现在的彩色及真彩色图像。当然，量化精度越高，存储像素信息灰度图像及现在的彩色及真彩色图像。当然，量化精度越高，存储像素信息需要的字节数也越大。需要的字节数也越大。 4) 噪声噪声 数字化设备的噪声水平也是一个重要的性能参数。例如，数字化设备的噪声水平也是一个重要的性能参数。例如， 数字化一幅灰数字化一幅灰度值恒定的图像，虽然输入亮度是一个常量，但是数字化设备中固有的噪声度值恒定的图像，虽然输入亮度是一个常量，但是数字化设备中固有的噪声却会使图像的灰度发生变化。因此数字化设备所产生的噪声是图像质量下降却会使图像的灰度发生变化。因此数字化设备所产生的噪声是图像质量下降的根源之一，
40、应当使噪声小于图像内的反差点的根源之一，应当使噪声小于图像内的反差点(即对比度即对比度)。 图像数字化设备性能图像数字化设备性能数字化方法典型传感器单个传感器由硅材料制成，输出电压与光成正由硅材料制成，输出电压与光成正由硅材料制成，输出电压与光成正由硅材料制成，输出电压与光成正比。滤光器用于改善光选择性。为比。滤光器用于改善光选择性。为比。滤光器用于改善光选择性。为比。滤光器用于改善光选择性。为了产生二维成像，还要在了产生二维成像，还要在了产生二维成像，还要在了产生二维成像，还要在x x、y y方向方向方向方向有位移。胶片安装在一只鼓上，鼓有位移。胶片安装在一只鼓上，鼓有位移。胶片安装在一只鼓
41、上，鼓有位移。胶片安装在一只鼓上，鼓转动产生一维位移。传感器安装在转动产生一维位移。传感器安装在转动产生一维位移。传感器安装在转动产生一维位移。传感器安装在引导螺杆上，它的线性移动产生一引导螺杆上，它的线性移动产生一引导螺杆上，它的线性移动产生一引导螺杆上，它的线性移动产生一维位移。维位移。维位移。维位移。典型传感器线形传感器典型传感器阵列传感器数字图像类型数字图像类型矢量图矢量图 为为了了方方便便地地处处理理数数字字图图像像，根根据据数数字字图图像像的的特特性性将将其其分分成成不不同同的的类类型型。静静态态图图像像可可分分为为矢矢量量(Vector)图图和和位位图图（Bitmap）， 位位图
42、图也也称称为为栅栅格格图图像像。 矢矢量量图图是是用用一一系系列列绘绘图图指指令令来来表表示示一一幅幅图图，如如AutoCAD中中的的绘绘图图语语句句。这这种种方方法法的的本本质质是是用用数数学学(更更准准确确地地说说是是几几何何学学)公公式式描描述述一一幅幅图图像像。图图像像中中每每一一个个形形状状都都是是一一个个完完整整的的公公式式，称称为为一一个个对对象象。矢矢量量图图像像由由许许多多矢矢量量图图形形元元素素构构成成。对对象象是是一一个个封封闭闭的的整整体体，所所以以定定义义图图像像上上对对象象的的变变化化和和对对象象与与其其他他对对象象的的关关系系对对计计算算机机来来说说是是简简单单的
43、的， 所所有有这这些些变变化化都都不不会会影影响响到到图图像像中中的的其他对象。其他对象。 矢矢量量图图的的文文件件数数据据量量很很小小；图图像像质质量量与与分分辨辨率率无无关关，这这意意味味着着无无论论将将图图像像放放大大或或缩缩小小了了多多少少次次，图图像像总总是是以以显显示示设设备备允允许许的的最最大大清清晰晰度度显显示示。但但是是，矢矢量量图图有有一一个个明明显显的的缺缺点点，就就是是不不易易制制作作色色调调丰丰富富或或色色彩彩变变化化太太多多的的图图像像，而且绘出来的图像不是很逼真，同时也不易在不同的软件间交换文件。而且绘出来的图像不是很逼真，同时也不易在不同的软件间交换文件。 位位
44、图图是是通通过过许许多多像像素素点点表表示示一一幅幅图图像像，每每个个像像素素具具有有颜颜色色属属性性和和位位置置属属性性。位位图图可可以以从从传传统统的的相相片片、幻幻灯灯片片上上制制作作出出来来或或使使用用数数字字相相机机得得到到， 也也可可以以利利用用Windows的的画画笔笔用用颜颜色色点点填填充充网网格格单单元元来来创创建建位位图图。位位图图又又可可以以分分成成如下四种：如下四种：二值图像二值图像、灰度图像、索引颜色图像和真彩色图像。、灰度图像、索引颜色图像和真彩色图像。 1. 二值图像二值图像 二值图像二值图像只有黑白两种颜色，若样点颜色为黑，则扫描仪将相应的像素只有黑白两种颜色，
45、若样点颜色为黑，则扫描仪将相应的像素位元置为位元置为0， 否则置为否则置为1。二值图像二值图像适合于由黑白两色构成而没有灰度阴影的适合于由黑白两色构成而没有灰度阴影的图像。图像。2. 灰度图像灰度图像 在灰度图像中，像素灰度级用在灰度图像中，像素灰度级用8 bit表示，所以每个像素都是介于黑色和表示，所以每个像素都是介于黑色和白色之间的白色之间的256（28=256）种灰度中的一种。灰度图像只有灰度颜色而没有）种灰度中的一种。灰度图像只有灰度颜色而没有彩色。彩色。数字图像类型数字图像类型位图位图 数字图像类型数字图像类型3. 真彩色图像真彩色图像 在真彩色图像中，每一个像素由红、绿和蓝三个字节
46、组成，在真彩色图像中，每一个像素由红、绿和蓝三个字节组成， 每个字节为每个字节为8 bit，表示，表示0到到255之间的不同的亮度值，这三个字节组合可以产生之间的不同的亮度值，这三个字节组合可以产生1670万种不万种不同的颜色。颜色深度为每像素同的颜色。颜色深度为每像素24位的数字图像是目前所能获取、浏览和保存位的数字图像是目前所能获取、浏览和保存的颜色信息最丰富的彩色图像，由于它所表达的颜色远远超出了人眼所能辨的颜色信息最丰富的彩色图像，由于它所表达的颜色远远超出了人眼所能辨别的范围，故将其称为真彩色。真彩色的另一种叫法是别的范围，故将其称为真彩色。真彩色的另一种叫法是RGB颜色。从技术角颜
