第二章数字图像处理基础

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1、讲授内容：讲授内容：1. 1. 图像数字化、数字化参数对图像质量的影响、数字化图像数字化、数字化参数对图像质量的影响、数字化器的性能评价；器的性能评价；2. 2.图像灰度直方图的概念、性质和应用；图像灰度直方图的概念、性质和应用；3. 3.数字图像的类型数字图像的类型4. 4.图像文件格式图像文件格式5. 5. 5. 5.几种处理算法形式几种处理算法形式几种处理算法形式几种处理算法形式重点：重点：重点：重点：数字化、灰度直方图、图像文件格式数字化、灰度直方图、图像文件格式BMPBMP难点：难点：难点：难点：数字化、直方图、图像处理算法和形式结构数字化、直方图、图像处理算法和形式结构第二章 数字

2、图像处理的基础2021/8/21第二章 数字图像处理的基础主要内容：主要内容：1. 1.图像数字化图像数字化2. 2.数字图像的类型数字图像的类型3. 3.图像的格式图像的格式4. 4.图像灰度直方图图像灰度直方图5. 5.处理算法形式处理算法形式 2021/8/222.1 图像数字化概概念念：将将图图像像划划分分为为如如图图所所示示的的小小方方格格（象象元元），并并将将方方格格内内的的灰灰度度值值变变换换为为整整数数2021/8/23模拟图像：二维连续亮度函数模拟图像：二维连续亮度函数f(x,y);f(x,y);(x,y)(x,y)代表：代表：f(x,y)f(x,y)代表：代表：数字图像：二

3、维矩阵数字图像：二维矩阵g(i,j)g(i,j)；（i,j i,j）代表：）代表：f f（i,j i,j）代表：）代表：2.1 图像数字化图像上某点的空间位置图像上某点的空间位置（x，y）点处图像的灰度值）点处图像的灰度值数字图像上某像素所在的行列位置数字图像上某像素所在的行列位置像素点处的灰度值，整数像素点处的灰度值，整数2021/8/242.1 图像数字化 图像的数字化包括像的数字化包括采采样和和量化量化两个两个过程。程。2021/8/25 将空将空间上上连续的的图像像变换成离散点的操作称成离散点的操作称为采采样。采。采样间隔隔和采和采样孔径孔径的大小是两个很重要的参数。的大小是两个很重要

4、的参数。2.1 图像数字化2.1.12.1.12.1.12.1.1采样采样采样采样 采样孔径采样孔径2021/8/262.1.2 2.1.2 2.1.2 2.1.2 量化量化量化量化 模模拟图像像经过采采样后后，离离散散化化为像像素素。但但像像素素值（即即灰灰度度值）仍仍是是连续量量。把把采采样后后所所得得的的各各像像素素的的灰灰度度值转换为整整数的数的过程称程称为量化量化。（从模（从模拟量到离散量的量到离散量的转换）2021/8/27与量化有关的概念1.表示像素明暗程度的整数称为表示像素明暗程度的整数称为灰度级灰度级。（或灰度值、灰度）。（或灰度值、灰度）2.一幅数字图像中不同灰度级的个数称

5、为一幅数字图像中不同灰度级的个数称为灰度级数（灰度级数（G）。3.G=2g，g表示存储图像灰度级数所需的比特位数（表示存储图像灰度级数所需的比特位数（bit）。）。如：灰度级数如：灰度级数G=256，8比特量化，（比特量化，（0-255）或或=6比特的量化，可以满足视觉效果；比特的量化，可以满足视觉效果； 8比特量化比特量化4.均匀量化和非均匀量化均匀量化和非均匀量化一般使用均匀量化一般使用均匀量化2021/8/28256个灰度级的图像个灰度级的图像16个灰度级的图像个灰度级的图像64个灰度级的图像个灰度级的图像2021/8/29量化示意量化示意图（a） 量化；量化； (b) 量化量化为8 b

