数字图像处理笔记

第二章、数字图像处理基础

一、人眼视觉特性

1、光与电磁波谱

可见光谱：380nm~780nm

2、人类视觉基础

人眼的空间分辨能力为1‘

灰度分辨能力大约为64级

视频特性：>15帧/s，连贯的感觉

二、图像感知与获取

传感器：

胶片（化学反应）；

电荷耦合器件CCD（将光能转化为电荷，并将转化得到的电荷进行存储）；

CMOS金属-氧化物-半导体。CMOS传感器中，每个像素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。

三、图像的数字化

-将模拟图像经过离散化后，得到数字表示的图像

-采样定理：采样频率≥2*图像的频带

-灰度级：表示象素明暗程度的整数量称为灰度级。

假定图像尺寸为M、N，每个像素所具有的离散灰度级数为G，G=2²，那么存储这幅图像所需的位数是：

b=M*N*k             bit

所需的字节数：

                                                 Byte=M*N*k/8      Byte

四、像素间的基本关系

-图像由像素组成，像素在图像空间上按规律排列，相互之间有一定的联系。

1、像素的邻域与邻接

邻域：在一定意义下，与某一像素相邻的像素的集合。

-三种邻域：N₄(P)，N_D(P)，N₈(P)。

像素邻接：空间上相邻，且像素灰度值相似（满足灰度相似准则）。

-三种邻接：

假设V为灰度值集合。

-4—邻接

       2个像素p和q在v中取值；

       且q在N₄(P)中。

-8—邻接

       2个像素p和q在v中取值；

       且q在N₈(P)中。

-m—邻接（混合邻接）

       2个像素p和q在v中取值，且满足下列条件之一：

（1）     q在N₄(P)中

（2）     q在N_D(P)中且集合N₄(P) ∩N₄(q)是空集

m-邻接的实质：当像素间同时存在4-邻接和8-邻接时，优先采用4-邻接，屏蔽两个和同一像素间存在4-邻接的像素之间的8-邻接。

2、连通性

反应两个像素间的空间关系。

连通：连通路上的所有像素灰度值满足相似准则。

种类：4-连通；

         8-连通

         m-连通     

3、距离度量

-距离

       -定义：对于像素p(x,y)，q(s,t)和z(u,v)，如果：

              (a) D(p,q)≥0 [D(p,q)=0,当且仅当p=q];

              (b) D(p,q)=D(q,p);

              (c) D(p,z)≤D(p,q)+D(q,z).

              则D是距离函数或度量。