47、色。从技术角度考虑，度考虑， 真彩色是指写到磁盘上的图像类型，真彩色是指写到磁盘上的图像类型， 而而RGB颜色是指显示器的显颜色是指显示器的显示模式。示模式。RGB图像的颜色是非映射的，它可以从系统的颜色表里自由获取所图像的颜色是非映射的，它可以从系统的颜色表里自由获取所需的颜色，这种图像文件里的颜色直接与需的颜色，这种图像文件里的颜色直接与PC机上的显示颜色相对应。机上的显示颜色相对应。数字图像类型数字图像类型位图位图 4. 索引图像索引图像 在真彩色出现之前，在真彩色出现之前， 由于技术上的原因，计算机在处理时并没有达到每由于技术上的原因，计算机在处理时并没有达到每像素像素24位的真彩色水
48、平，为此人们创造了索引颜色。索引颜色通常也称为映位的真彩色水平，为此人们创造了索引颜色。索引颜色通常也称为映射颜色，射颜色， 在这种模式下，颜色都是预先定义的，并且可供选用的一组颜色也在这种模式下，颜色都是预先定义的，并且可供选用的一组颜色也很有限，很有限， 索引颜色的图像最多只能显示索引颜色的图像最多只能显示256种颜色。一幅索引颜色图像在图种颜色。一幅索引颜色图像在图像文件里定义，当打开该文件时，构成该图像具体颜色的索引值就被读入程像文件里定义，当打开该文件时，构成该图像具体颜色的索引值就被读入程序里，然后根据索引值找到最终的颜色。序里，然后根据索引值找到最终的颜色。数字图像类型数字图像类
49、型位图位图 位图和矢量图区别位图和矢量图区别 1、位图由像素构成，矢量图由对象构成 2、点位图受到像素和分辨率的制约，而矢量图形不存在这些制约 位图和矢量图区别位图和矢量图区别 3、位图修改麻烦，矢量图形修改随心所欲4、位图难以重复使用，矢量图形可以随意重复使用位图和矢量图区别位图和矢量图区别 6、位图效果丰富，矢量图形效果单调机械 图像文件格式图像文件格式 数数字字图图像像通通常常存存放放在在计计算算机机外外存存中中，需需要要显显示示、处处理理时时调调入入内内存存的的数数组组中中，数数字字图图像像在在外外存存中中的的存存储储形形式式是是图图像像文文件件，必必须须按按照照公公认认的的数数据据存
50、存储储顺顺序序和和结结构构进进行行存存储储，才才能能实实现现数数据据共共享享，用用不不同同的的程程序序打打开开操操作作。图图像像数数据据在在文文件中的存储顺序和结构称图像文件格式。件中的存储顺序和结构称图像文件格式。 数数字字图图像像有有多多种种存存储储格格式式，每每种种格格式式一一般般由由不不同同的的开开发发商商或或国国际际标标准准化化组组织织提提出出。位位图图文文件件常常见见的的文文件件扩扩展展名名为为BMP、GIF、PCX、PSD、PCD、TIF、JPG等等。矢矢量量图图文文件件的的扩扩展展名名为为CDR、AI 或或3DS。随随着着信信息息技技术术的的发发展展和图像应用领域的不断拓宽，还
51、会出现新的图像格式。和图像应用领域的不断拓宽，还会出现新的图像格式。 每每一一种种图图像像文文件件均均有有一一个个文文件件头头， 在在文文件件头头之之后后才才是是图图像像数数据据。文文件件头头的的内内容容由由制制作作该该图图像像文文件件的的公公司司决决定定，一一般般包包括括文文件件类类型型、文文件件制制作作者者、制制作作时时间间、版版本本号号、 文文件件大大小小等等内内容容。图图像像文文件件的的制制作作还还涉涉及及到到图图像像文文件件的的压压缩缩方式和存储效率等。方式和存储效率等。BMP图像文件格式图像文件格式 第第一一部部分分为为位位图图文文件件头头BITMAPFILEHEADER， 它它是
52、是一一个个结结构构体体，其其定义如下：定义如下： typedef struct tagBITMAPFILEHEADER WORD bfType; DWORDbfSize; WORDbfReserved1; WORDbfReserved2; DWORDbfOffBits; BITMAPFILEHEADER; 这这个个结结构构的的长长度度是是固固定定的的，为为14个个字字节节（WORD为为无无符符号号16位位二二进进制制整整数数，DWORD为无符号为无符号32位二进制整数）。位二进制整数）。 第二部分为位图信息头第二部分为位图信息头BITMAPINFOHEADER，也是一个结构，其定义如下：也是一
53、个结构，其定义如下：typedef struct tagBITMAPINFOHEADER DWORD biSize; DWORD biWidth; DWORD biHeight; WORDbiPlanes; WORDbiBitCount; DWORDbiCompression; DWORDbiSizeImage; /图像数据大小 DWORD biXPelsPerMeter;/水平分辨率，单位像素/米 DWORD biYPelsPerMeter; / 垂直分辨率，单位像素/米 DWORDbiClrUsed; / 实际使用的色彩数目 DWORDbiClrImportant; BITMAPINFOH
54、EADER; 这这个个结结构构的的长长度度是是固固定定的的，为为40个个字字节节（LONG为为32位位二二进进制制整整数数）。其其 中中 ， biCompression的的 有有 效效 值值 为为 BI_RGB、 BI_RLE8、 BI_RLE4、BI_BITFIELDS， RLE4和和RLE8分分别别表表示示8位位和和4位位为为一一个个像像素素数数据据的的行行程程长长压压缩缩格格式式。由由于于RLE4和和RLE8的的压压缩缩格格式式用用的的不不多多，仅仅讨讨论论biCompression的有效值为的有效值为BI_RGB，值为，值为0，即不压缩的，即不压缩的情况。情况。 第第三三部部分分为为调
55、调色色板板(Palette)，调调色色板板实实际际上上是是一一个个数数组组， 共共有有biClrUsed个个元元素素（如如果果该该值值为为零零，则则有有2的的biBitCount次次方方个个元元素素）。数数组组中中每每个个元元素素的的类类型型是是一一个个RGBQUAD结结构构， 占占4个个字字节节。真真彩彩色色图图像像是是不不需需要调色板的，要调色板的， BITMAPINFOHEADER后直接是位图数据。后直接是位图数据。typedef struct tagRGBQUAD BYTE rgbBlue; /该颜色的蓝色分量该颜色的蓝色分量 BYTE rgbGreen;/该颜色的绿色分量该颜色的绿色