6、it 连续灰度值 量化值 (整数值)灰度标度 灰度量化Zi1ZiZi1qi1qi125525412812710(a)(b)2. 2. 2. 2.量化量化量化量化 2021/8/210数字图像根据灰度级数的差异，可分为：数字图像根据灰度级数的差异，可分为：二值图像、灰度图像和彩色图像二值图像、灰度图像和彩色图像二值图像：二值图像：灰度值只有灰度值只有0 0和和1 1两种，没有过渡值两种，没有过渡值灰度图像：灰度级数大于灰度图像：灰度级数大于2 2，没有彩色信息。，没有彩色信息。2021/8/211彩色图像：红绿蓝三分量（彩色图像：红绿蓝三分量（R R、G G、B B）构成的图）构成的图像像, ,

7、每个像素包含三个分量的灰度值。每个像素包含三个分量的灰度值。2021/8/2122.1.3 2.1.3 采样与量化参数的选择采样与量化参数的选择 采采样样间间隔隔：影影响响着着图图像像细细节节的的再再现现程程度度，反反映映数数字字化化后后的的图图像像呈呈现现何何种种的的细细微微程程度度。采采样样间间隔隔越越大大，图图像像的的像像素素数数越越少少，空空间间分分辨辨率率低低，质质量量差差。严严重重出出现现像像素素块块状状的的棋棋盘盘效应；采样间隔越小，效应；采样间隔越小， 量量化化级级数数：影影响响图图像像信信息息的的可可分分辨辨程程度度。量量化化等等级级越越多，图像层次越丰富，灰度分辨率越高，质

8、量越好；反之多，图像层次越丰富，灰度分辨率越高，质量越好；反之 2.1 图像数字化2021/8/213不同采不同采样点数点数对图像像质量的影响量的影响2021/8/214不同量化不同量化级别对图像像质量的影响量的影响2021/8/215 1. 1.采样点数越多，图像质量越好，但占空间大。采样点数越多，图像质量越好，但占空间大。 2. 2.当图像的采样点数一定时，量化级数越多，图像质当图像的采样点数一定时，量化级数越多，图像质 量越好。量越好。 对一幅图像，当量化级数对一幅图像，当量化级数g一定时，采样点数一定时，采样点数MN对图像质量有着显著的影响。如图对图像质量有着显著的影响。如图2-4所示

9、，采所示，采样点数越多，图像质量越好；样点数越多，图像质量越好； 当采样点数减少时，当采样点数减少时，图上的块状效应就逐渐明显。同理，图上的块状效应就逐渐明显。同理， 当图像的采样当图像的采样点数一定时，采用不同量化级数的图像质量也不一点数一定时，采用不同量化级数的图像质量也不一样。如图样。如图2-5所示，量化级数越多，图像质量越好，所示，量化级数越多，图像质量越好，当量化级数越少时，图像质量越差，量化级数最小当量化级数越少时，图像质量越差，量化级数最小的极端情况就是二值图像，的极端情况就是二值图像， 图像出现假轮廓。图像出现假轮廓。 在少数情况下，当限定图像大小时，减少灰度在少数情况下，当限

10、定图像大小时，减少灰度级能够改善图像质量，主要在于提高图像的对比度。级能够改善图像质量，主要在于提高图像的对比度。比如：在对细节丰富的图像进行数字化时。比如：在对细节丰富的图像进行数字化时。一些实验结论：一些实验结论：2021/8/216当当限限定定数数字字图图像像的的大大小小时时, 为为了了得得到到质质量量较较好好的的图像可采用如下原则：图像可采用如下原则： （1） 对对缓缓变变的的图图像像， 应应该该细细量量化化， 粗粗采采样样， 以以避避免免假轮廓。假轮廓。 （2） 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， 以以避避免模糊（混叠）。免模糊（混叠）。图像的数据

11、量计算：图像的数据量计算： b=M*N*g（bit），），B=M*N*g/8（字节）（字节） M*N是采样点数，是采样点数，g是量化级数是量化级数一幅一幅10241024* *10241024大小的图像，灰度级数大小的图像，灰度级数256256，数据量有多大？，数据量有多大？2021/8/217图像的质量图像的质量亮度亮度对比度对比度主题内容的大小主题内容的大小细微层次细微层次颜色饱和度颜色饱和度2021/8/218图像的质量：清晰度降低亮度降低亮度2021/8/219图像的质量图像的质量对比度：是指一幅图象中灰度反差的大小对比度：是指一幅图象中灰度反差的大小 对比度对比度 = = 最大亮度最

