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第一章数字图像处理基础


:一个2D数字化采样值的方形阵列,只有数字图像才能用计算机处理
以相等间隔采样的方形格栅模式(光栅)
以等幅度间隔量化
:
图像数字化,以便于图像的传输、打印和存储
图像的增强和复原,改善图像质量
图像的分割和描述,获得图像的信息
大量图像的高速处理
三维及更高维图像数据的测量和显示(如遥感图像和各种内脏器官及血管形状的测量与显示)

图像处理是指为了能更好地观察图像或其他目的而产生一个修改了的图像
图像分析把图像转换成某种非图像的形式,诸如目标的数量、类型、尺寸等
:Human Vision System, HVS
在视网膜中存在三种基本类型的视锥细胞。这些视锥细胞具有不同的吸收特征,该特征是波长的函数,在光谱的红、绿和蓝区域具有峰值吸收。存在三种视锥细胞,这为彩色视觉的三原色理论提供了生理机能的基础。
马赫效应:在亮度突变处,视觉的主观感受出现虚幻的亮或暗的条纹。因Mach效应而对人眼所见景物有增强其轮廓的作用。
侧抑制与侧激励:在某个神经元受到刺激而产生兴奋时,再刺激相近的神经元,则后者所发生的兴奋对前者产生的抑制作用。
临界闪烁融合频率CFF(Critical Flicker Fusion Frequency):对于闪烁的光源,当闪烁频率增大到某一数值的时候,就能感觉到它是连续光源,这种现象叫闪烁融合,这时的频率叫闪烁融合频率。
人眼视觉暂留效应:-。
Jastrow 错觉同心圆错觉 Muler-Lyer 错觉
对比效应:一方使另一方向自己相反性质或程度方向变化的效果
诱导效应:有多个对象时,一方对另一方、量多者对量少者(或者相反)施加影响而产生的知觉。
同时对比:相同亮度的目标物(方块)放在不同亮度的背景上,给人眼的亮度感觉是不同的。这种效应是由背景的不同引起的。
视觉暂留现象
HVS模型:波长敏感接收器的输出馈入到一种代表人眼光学部分的低通线性系统H1,后面跟随着一个表示视杆或视锥细胞的非线性强度响应的一个单调非线性系统,接着横向抑制过程通过一个具有带通响应的线性系统H2来描述,而人眼神经暂存响应限制引起的延迟和滞后则由一个线性时间传递函数H3来模型化。
图像获取
扫描仪:扫描仪就是能够把照片、图画以及写在纸上的原稿等二维图像分解成一维像素串,并将像素的光信号转换为电信号的装置。每个像素由光信号变换为电信号的过程称为光电变换。传真机和电子式复印机的输入,与图形扫描仪同样,都利用扫描和光电变换。
相机:相机是目前应用领域和应用范围最广的图像获取手段。D和CMOS两种图像传感器。基本成像过程都包括光电转换、电荷收集、信号转换与输出等步骤。现在的数码相机通常都可拍摄静止图片和运动视频
图像获取:根据成像原理和方法的不同,可分成数字图像(例如数码照片、CT图像)和模拟图像(例如TV图像和X光片);本节主要讨论模拟图像输入到计算机中的图像获取技术

一个量化采样值的 2D方形阵列
什么是数字化? 把图像从其原来的形式转换成数字形式
什么是图像的数字形式?
0-D 1-D 2-D
?假设模拟图像f(x,y)的f表示灰度,其数值称作灰度值。
采样:是从连续空间(x,y)中获取灰度值f的样本的操作。
量化:将样本的灰度由实数向整数进行变换表达的操作(模数转换)
扫描:实际进行采样、量化的顺序和方法。(图像内像素位置的寻址)
:
采样格子间隔越小,图像就越清晰;缩小采样间隔,图像尺寸在变大的同时数据量也将迅速增加。采样定理。
采样图像的频谱是原始连续图像频谱在空间域上的无限重复,周期为: 1/⊿x(u方向), 1/⊿y (v方向)
采样图像失真:当采样间隔大于奈奎斯特间隔(Δx>(1/(2ξmax))时,由于比1/2采样频率高的频率成分折返混入低频域,所以称作折叠噪声(folding noise)。
由于在与原本存在的频率不同的频率中混叠(alias)产生该信号,该现象称为图像失真或混叠现象(aliasing)。
对于具有周期性构造的图像,在用与该周期性构造具有一定几何关系的采样格子进行采样时,将会产生波纹图案(moire pattern)或莫尔条纹(moire fringes)。如图所示的图例中,可以看到原本图像中不存在的墙壁面的周期性条纹。
量化:采样后得到的图像样本值,仍为连续值。在分级量化中,提取样本的连续值变换为离散值。分级量化的数值一般称作量化级,在图像数字化处理中也称为灰度级或像素值。
由于计算机使用二进