56、分量 BYTE rgbRed;/该颜色的红色分量该颜色的红色分量 BYTE rgbReserved;/保留值，设为保留值，设为0 RGBQUAD; 第四部分就是实际的图像数据。对于用到调色板的位图，第四部分就是实际的图像数据。对于用到调色板的位图， 图像数据就图像数据就是该像素颜色在调色板中的索引值，对于真彩色图像，是该像素颜色在调色板中的索引值，对于真彩色图像， 图像数据就是实际图像数据就是实际的的R、 G、 B值。值。 对于对于2色位图，用色位图，用1位就可以表示该像素的颜色（一般位就可以表示该像素的颜色（一般0表示黑，表示黑， 1表示表示白），所以一个字节可以表示白），所以一个字节可以表
57、示8个像素。对于个像素。对于16色位图，用色位图，用4位可以表示一位可以表示一个像素的颜色，所以一个字节可以表示个像素的颜色，所以一个字节可以表示2个像素。对于个像素。对于256色位图，一个字色位图，一个字节刚好可以表示节刚好可以表示1个像素。对于真彩色位图，三个字节表示个像素。对于真彩色位图，三个字节表示1个像素。个像素。 注意：注意： 1） 每一行的字节数必须是每一行的字节数必须是4的整数倍，如果不是，则需要补齐。的整数倍，如果不是，则需要补齐。 2） BMP文件的数据存放是从下到上，从左到右的。也就是说，文件的数据存放是从下到上，从左到右的。也就是说， 从从文件中最先读到的是图像最下面一
58、行的左边第一个像素，文件中最先读到的是图像最下面一行的左边第一个像素， 最后得到的是最最后得到的是最上面一行的最右边的一个像素。上面一行的最右边的一个像素。 CompuServe公公司司开开发发的的图图形形交交换换文文件件格格式式GIF（Graphics Interchange Format），目目的的是是在在不不同同的的系系统统平平台台上上交交流流和和传传输输图图像像。它它是是索索引引颜颜色色图图像像，颜颜色色最最多多为为256色色，图图像像最最大大不不能能超超过过64 M。GIF图图像像文文件件采采取取LZW压压缩缩算算法法， 存存储储效效率率高高。新新版版（89版版）支支持持透透明明背背
59、景景，还还支支持持多多幅幅图图像像存存储储，可可以以像像幻幻灯灯片片一一样样连连续续显显示示，产产生生动动画画效效果果。网网页页中中绝绝大大多多数数闪闪烁烁显显示示的的动动画画都都是是GIF 格式图像。格式图像。 GIF主主要要是是为为数数据据流流而而设设计计的的一一种种传传输输格格式式，而而不不是是作作为为文文件件的的存存储储格格式式。它它以以块块结结构构来来存存储储图图像像的的相相关关信信息息，有有五五个个主主要要部部分分以以固固定定顺顺序序出出现现， 所所有有部部分分均均由由一一个个或或多多个个块块(block)组组成成。每每个个块块第第一一个个字字节节中中存存放放标标识识码码或或特特征
60、征码码标标识识。这这些些部部分分的的顺顺序序为为：文文件件标标志志块块、逻逻辑辑屏屏幕幕描描述述块块、 可可选选的的“全全局局”色彩表块色彩表块(调色板调色板)、 各图像数据块（或专用的块）以各图像数据块（或专用的块）以及尾块（结束码）。及尾块（结束码）。GIF图像文件格式图像文件格式GIFGIF的文件头只有六个字节，其结构定义如下的文件头只有六个字节，其结构定义如下的文件头只有六个字节，其结构定义如下的文件头只有六个字节，其结构定义如下 ：typedeftypedef structstruct gifheadergifheader BYTE bySignature3; BYTE bySign
61、ature3; BYTE byVersion3; BYTE byVersion3; GIFHEADER; GIFHEADER; bySignaturebySignature为为为为GIFGIF文件标示码，其固定值为文件标示码，其固定值为文件标示码，其固定值为文件标示码，其固定值为“ “GIF”GIF”，使用者可以通过该，使用者可以通过该，使用者可以通过该，使用者可以通过该域域域域来判断一个图像文件是否是来判断一个图像文件是否是来判断一个图像文件是否是来判断一个图像文件是否是GIFGIF文件。文件。文件。文件。byVersionbyVersion表明表明表明表明GIFGIF文件的版本信息。文件的
62、版本信息。文件的版本信息。文件的版本信息。其取值固定为其取值固定为其取值固定为其取值固定为“ “87a”87a”和和和和“ “89a”89a”。分别表示。分别表示。分别表示。分别表示GIFGIF文件的版本为文件的版本为文件的版本为文件的版本为GIF87aGIF87a或或或或GIF89aGIF89a。 逻辑屏幕（逻辑屏幕（逻辑屏幕（逻辑屏幕（Logical ScreenLogical Screen）是一个虚拟屏幕（）是一个虚拟屏幕（）是一个虚拟屏幕（）是一个虚拟屏幕（Virtual ScreenVirtual Screen），它相当），它相当），它相当），它相当于画布，所有的操作都是在它的基础上
63、进行的，同时它也决定了图像的长度于画布，所有的操作都是在它的基础上进行的，同时它也决定了图像的长度于画布，所有的操作都是在它的基础上进行的，同时它也决定了图像的长度于画布，所有的操作都是在它的基础上进行的，同时它也决定了图像的长度和宽度。和宽度。和宽度。和宽度。GIF图像文件格式图像文件格式逻辑屏幕描述块共占有七个字节，其具体结构定义如下：逻辑屏幕描述块共占有七个字节，其具体结构定义如下：逻辑屏幕描述块共占有七个字节，其具体结构定义如下：逻辑屏幕描述块共占有七个字节，其具体结构定义如下：typedeftypedef structstruct gifscrdescgifscrdesc WORD