12、大亮度 / / 最小亮度。最小亮度。2021/8/220图像的质量：清晰度缩小尺寸缩小尺寸2021/8/221图像的质量：清晰度降低对比度降低对比度2021/8/222图像的质量：清晰度减少细微层次减少细微层次2021/8/223图像的质量：清晰度降低饱和度降低饱和度2021/8/2241. 1. 图像数字化器图像数字化器( (如：如：数码相机、胶片扫描仪数码相机、胶片扫描仪) )的组成的组成 (1) 采采样孔孔：使使图像像数数字字化化器器能能不不受受图像像其其他他部部分分的的影影响响，而在整幅而在整幅图像中像中扫描特定的独立像素描特定的独立像素单元；元； (2) 扫描描器器件件：使使采采样孔

13、孔以以预先先确确定定的的方方式式在在图像像上上移移动，按照按照顺序依次序依次扫描描图像的每一个像素；像的每一个像素； (3) 光光传感器感器：测量每一像素的亮度，将光亮度量每一像素的亮度，将光亮度转化化为电流或流或电压信号；信号；(4) 量化器量化器：将将传感器感器输出的出的连续值转化化为整数整数值；(5) 输出存出存储装置装置：将量化的灰度将量化的灰度值以适当的格式存以适当的格式存储。2.1.4 2.1.4 图像数字化设备（数字化器）图像数字化设备（数字化器） 2021/8/225 2. 2. 图像数字化器的性能图像数字化器的性能（1）分辨率分辨率：单位尺寸能位尺寸能够采采样的像素数，由采的

14、像素数，由采样孔孔的大小和像素的大小和像素间距的大小决定；距的大小决定；（2）灰度灰度级：量化：量化为多少等多少等级；（3）图像大小像大小：允：允许输入入图像的大小；像的大小；（4）扫描速度描速度：采：采样数据的数据的传输速度；速度；（5）噪声噪声：数字化器的噪声水平。：数字化器的噪声水平。（6）线性度性度：线性度是指性度是指对光光强进行数字化行数字化时，灰度，灰度正比于正比于图像亮度的像亮度的实际精确程度。精确程度。2021/8/226 静静态图像可分像可分为矢量矢量图和和位位图（栅格格图像）像）。2.2 数字图像的类型2.2.1矢量图矢量图 （1）矢量图的表示方法）矢量图的表示方法 是是用

15、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。这这种种方方法法的的本本质质是用数学是用数学(更准确地说是几何学更准确地说是几何学)公式描述一幅图像。公式描述一幅图像。2021/8/227 （2） 矢量图的优点矢量图的优点：A、它的文件数据量很小；、它的文件数据量很小；B、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小了多少次，图像总是以显示设备允许的最大清晰度显示。缩小了多少次，图像总是以显示设备允许的最大清晰度显示。（3）矢量图的缺点：）矢量图的缺点：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，绘绘出出来

16、来的的图像不是很逼真，同时也不易在不同的软件间交换文件。图像不是很逼真，同时也不易在不同的软件间交换文件。2021/8/2282.2.2 位图位图 位位图（点点位位图）的的基基本本构构图单位位是是像像素素。位位图是是通通过许多多像像素素点点表表示示一一幅幅图像像，每每个个像像素素具具有有颜色色属属性性和和位位置置属属性性。包包含含不不同同色色彩彩信信息息的的像像素素的的矩矩阵组合合构构成成了了千千变万万化化的的图像像。位位图可可以以从从传统的的相相片片、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到。得到。 位图又可以分成如下四种：位图又可以分成如下四种：二值图像（二值图像（

17、binary image)、灰度图像、灰度图像(gray-scaleimage)、索引颜色图像、索引颜色图像(indexcolorimage)和真彩色图像（和真彩色图像（truecolorimage）。）。2.2 数字图像的类型2021/8/229 1.二值图像二值图像 只有黑白两种颜色。2021/8/230 2.灰度图像灰度图像 在灰度图像中，像素灰度级一般用8 bit表示，所以每个 像 素 都 是 介 于 黑 色 （ 0） 和 白 色 （ 255） 之 间 的256（28=256）种灰度中的一种。2021/8/231行（行（x）列（列（y）2021/8/232 3. 真彩色真彩色图像像“真

18、彩色真彩色”是是RGB颜色的另一种叫法。色的另一种叫法。在真彩色在真彩色图像中，每一个像素由像中，每一个像素由红、绿和和蓝三个三个字字节组成，成， 每个字每个字节为8bit，表示，表示0到到255之之间的不的不同的亮度同的亮度值，这三个字三个字节组合可以合可以产生生1670万种不同万种不同的的颜色。色。 2021/8/2332021/8/234 4 . 索引索引图像像颜色色预先定先定义的（索引的（索引颜色）。色）。索引索引颜色的色的图像最多只能像最多只能显示示256种种颜色。色。 因此，一个像素占因此，一个像素占8bit，而，而这8bit的的值不是不是颜色色值，而是而是颜色表中的索引色表中的索

19、引值，根据索引，根据索引值在在颜色表中找到最色表中找到最终的的RGB颜色色值。2021/8/2352.2 数字图像的类型各种类型位图数据在各种类型位图数据在MatlabMatlab中的表示方式中的表示方式灰度图像：灰度图像：m*nm*n的二维矩阵的二维矩阵真彩色图像：真彩色图像： m*n m*n* *3 3的三维矩阵的三维矩阵索引图像：索引图像：x x：二维矩阵：二维矩阵 map map：颜色表：颜色表2021/8/236位位图的有关的有关术语采采样点点（Sample）像素（像素（Pixel）(可大可小）可大可小）2021/8/237图像分辨率：像分辨率：每英寸每英寸图像含有的点或像素个数（像

20、含有的点或像素个数（dpi）分辨率越高，分辨率越高，图像像细节越清晰，但文件尺寸大，越清晰，但文件尺寸大，处理的理的时间长，对设备的要求高。的要求高。位位图的有关的有关术语2021/8/238打印机分辨率：打印机分辨率：打印打印图像像时每英寸的点数每英寸的点数(dpi)激光打印机的分辨率可达激光打印机的分辨率可达6001200dpi。 位位图的有关的有关术语2021/8/239屏幕分辨率：屏幕分辨率：每每单位位长度度显示的像素或点的数量示的像素或点的数量（dpi）屏幕分辨率取决于屏幕分辨率取决于显示器的大小及其像素示器的大小及其像素设置。置。屏幕分辨率由屏幕分辨率由计算机的算机的显示卡决定示卡

21、决定位位图的有关的有关术语2021/8/240 一般一般扫描描仪提供的方式是水平分辨率要比垂直分辨率高。提供的方式是水平分辨率要比垂直分辨率高。台式台式扫描描仪的分辨率可以分的分辨率可以分为光学分辨率和光学分辨率和输出分辨率。出分辨率。扫描描仪分辨率：分辨率：扫描描图像像时每英寸的每英寸的样点数点数(dpi)扫描描仪硬件所真正硬件所真正扫描到的描到的图像分辨率。光学分辨率可像分辨率。光学分辨率可达达8001200 dpi以上。以上。输出分辨率是通出分辨率是通过软件件强化以及化以及内插内插补点之后点之后产生的分辨率，大生的分辨率，大约为光学分辨率的光学分辨率的34倍。倍。位位图的有关的有关术语2

22、021/8/241图像格式的共同特征：图像格式的共同特征：描述图像的高、宽及各种物理特征的数据。描述图像的高、宽及各种物理特征的数据。彩色定义。每点彩色定义。每点bitbit数。数。描述图像的位图数据体。描述图像的位图数据体。 文件头文件头 位图数据位图数据2.3 2.3 图像文件的格式图像文件的格式2021/8/2422.3.1 BMP2.3.1 BMP（BitMap Picture) BitMap Picture) 文件格式文件格式 位位图文件文件头：文件：文件类型、大小等信息。型、大小等信息。位位图信息信息头：图像的高度、像的高度、宽度、大小等信息。度、大小等信息。位位图数据数据：每个像