64、WORD wWidthwWidth; /; /指定逻辑屏幕的宽度指定逻辑屏幕的宽度指定逻辑屏幕的宽度指定逻辑屏幕的宽度 WORD WORD wDepthwDepth; /; /指定逻辑屏幕的高度指定逻辑屏幕的高度指定逻辑屏幕的高度指定逻辑屏幕的高度 structstruct globalflagglobalflag / /全域性数据，它的总长度为一个字节全域性数据，它的总长度为一个字节全域性数据，它的总长度为一个字节全域性数据，它的总长度为一个字节 BYTE BYTE PalBitsPalBits : 3; / : 3; /指定全局调色板的位数指定全局调色板的位数指定全局调色板的位数指定全局调
65、色板的位数 BYTE BYTE SortFlagSortFlag : 1; / : 1; /用来指定是否颜色使用频率高低排序用来指定是否颜色使用频率高低排序用来指定是否颜色使用频率高低排序用来指定是否颜色使用频率高低排序BYTE BYTE ColorResColorRes : 3; / : 3; /指定图像的色彩分辨率指定图像的色彩分辨率指定图像的色彩分辨率指定图像的色彩分辨率 BYTE BYTE GlobalPalGlobalPal : 1; / : 1; /指明指明指明指明GIFGIF文件中是否具有全局调色板文件中是否具有全局调色板文件中是否具有全局调色板文件中是否具有全局调色板 Glob
66、alFlagGlobalFlag; ; BYTE BYTE byBackgroundbyBackground;/;/指定逻辑屏幕的背景颜色指定逻辑屏幕的背景颜色指定逻辑屏幕的背景颜色指定逻辑屏幕的背景颜色 , ,默认黑色默认黑色默认黑色默认黑色BYTE BYTE byAspectbyAspect; /; /用来指定逻辑屏幕的像素的长宽比例用来指定逻辑屏幕的像素的长宽比例用来指定逻辑屏幕的像素的长宽比例用来指定逻辑屏幕的像素的长宽比例 GIFSCRDESC; GIFSCRDESC; GIF图像文件格式图像文件格式 图像描述块以图像描述块以图像描述块以图像描述块以0x2C0x2C开始，定义紧接着它
67、的图像的性质，包括图像相对于逻开始，定义紧接着它的图像的性质，包括图像相对于逻开始，定义紧接着它的图像的性质，包括图像相对于逻开始，定义紧接着它的图像的性质，包括图像相对于逻辑屏幕边界的偏移量、图像大小以及有无局部调色板和调色板的大小。辑屏幕边界的偏移量、图像大小以及有无局部调色板和调色板的大小。辑屏幕边界的偏移量、图像大小以及有无局部调色板和调色板的大小。辑屏幕边界的偏移量、图像大小以及有无局部调色板和调色板的大小。typedeftypedef structstruct gifimagegifimage WORD WORD wLeftwLeft; /; /指定图像相对逻辑屏幕左上角的指定图像
68、相对逻辑屏幕左上角的指定图像相对逻辑屏幕左上角的指定图像相对逻辑屏幕左上角的X X坐标，象素为单位坐标，象素为单位坐标，象素为单位坐标，象素为单位 WORD WORD wTopwTop; /; /指定图像相对逻辑屏幕左上角的指定图像相对逻辑屏幕左上角的指定图像相对逻辑屏幕左上角的指定图像相对逻辑屏幕左上角的Y Y坐标，象素为单位坐标，象素为单位坐标，象素为单位坐标，象素为单位 WORD WORD wWidthwWidth; /; /指定图像的宽度和高度指定图像的宽度和高度指定图像的宽度和高度指定图像的宽度和高度 WORD WORD wDepthwDepth; /; /指定图像的宽度和高度指定图
69、像的宽度和高度指定图像的宽度和高度指定图像的宽度和高度 structstruct localflaglocalflag / /用来指定区域性数据，也就是具体一幅图像的属性用来指定区域性数据，也就是具体一幅图像的属性用来指定区域性数据，也就是具体一幅图像的属性用来指定区域性数据，也就是具体一幅图像的属性 BYTE BYTE PalBitsPalBits : 3; / : 3; /用来指定是否具有区域调色板用来指定是否具有区域调色板用来指定是否具有区域调色板用来指定是否具有区域调色板 BYTE Reserved : 2; /BYTE Reserved : 2; /设为设为设为设为0 0BYTE B
70、YTE SortFlagSortFlag : 1; / : 1; /用来指定是否颜色使用频率高低排序用来指定是否颜色使用频率高低排序用来指定是否颜色使用频率高低排序用来指定是否颜色使用频率高低排序BYTE Interlace : 1; /BYTE Interlace : 1; /用来指定是否用交错的方式存储用来指定是否用交错的方式存储用来指定是否用交错的方式存储用来指定是否用交错的方式存储BYTE BYTE LocalPalLocalPal : 1; / : 1; /用来计算调色板数据的大小用来计算调色板数据的大小用来计算调色板数据的大小用来计算调色板数据的大小 LocalFlagLocalF
71、lag; ; GIFIMAGE; GIFIMAGE; GIF图像文件格式图像文件格式 图像压缩数据是按照图像压缩数据是按照图像压缩数据是按照图像压缩数据是按照GIF-LZWGIF-LZW压缩编码后存储于图像压缩数据块中的。压缩编码后存储于图像压缩数据块中的。压缩编码后存储于图像压缩数据块中的。压缩编码后存储于图像压缩数据块中的。它是一种无损压缩的编码方法，将原始数据中的重复字符串建立一个字符串它是一种无损压缩的编码方法，将原始数据中的重复字符串建立一个字符串它是一种无损压缩的编码方法，将原始数据中的重复字符串建立一个字符串它是一种无损压缩的编码方法，将原始数据中的重复字符串建立一个字符串表，然