23、素的：每个像素的颜色。色。2.3 2.3 图像文件的格式图像文件的格式2021/8/243位位图文件文件头，共占，共占14个字个字节文件文件类型型2个字个字节BM文件大小文件大小4个字个字节保留保留4个字个字节位位图第一个像素第一个像素的偏移量，的偏移量，4 4个字个字节1 3 7 112021/8/2442021/8/245位位图信息信息头，共占，共占40个字个字节位位图信息信息头长度度(40)位位图面数面数(=1)图像的像的宽度度15 19 23 27图像的高度像的高度每个像素每个像素所占的位数所占的位数位位图水平分水平分辩率率 是否是否压缩（未（未压缩=0）29 31 35 39图像的大

24、小像的大小位位图垂直分垂直分辩率率位位图使用的使用的颜色数色数43 47 51 位位图使用的重要使用的重要的的颜色数色数2021/8/2462021/8/247位位图数据数据BGRBGRBGRBGR.最后一行最后一行第一列像素第一列像素的的颜色色值. .最后一行最后一行第二列像素第二列像素的的颜色色值. .BGRBGRBGRBGR.倒数第二行倒数第二行第一列像素第一列像素的的颜色色值. .倒数第二行倒数第二行第二列像素第二列像素的的颜色色值. .每一行每一行总字字节数是数是4的倍数的倍数.2021/8/248文件说明文件说明属性属性所占字节数所占字节数起始字节起始字节说明说明位图文件头位图文件

25、头bfType21文件类型（文件类型（“BM”）bfSize43文件大小文件大小bf127保留保留bf229保留保留bfOffBits411第一个位图数数的偏移量第一个位图数数的偏移量文件信息头文件信息头biSize415文件信息头的长度文件信息头的长度biWidth419位图的宽度（单位是象素）位图的宽度（单位是象素）biHeight423位图的高度（单位是象素）位图的高度（单位是象素）biPlanes227位平面数（位平面数（=1）biBitCount229每个象素所占位数（每个象素所占位数（=24）biCompression431是否压缩（未压缩是否压缩（未压缩=0）biSizeimag

26、e435图像的大小图像的大小biXPelsPerMeter439位图水平分辩率位图水平分辩率biYPelsPerMeter 443位图垂直分辩率位图垂直分辩率biClrUsed447位图使用的颜色数位图使用的颜色数biClrImportant451位图使用的重要的颜色数位图使用的重要的颜色数位图数据位图数据每个象素占三个字节（每个象素占三个字节（RGB），数据的第一行是屏幕的最后一行上。），数据的第一行是屏幕的最后一行上。数据的每一行像素所占字节数目是数据的每一行像素所占字节数目是4的倍数。的倍数。BMP图像文件格式像文件格式 2021/8/2491. TIF图像文件格式像文件格式 标记图像文

27、件格式像文件格式TIF (Tag Image File Format)， 图像文件格式最复像文件格式最复杂，考，考虑了了扩展性、展性、 方便性和方便性和 可修改性，是目前流行的可修改性，是目前流行的图像文件交像文件交换标准之一。准之一。2.3.2 其他文件格式其他文件格式2021/8/250 2. GIF图像文件格式像文件格式图形交形交换文件格式文件格式GIF（Graphics Interchange Format),目的是在不同的系目的是在不同的系统平台上平台上交流、交流、传输图像。像。它是在它是在Web及其他及其他联机服机服务上常用的一种文件格式，上常用的一种文件格式，图像最大不能超像最大

28、不能超过64 M，颜色最多色最多为256色。色。GIF图像文件采取像文件采取LZW压缩算法，存算法，存储效率高。效率高。GIF主要是主要是为数据流而数据流而设计的一种的一种传输格式，格式，而不是作而不是作为文件的存文件的存储格式。格式。2021/8/251 3. PCX文件文件PCX文件格式是最早使用的文件格式是最早使用的图像文件格式之一，像文件格式之一， 各种各种扫描描仪扫描得到的描得到的图像几乎都能保存成像几乎都能保存成PCX格式。格式。结构构较简单，存取速度快，存取速度快，压缩比适中。比适中。2021/8/252 4. JPEG图像格式像格式联合合图像像专家家组JPEG(Joint Ph

29、otographers Experts Group)是第一个国是第一个国际数字数字图像像压缩标准，主要是准，主要是为了解决了解决专业摄影影师所遇到的所遇到的图像信息像信息过于于庞大的大的问题。JPEG有有较高的高的压缩比和比和良好的良好的图像像质量，使得它广泛量，使得它广泛应用于多媒体和网用于多媒体和网络程序中。程序中。JPEG和和GIF成成为HTML语法法选用的用的图像格式。像格式。JPEG 通通过有有选择地减少数据来地减少数据来压缩文件大小，文件大小，会弃用数据，故会弃用数据，故JPEG 压缩为有有损压缩。2021/8/253遥感图像常用格式遥感图像常用格式主要是二进制格式文件。常用的遥感

30、图像存储格式有：主要是二进制格式文件。常用的遥感图像存储格式有：通用格式通用格式BSQ：先按照波段分块，再按行列顺序排列：先按照波段分块，再按行列顺序排列BIL：先按行分块，再按波段顺序排列：先按行分块，再按波段顺序排列BIP：按列分块，再按波段顺序排列：按列分块，再按波段顺序排列特殊格式特殊格式HDF：美国：美国NCSATIFF：通用性强，应用最广：通用性强，应用最广GEOTIFF：添加地理信息标签：添加地理信息标签2021/8/2542021/8/2552.4 图像灰度直方图 在数字图像处理中，灰度直方图是在数字图像处理中，灰度直方图是最简单且最有用的工具，可以说，对最简单且最有用的工具，

31、可以说，对图像的分析和处理方法，绝大多数都图像的分析和处理方法，绝大多数都离不开直方图。离不开直方图。 2021/8/2562.4.1 2.4.1 概念概念灰度直方图反映的是一幅图像中各个灰度级像素出现灰度直方图反映的是一幅图像中各个灰度级像素出现的频率。的频率。2.4 图像灰度直方图横坐标：灰度级横坐标：灰度级 i i纵坐标：具有该灰度级纵坐标：具有该灰度级的像素出现的频率的像素出现的频率2021/8/2570123001200013210灰度级像素数频率077/16144/16233/16322/1601237/16ivi2021/8/258练习：绘制图像灰度直方图012340012300

32、0123210614053讨论:直方图形状与图像亮度之间的关系?直方图形状与图像对比度之间的关系?2021/8/259较亮图象的直方图 vii2021/8/260较暗图象的直方图 vii2021/8/261对比度较高图象的直方图 P (r k) r k2021/8/262对比度较低图象的直方图 P (r k) r k2021/8/263灰度图的灰度直方图2021/8/264彩色图的灰度直方图彩色图的灰度直方图2021/8/2652.4 图像灰度直方图2.4.2 灰度直方图的性质 （一） 直方图是一幅图像中各像素灰度值出现次数（或频数）的统计结果，它只反映该图像中不同灰度值出现的次数（或频数），

33、而未反映某一灰度值像素所在位置。 （二）任一幅图像，都能惟一地确定出一幅与它对应的直方图， 但不同的图像，可能有相同的直方图。2021/8/266 直方图:对应的图像:2.4.2 灰度直方图的性质2021/8/267（三）由于直方图是对具有相同灰度值的像素统计得到的， 因此，一幅图像各子区的直方图之和就等于全图的直方图。2.4 图像灰度直方图2.4.2 灰度直方图的性质2021/8/2682.4 图像灰度直方图2.4.3 灰度直方图的应用举例 （一）用于判断图像量化是否恰当：直方图给出了一个简单可见的指示，用来判断一幅图象是否合理的利用了全部被允许的灰度级范围。一般一幅图应该利用全部或几乎全部