72、后用该重复字符串在字符串表中的索引来替代原始数据以达到压缩的表，然后用该重复字符串在字符串表中的索引来替代原始数据以达到压缩的表，然后用该重复字符串在字符串表中的索引来替代原始数据以达到压缩的表，然后用该重复字符串在字符串表中的索引来替代原始数据以达到压缩的目的。由于目的。由于目的。由于目的。由于GIF-LZWGIF-LZW压缩编码的需要，必须首先存储压缩编码的需要，必须首先存储压缩编码的需要，必须首先存储压缩编码的需要，必须首先存储GIF-LZWGIF-LZW的编码表长的编码表长的编码表长的编码表长度（度（度（度（2 2的编码表长度次方）以供解码程序使用，然后再存储编码后的图像数的编码表长度
73、次方）以供解码程序使用，然后再存储编码后的图像数的编码表长度次方）以供解码程序使用，然后再存储编码后的图像数的编码表长度次方）以供解码程序使用，然后再存储编码后的图像数据。编码后的图像数据是一个个数据子块的方式存储的，每个数据子块的最据。编码后的图像数据是一个个数据子块的方式存储的，每个数据子块的最据。编码后的图像数据是一个个数据子块的方式存储的，每个数据子块的最据。编码后的图像数据是一个个数据子块的方式存储的，每个数据子块的最大长度为大长度为大长度为大长度为256256字节。数据子块的第一个字节指定该数据子块的长度，接下来的字节。数据子块的第一个字节指定该数据子块的长度，接下来的字节。数据子
74、块的第一个字节指定该数据子块的长度，接下来的字节。数据子块的第一个字节指定该数据子块的长度，接下来的数据为数据子块的内容。如果某个数据子块的第一个字节数值为数据为数据子块的内容。如果某个数据子块的第一个字节数值为数据为数据子块的内容。如果某个数据子块的第一个字节数值为数据为数据子块的内容。如果某个数据子块的第一个字节数值为0 0，即该数，即该数，即该数，即该数据子块中没有包含任何有用数据，则该子块称为块终结符，用来标识数据子据子块中没有包含任何有用数据，则该子块称为块终结符，用来标识数据子据子块中没有包含任何有用数据，则该子块称为块终结符，用来标识数据子据子块中没有包含任何有用数据，则该子块称
75、为块终结符，用来标识数据子块到此结束。块到此结束。块到此结束。块到此结束。 GIF图像文件格式图像文件格式 89a版定义了四种扩展块：版定义了四种扩展块：图像控制扩充块、图像控制扩充块、图像说明扩充块、图像注释图像说明扩充块、图像注释扩充块、扩充块、 应用程序扩充块。应用程序扩充块。 图像控制扩充块是可选的，图像控制扩充块是可选的，以以以以0x2C0x2C开始。开始。开始。开始。它描述了与图像控制相关的参数。它描述了与图像控制相关的参数。图像控制扩充块位于一个图像块（包括图像标识符、局部颜色列表和图像数图像控制扩充块位于一个图像块（包括图像标识符、局部颜色列表和图像数据）或文本扩展块的前面，用
76、来控制跟在它后面的第一个图像（或文本）的据）或文本扩展块的前面，用来控制跟在它后面的第一个图像（或文本）的渲染（渲染（Render）形式，组成结构如下：）形式，组成结构如下： typedef struct gifcontrol BYTE byBlockSize; /图像控制扩充块的长度，取值固定为图像控制扩充块的长度，取值固定为4。struct flag /用来描述图像控制相关数据，它的长度为用来描述图像控制相关数据，它的长度为1个字节。个字节。 BYTE Transparency : 1; /为为1，byTransparencyIndex指定图像透明。指定图像透明。BYTE UserInpu
77、t : 1; /为为1，应用程序进行下一个动作前需要用户输入。，应用程序进行下一个动作前需要用户输入。BYTE DisposalMethod : 3; /用来指定图像显示后的处理方式用来指定图像显示后的处理方式BYTE Reserved : 3; /为为0 Flag; GIF图像文件格式图像文件格式WORD wDelayTime; /指定应用程序进行下一步操作之前延迟的时指定应用程序进行下一步操作之前延迟的时 间，单位为间，单位为0.01秒。秒。BYTE byTransparencyIndex;/指定图像中透明色的颜色索引指定图像中透明色的颜色索引BYTE byTerminator;/块终结符
78、，其值固定为块终结符，其值固定为0。 GIFCONTROL; 图像注释扩充块包含了图像的文字注释说明，可以用来记录图形、版权、图像注释扩充块包含了图像的文字注释说明，可以用来记录图形、版权、描述等任何的非图形和控制的纯文本数据描述等任何的非图形和控制的纯文本数据(7位的位的ASCII字符字符)，注释扩展不属，注释扩展不属于于gif数据流，不影响对图象数据流的处理，解码器完全可以忽略它。存放位数据流，不影响对图象数据流的处理，解码器完全可以忽略它。存放位置可以是数据流的任何地方，最好不要妨碍控制和数据块，推荐放在数据流置可以是数据流的任何地方，最好不要妨碍控制和数据块，推荐放在数据流的开始或结尾
79、。在的开始或结尾。在GIF中用识别码中用识别码0xFF来判断一个扩充块是否为图像注释扩来判断一个扩充块是否为图像注释扩充块。图像注释扩充块中的数据子块个数不限，必须通过块终结符来判断该充块。图像注释扩充块中的数据子块个数不限，必须通过块终结符来判断该扩充块是否结束。扩充块是否结束。数据组成为数据组成为数据组成为数据组成为: :扩充导入符扩充导入符扩充导入符扩充导入符(1(1字节字节字节字节) )，固定值，固定值，固定值，固定值0x210x21。注释标记。注释标记。注释标记。注释标记(1(1字节字节字节字节) )固定值固定值固定值固定值0xFE0xFE。 注释数据数据子块注释数据数据子块注释数据
80、数据子块注释数据数据子块(n(n字节字节字节字节) ) ，按照子块顺序，每个注，按照子块顺序，每个注，按照子块顺序，每个注，按照子块顺序，每个注释释释释最少最少最少最少1 1字节最多字节最多字节最多字节最多255255字节。序列结尾用块结束符标识。块结束符字节。序列结尾用块结束符标识。块结束符字节。序列结尾用块结束符标识。块结束符字节。序列结尾用块结束符标识。块结束符(1(1字节字节字节字节) ) 。GIF图像文件格式图像文件格式 图像说明扩充块包括与图像同时显示的文字的相关数据。以图像说明扩充块包括与图像同时显示的文字的相关数据。以图像说明扩充块包括与图像同时显示的文字的相关数据。以图像说明