34、可能的灰度级，否则等于增加了量化间隔。丢失的信息将不能恢复。2021/8/269 2.4图像灰度直方图 (a) (a) 恰当量化恰当量化 (b)(b)未能有效利用动态范围未能有效利用动态范围 (c)(c)超过了动态范围超过了动态范围 (a) (b)(c)2021/8/270l 观察直方图可以看观察直方图可以看出不合适的数字化出不合适的数字化2021/8/2712.4 图像灰度直方图（二）直方图的形状和位置反映图像的质量。（二）直方图的形状和位置反映图像的质量。（亮度、对比度的不同）（亮度、对比度的不同）2.4.3 灰度直方图的应用举例2021/8/272四个基本的图像四个基本的图像类型和对应的

35、直类型和对应的直方图方图暗亮低对比度高对比度2021/8/2732.4 图像灰度直方图（三）（三）边界阈值选取：假设某图象的灰度直方图具有二峰性，则表明这个图象的较亮的区域和较暗的区域可以较好地分离，取这一点为阈值点，可以得到好的二值处理的效果。2.4.3 灰度直方图的应用举例2021/8/274 2.4 2.4 图像灰度直方图图像灰度直方图2021/8/275选取146为阈值的二值化2021/8/276 2.4 2.4 图像灰度直方图图像灰度直方图基于灰度直方图基于灰度直方图的图像增强的图像增强直方图均衡化直方图均衡化直方图规定化直方图规定化2.4.3 灰度直方图的应用举例四均匀分布均匀分布

36、特定直方图分布特定直方图分布2021/8/277 直直方图均衡化方图均衡化均衡化前后直方图比较2021/8/2782021/8/2792021/8/280原始图像原始图像原始图像原始图像规定直方图规定直方图规定直方图规定直方图规定化后直方图规定化后直方图规定化后直方图规定化后直方图规定化后的图像规定化后的图像规定化后的图像规定化后的图像 2.4 图像灰度直方图图像灰度直方图2021/8/281当物体部分的灰度值比其它部分灰度值大时，可利用直方图统计图像中物体的面积。 A= 式中n为图像像素总数， vi是图像灰度级为i的像素出现的频率。 2.4 2.4 图像灰度直方图图像灰度直方图2.4.3 灰

37、度直方图的应用2021/8/282计算图像信息量H（熵） Pi是图像灰度级为i的像素出现的频率，图像的灰度范围在0，L-1。 2.4 图像灰度直方图图像灰度直方图2.4.3 灰度直方图的应用2021/8/283直方图小结直方图小结直方图是各像素灰度值出现次数（或频数）直方图是各像素灰度值出现次数（或频数）的统计结果，丢失像素的空间位置信息的统计结果，丢失像素的空间位置信息观察直方图可以指出不合适的数字化。观察直方图可以指出不合适的数字化。简单物体的面积简单物体的面积IODIOD可以通过图象的直方图可以通过图象的直方图来求得。来求得。直方图的形状和位置与图象的质量有关直方图的形状和位置与图象的质

38、量有关2021/8/284 2.5 2.5 图像处理算法的形式图像处理算法的形式 一一. . 图像处理基本功能的形式图像处理基本功能的形式 按图像处理的输出形式，图像处理的基本功能可分为三种形式。 1 单幅图像 单幅图像 ,如图(a). 2 多幅图像 单幅图像, 如图(b). 3 单（或多）幅图像 数字或符号等。2021/8/285 二二. .图像处理的几种具体算法形式图像处理的几种具体算法形式 1.局部处理 对于任一像素（i，j），把像素的集合（i+p,j+q），p、q取任意整数叫做该像素的邻域邻域， N(i,j) 2.5 2.5 图像处理算法的形式图像处理算法的形式 2021/8/2862

39、.5 图像处理的算法形式（1 1）p p的的4 4邻域邻域 坐标为坐标为(x,y)(x,y)的像素的像素p p有有4 4个水平和垂直的相邻像素，坐个水平和垂直的相邻像素，坐标分别为标分别为: (x+1, y), (x-1, y), (x, y+1), (x, y-1): (x+1, y), (x-1, y), (x, y+1), (x, y-1)，这个像素集称，这个像素集称为为p p的的4 4邻域，用邻域，用N N4 4(p)(p)表示。表示。2021/8/287 （2）p的的4个对角邻像素个对角邻像素 坐标分别为: (x+1, y+1), (x-1, y+1), (x-1, y-1), (x