81、扩充块包括与图像同时显示的文字的相关数据。以0x010x01开始。文开始。文开始。文开始。文本数据将用本数据将用本数据将用本数据将用7 7位位位位ASCIIASCII码字符编码。该块使用全局颜色列表，没有则可以使用码字符编码。该块使用全局颜色列表，没有则可以使用码字符编码。该块使用全局颜色列表，没有则可以使用码字符编码。该块使用全局颜色列表，没有则可以使用一个已经保存的前一个颜色列表。一个已经保存的前一个颜色列表。一个已经保存的前一个颜色列表。一个已经保存的前一个颜色列表。 可以在它前面定义图形控制扩展对它的表可以在它前面定义图形控制扩展对它的表可以在它前面定义图形控制扩展对它的表可以在它前面
82、定义图形控制扩展对它的表现形式修改。现形式修改。现形式修改。现形式修改。typedeftypedef structstruct gifplaintextgifplaintext BYTE BYTE byBlockSizebyBlockSize; /; /指定该图像扩充块的长度，其取值固定为指定该图像扩充块的长度，其取值固定为指定该图像扩充块的长度，其取值固定为指定该图像扩充块的长度，其取值固定为1313。 WORD WORD wTextGridLeftwTextGridLeft; /; /文字显示方格相对于逻辑屏幕左上角的文字显示方格相对于逻辑屏幕左上角的文字显示方格相对于逻辑屏幕左上角的文字
83、显示方格相对于逻辑屏幕左上角的X X坐标坐标坐标坐标WORD WORD wTextGridTopwTextGridTop; /; /文字显示方格相对于逻辑屏幕左上角的文字显示方格相对于逻辑屏幕左上角的文字显示方格相对于逻辑屏幕左上角的文字显示方格相对于逻辑屏幕左上角的Y Y坐标坐标坐标坐标WORD WORD wTextGridWidthwTextGridWidth; /; /文字显示方格的宽度。文字显示方格的宽度。文字显示方格的宽度。文字显示方格的宽度。 WORD WORD wTextGridDepthwTextGridDepth; /; /文字显示方格的高度。文字显示方格的高度。文字显示方格
84、的高度。文字显示方格的高度。 BYTE BYTE byCharCellWidthbyCharCellWidth; /; /用来指定字符的宽度用来指定字符的宽度用来指定字符的宽度用来指定字符的宽度 BYTE BYTE byCharCellDepthbyCharCellDepth; /; /用来指定字符的高度用来指定字符的高度用来指定字符的高度用来指定字符的高度 BYTE BYTE byForeColorIndexbyForeColorIndex; /; /用来指定字符的前景色用来指定字符的前景色用来指定字符的前景色用来指定字符的前景色 BYTE BYTE byBackColorIndexbyBa
85、ckColorIndex; /; /用来指定字符的背景色用来指定字符的背景色用来指定字符的背景色用来指定字符的背景色 GIFPLAINTEXT; GIFPLAINTEXT; GIF图像文件格式图像文件格式应用程序扩充块包含了制作该应用程序扩充块包含了制作该应用程序扩充块包含了制作该应用程序扩充块包含了制作该GIFGIF图像文件的应用程序的信息，以图像文件的应用程序的信息，以图像文件的应用程序的信息，以图像文件的应用程序的信息，以0xFF 0xFF 开始。开始。开始。开始。typedeftypedef structstruct gifapplicationgifapplication BYTE
86、BYTE byBlockSizebyBlockSize; ; BYTE byIdentifier8; BYTE byIdentifier8; BYTE byAuthentication3; BYTE byAuthentication3; GIFAPPLICATION; GIFAPPLICATION; 其中，其中，byBlockSize用来指定该应用程序扩充块的长度，其取值固定为用来指定该应用程序扩充块的长度，其取值固定为12。byIdentifier用来指定应用程序名称。用来指定应用程序名称。byAuthentication用来指定应用程序的用来指定应用程序的识别码。识别码。 这个数据是以某种
87、程序自定的算法来处理这个数据是以某种程序自定的算法来处理byIdentifier而得到的识别而得到的识别码。码。 文件结尾块为文件结尾块为GIF图像文件的最后一个字节，其取值固定为图像文件的最后一个字节，其取值固定为0x3B。 GIF图像文件格式图像文件格式标标记记图图像像文文件件格格式式TIFF (Tag Image File Format)，是是由由Aldus和和 Microsoft等等公公司司为为扫扫描描仪仪和和桌桌上上出出版版软软件件开开发发的的一一种种通通用用的的文文件件格格式式。它它是是目目前前流流行行的的图图像像文文件件交交换换标标准准之之一一，大大部部分分的的软软件件都都支支援
88、援TIFF格格式式。TIFF位位图图可可具具有有任任何何大大小小的的尺尺寸寸和和分分辨辨率率。在在理理论论上上它它能能够够有有无无限限位位深深，即即：每每样样本本点点1-8位位、 24位位、32位位（CMYK模模式式）或或48位位（RGB模模式式）。TIFF有有四四种种类类型型：TIFF-B（二二值值图图像像）；TIFF-G（灰灰度度图图像像）；TIFF-P（带带调调色色板板的的彩彩色色图图像像）；TIFF-R（RGB彩彩色色图图像像）。它它能能被被保保存存为为压压缩缩和和非非压压缩缩的的格格式式。支支持持raw、rle、lzw、jpeg、 ccitt3组组和和4组组等等多多种种压压缩缩方方式