40、+1, y-1)，用N D(p)表示。 （3）p的的8邻域邻域 N4(p)+ N D(p) 。2021/8/288 随堂练习：随堂练习： 4邻域、对角邻域、邻域、对角邻域、8邻域邻域2021/8/289 在对输入图像处理时，计算某一输出像素JP(i,j)值由输入图像IP（i,j）像素的小邻域N(i,j)中的像素值确定。这种处理称为局部处局部处理理，或者称邻域处理邻域处理。局部处理的计算表达式为 2.5 2.5 图像处理算法的形式图像处理算法的形式 在局部处理中，当邻域N(i,j)仅包含IP(i,j)像素时的处理称为点处理点处理。点处理的计算表达式为： 2021/8/290（m, nm, n）f

41、 f（m, nm, n）模板（卷积子）模板（卷积子）空间域移动平滑、锐化（邻域处理）2021/8/291对比度变换（点处理）2021/8/292 在局部处理中，输出像素JP(i,j)的值取决于输入图像大范围或全部像素的值，这种处理称为大局处理。其计算表达式为： 2.5 2.5 图像处理算法的形式图像处理算法的形式 2021/8/2932.迭代处理 反复对图像进行某种运算直至满足给定的条件，从而得到输出图像的处理形式称为迭代处理迭代处理。下图为图像的细化处理过程。 2.5 2.5 图像处理算法的形式图像处理算法的形式 2021/8/2943.3.跟踪处理跟踪处理 选择满足适当条件的像素作为起始像

42、素，检查输入图像和已得到的输出结果，求出下一步应该处理的像素，进行规定的处理，然后决定是继续处理下面的像素，还是终止处理。这种处理形式称为跟跟踪处理踪处理。 2.5 2.5 图像处理算法的形式图像处理算法的形式 2021/8/2955.窗口处理和模板处理 单独对图像中选定的矩形区域内的像素进行处理的方式叫做窗口处理窗口处理。 单独对图像中选定的任意形状任意形状的像素进行处理的方式叫做模板处理模板处理。 2.5 2.5 图像处理算法的形式图像处理算法的形式 2021/8/296作业：1.1.连续图像连续图像f(x,y)f(x,y)与数字图像与数字图像g(i,j)g(i,j)中各量的含义是中各量的

43、含义是什么？它们有何联系和区别？什么？它们有何联系和区别？2.2.统计并绘出下面图像的灰度直方图。统计并绘出下面图像的灰度直方图。01321321057625671606163426753565322726162650275012321212312312212021/8/297第二章 习题1.1.什么是图像对比度？什么是图像对比度？2.2.图图像像数数字字化化包包括括哪哪两两个个过过程程？数数字字化化参参数数对对数数字字化化图图像质量有何影响？像质量有何影响？3.3.数字化设备由哪几部分组成？数字化设备由哪几部分组成？ 4.4.什么是灰度直方图？有哪些应用？什么是灰度直方图？有哪些应用？5.5

44、. 从灰度直方图你能获得图像的哪些信息？从灰度直方图你能获得图像的哪些信息？6.6.图像熵与图像直方图有何关系？图像熵与图像直方图有何关系？7.7.什么是点处理？什么是局部处理？什么是点处理？什么是局部处理？8.8.画图说明什么是画图说明什么是4 4邻域和邻域和8 8邻域？邻域？2021/8/298第二章 习题9. 9.数字图像有哪些类型？位图又包括什么类型？数字图像有哪些类型？位图又包括什么类型？10.10.常用的数字图像格式有哪几种？常用的数字图像格式有哪几种？BMPBMP格式包括哪几格式包括哪几部分？部分？2021/8/299Matlab支持的图像类型和图像格式格式格式数据类型数据类型说明说明Jpg或jpeg灰度图像8bit、12bit真彩色图像24bit、36bit灰度图像8bit、12bit、16bitpng灰度图像1bit、2bit、4bit、8、16真彩色图像24bit、36bit索引图像8bit、16bitgif1-8bittif或tiff灰度图像真彩色图像索引图像2021/8/2100部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！