89、式。图图像像处处理理软软件件通通常常把把处处理理过过程程中中的的某某些些重重要要信信息息存存放放在在Alpha通通道道内内（例例如如用用某某种种原原则则对对图图像像进进行行分分割割后后形形成成的的选选择择区区域域），TIFF格格式式是是除除了了phtoshop专专用用格格式式外外惟惟一一能能保保存存Alpha通道信息的格式通道信息的格式。TIFF图像文件格式图像文件格式 TIFF中所有数据都由一个标签来引导，标签值表示所引导的数据的含义和中所有数据都由一个标签来引导，标签值表示所引导的数据的含义和数据类型。数据由标签引导，可以不约定数据存放顺序。它规定了一个公共数据类型。数据由标签引导，可以不
90、约定数据存放顺序。它规定了一个公共标签集合，所有图像处理程序都以此为准读写图像。它还允许自定义私有标标签集合，所有图像处理程序都以此为准读写图像。它还允许自定义私有标签，存放不需要其它图像处理程序读写的数据。签，存放不需要其它图像处理程序读写的数据。 TIFF文件由文件头、图像文件目录组成。图像文件目录由许多标签组成。文件由文件头、图像文件目录组成。图像文件目录由许多标签组成。1） 文件头文件头TIFF图像文件格式图像文件格式2） 图像目录图像目录 由由一一个个2字字节节的的整整数数和和其其后后的的一一系系列列12字字节节参参数数域域构构成成，最最后后以以一一个个长长整整型型数数结结束束。若若
91、最最后后的的长长整整型型数数为为0，表表示示文文件件的的参参数数指指针表到此为至，否则该长整数为指向下一个参数指针表到此为至，否则该长整数为指向下一个参数指针表的偏移。针表的偏移。 3） 参数块结构参数块结构 PCX文文件件格格式式由由ZSoft公公司司设设计计, 最最早早使使用用的的图图像像文文件件格格式式之之一一， 由由各各种种扫扫描描仪仪扫扫描描得得到到的的图图像像几几乎乎都都能能保保存存成成PCX格格式式。PCX支支持持256种种颜颜色色，但但结结构较简单，存取速度快，压缩比适中，适合于一般软件的使用。构较简单，存取速度快，压缩比适中，适合于一般软件的使用。 PCX 格格式式支支持持R
92、GB、索索引引颜颜色色、灰灰度度和和位位图图颜颜色色模模式式。PCX 支支持持 RLE 压缩方法，压缩方法， 图像颜色的位数可以是图像颜色的位数可以是 1、 4、8 或或 24。 PCX图图像像文文件件由由三三个个部部分分组组成成： 文文件件头头、 图图像像数数据据和和256色色调调色色板板。PCX的的文文件件头头有有128个个字字节节，它它包包括括版版本本号号， 被被打打印印或或扫扫描描的的图图像像的的分分辨辨率率(dpi)及及大大小小(单单位位为为像像素素)， 每每扫扫描描行行的的字字节节数数，每每像像素素包包含含的的位位数数据据和和彩彩色色平平面面数。位图数据用行程长度压缩算法记录数据。
93、数。位图数据用行程长度压缩算法记录数据。PCX文件格式文件格式 JPEG(Joint Photographers Experts Group)格格式式即即联联合合图图像像专专家家组组, 是是由由ISO和和CCITT为为静静态态图图像像所所建建立立国国际际数数字字图图像像压压缩缩标标准准。目目前前有有两两套套系系列列标标准准JEPG与与JEPG2000 。 JPEG适用于灰度图与真彩图的静态图像的压缩。支持两种基本的压缩算适用于灰度图与真彩图的静态图像的压缩。支持两种基本的压缩算法，一种是采用以离散余弦变换为基础的有损压缩算法，法，一种是采用以离散余弦变换为基础的有损压缩算法，JPEG 通过有选
94、择地通过有选择地减少数据来压缩文件大小，但是失真不为肉眼感知。另一种是采用以预测技减少数据来压缩文件大小，但是失真不为肉眼感知。另一种是采用以预测技术为基础的无损压缩算法。术为基础的无损压缩算法。 JPEG2000比比JPEG标准的压缩率更高、性能更优越标准的压缩率更高、性能更优越，适用于二值图、灰度，适用于二值图、灰度图、伪彩图和真彩图的静态图像压缩。图、伪彩图和真彩图的静态图像压缩。JPEG 2000与传统与传统JPEG最大的不同，最大的不同，在于它以小波转换为主的多解析编码方式。它能实现渐进传输，支持所谓的在于它以小波转换为主的多解析编码方式。它能实现渐进传输，支持所谓的“感兴趣区域感兴
95、趣区域”特性，你可以任意指定图像上你感兴趣区域的压缩质量，还可特性，你可以任意指定图像上你感兴趣区域的压缩质量，还可以选择指定的部份先解压缩。以选择指定的部份先解压缩。JPEG图像格式图像格式第三章 图像运算像素间的关系rRprrrrprrrrrrprrrrN N4(p)(p)N ND(p(p) )N N8(p)(p)n对于任意像素对于任意像素(i,j),(s,t)是一对适当的整数，则把像素的集合是一对适当的整数，则把像素的集合(i+s,j+t)叫做像素叫做像素(i,j)的邻域的邻域.n直观上看，这是像素直观上看，这是像素(i,j)附近的像素形成的区域附近的像素形成的区域.n最经常采用的是最经
96、常采用的是4-邻域和邻域和8-邻域邻域连接4-连接连接: 2个象素个象素p和和r在在V中取值且中取值且r在在 中中,则它们为则它们为4-连接；连接；8-连接连接: 2个象素个象素p和和r在在V中取值且中取值且r在在 中，则它们为中，则它们为8-连接；连接；m-连接（混合连接）连接（混合连接）:为了消除为了消除8-连接时的多路连接连接时的多路连接 2个象素个象素p 和和r在在V中取值且满足下列条件之一，则它们为中取值且满足下列条件之一，则它们为m-连接：连接： r在在 中；中； 是空集，这个集合是由是空集，这个集合是由p和和r的在的在V中取值的中取值的4-近邻象近邻象素组成的。素组成的。 0 1
97、 1 0 1 0 0 0 18-连接连接2条条连线连线 0 1 1 0 1 0 0 0 1m-连接连接 0 1 1 0 1 0 0 0 1V=1临近如果临近如果1个象素个象素p和和1个象素个象素q是连通的，则称象素是连通的，则称象素p临近于临近于q 路径如果一条从具有坐标路径如果一条从具有坐标(x,y)的象素的象素p，到具有坐标到具有坐标(s,t)的象素的象素q的路径，是指具有坐标的路径，是指具有坐标(x0,y0),(x1,y1),(xn,yn)的不同象素的的不同象素的序列。其中序列。其中(x0,y0)=(x,y)，(xn,yn)(s,t)，(xi,yi)临近于临近于(xi-1,yi-1)，1
98、in，n是路径的长度是路径的长度 临近距离图像点运算图像点运算 点运算将输入图象映射为输出图象，输出图象每个象素点的点运算将输入图象映射为输出图象，输出图象每个象素点的灰度值仅由对应的输入象素点的值决定。灰度值仅由对应的输入象素点的值决定。它常用于改变图象的灰它常用于改变图象的灰度范围及分布。度范围及分布。点运算不会改变图像内像素点之间的空间位置关点运算不会改变图像内像素点之间的空间位置关系。系。 点运算的应用对比度增强对比度增强 在一些数字图像中，技术人员所关注的特征可能仅占据整个灰度在一些数字图像中，技术人员所关注的特征可能仅占据整个灰度级非常小的一个范围。点运算可以扩展所关注部分的灰度信
99、息的对比级非常小的一个范围。点运算可以扩展所关注部分的灰度信息的对比度，使之占据可显示灰度级的更大部分。又称为对比度拉伸。度，使之占据可显示灰度级的更大部分。又称为对比度拉伸。 光度学标定光度学标定 点运算可消除图像传感器的非线性的影响。点运算可消除图像传感器的非线性的影响。显示标定显示标定 一些显示设备不能保持数字图像上像素的灰度值和显示屏幕上相一些显示设备不能保持数字图像上像素的灰度值和显示屏幕上相应点的亮度之间的线性关系。这一缺点可以通过点运算予以克服，即应点的亮度之间的线性关系。这一缺点可以通过点运算予以克服，即在图像显示之前，先设计合理的点运算关系，可将点运算和显示非线在图像显示之前
100、，先设计合理的点运算关系，可将点运算和显示非线性组合起来互互相抵消，以保持在显示图像时的线性关系。性组合起来互互相抵消，以保持在显示图像时的线性关系。 轮廓线轮廓线 点运算可为图像加上轮廓线。点运算可为图像加上轮廓线。线性点运算0255255f (x,y) = 255 - g(x,y)分段线性点运算将感兴趣的灰度范围线性扩展，相对抑制不感兴趣的灰度区域。将感兴趣的灰度范围线性扩展，相对抑制不感兴趣的灰度区域。图象直方图 直方图表明每一个灰度有多少个象素，横坐标是灰度级，纵坐标是该直方图表明每一个灰度有多少个象素，横坐标是灰度级，纵坐标是该灰度出现的个数或频率。灰度出现的个数或频率。直方图是多对
101、一的映射结果，即多个图像可以直方图是多对一的映射结果，即多个图像可以生成相同的直方图，因此直方图作为一阶统计特征未反映相邻点之间的生成相同的直方图，因此直方图作为一阶统计特征未反映相邻点之间的关系。但反映了图像的灰度散布范围等特征。关系。但反映了图像的灰度散布范围等特征。图象直方图1：积分灰度直方图可以得到图象的：积分灰度直方图可以得到图象的面积。面积。2：通过除以图象的面积来归一化灰：通过除以图象的面积来归一化灰度图象的概率密度函数（度图象的概率密度函数（PDF）3：对面积函数进行同样的归一化处：对面积函数进行同样的归一化处理可得到图象的累积分布函数理可得到图象的累积分布函数（CDF） 连续
102、灰度值直方图是阈值面积函数的导数的负值。连续灰度值直方图是阈值面积函数的导数的负值。综合光密度：综合光密度：综合光密度：综合光密度： 简单物体的面积和简单物体的面积和IOD可以通过图象的直方图求得可以通过图象的直方图求得,IOD是反映图象质量是反映图象质量的一种有用度量的一种有用度量。内部灰度的平均值等于综合光密度除以面积。内部灰度的平均值等于综合光密度除以面积。内部灰度的平均值等于综合光密度除以面积。内部灰度的平均值等于综合光密度除以面积。图象直方图直方图代数运算和几何运算代数运算是指对图像象素几何不变化，图像灰度级的加、减、乘和代数运算是指对图像象素几何不变化，图像灰度级的加、减、乘和除运
103、算。也就是对两幅输入图像进行点对点的加、减、乘和除计算除运算。也就是对两幅输入图像进行点对点的加、减、乘和除计算而得到输出图像的运算。而得到输出图像的运算。 与代数运算不同，几何运算可改变图像中各物体之间的空间关系。与代数运算不同，几何运算可改变图像中各物体之间的空间关系。常见的几何运算有平移、缩放和旋转。通过图像象素位置的变换，常见的几何运算有平移、缩放和旋转。通过图像象素位置的变换，运算后，直接确定该象素灰度的运算。运算后，直接确定该象素灰度的运算。代数运算代数运算+=加法运算加法运算的定义加法运算的定义 C(x,y) = A(x,y) + B(x,y)去除去除“叠加性叠加性”噪音噪音 对
104、于原图象对于原图象f(x,y), 噪音图象集噪音图象集 gi(x,y) = f(x,y) + hi (x,y) i =1,2,.M M个图象的均值定义为：个图象的均值定义为：g(x,y) = 1/M (g0(x,y)+g1(x,y)+ gM(x,y) 噪音噪音hi (x,y) 为互不相关，均值为为互不相关，均值为0时，图象均值将降低时，图象均值将降低噪音的影响。噪音的影响。生成图象叠加效果生成图象叠加效果对于两个图象对于两个图象f(x,y)和和h(x,y)的均值有：的均值有：g(x,y) = 1/2f(x,y) + 1/2h(x,y) 会得到二次曝光的效果。推广这个公式为：会得到二次曝光的效果。推广这个公式为：g(x,y) = f(x,y) + h(x,y)其中其中+= 1。 我们可以得到各种图象合成的效果，也可以我们可以得到各种图象合成的效果，也可以用于两张图片的衔接。用于两张图片的衔接。乘法运算和逻辑运算 = = = =平移yx
