第三章数字图象的表征 图象的表征 采样 量化 ·图象的数据结构 数字图象转换与输入设备 数字图象输出设备 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 1 第三章数字图象的表征 • 图象的表征 • 采样 • 量化 • 图象的数据结构 • 数字图象转换与输入设备 • 数字图象输出设备
3.1图象的表征 1.图象表示 为了对图象施以有效的处理,就要了解图象的内在特 性。同时,为了方便地处理图象,用适当的数字模型去 表征图象的特性也是十分必要的。在图象处理中常用的 数字表征法有两种,一种是确定性的,一种是统计性的。 用确定性的图象表征法可方便地研究图象的点的性质, 而用统计表征法可用统计平均参数反映图象的特性。 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 2 3.1图象的表征 1.图象表示 为了对图象施以有效的处理，就要了解图象的内在特 性。同时，为了方便地处理图象，用适当的数字模型去 表征图象的特性也是十分必要的。在图象处理中常用的 数字表征法有两种，一种是确定性的，一种是统计性的。 用确定性的图象表征法可方便地研究图象的点的性质， 而用统计表征法可用统计平均参数反映图象的特性
数学画连续图象 离散图象 照片 物体→图象可见图象图片图形 绘画 光学图象 不可见物理图象 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 3 不可见物理图象 光学图象 绘画 图形 照片 图片 可见图象 离散图象 连续图象 数学函数 物体→ 图象
当用数学方法描述一幅图象时,常着重考虑它的点的性 质。例如,一幅图象可以被看成是空间各个座标点上强度的 集合。它的最普遍的数学表达式为 I=f(x,y,z,λ,t) 其中,x、y、z是空间坐标, 入是波长, t是时间, I是图象点的光强度 对静态图象,t为常数 对单色图象,λ为常数。 对平面图象,z为常数 例如,对于静态平面单色图象,其数学表达式可以简化 为 I=f (x, y) 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 4 当用数学方法描述一幅图象时，常着重考虑它的点的性 质。例如，一幅图象可以被看成是空间各个座标点上强度的 集合。它的最普遍的数学表达式为 I=f(x,y,z,,t) 其中，x、y、z是空间坐标， 是波长， t是时间， I是图象点的光强度。 对静态图象，t为常数。 对单色图象，为常数。 对平面图象, z为常数。 例如，对于静态平面单色图象，其数学表达式可以简化 为： I=f(x,y)
上面式子所表示的图象是多种多样的,要想对图象信息 进行明确地分类也并非容易。只能就图象处理中常见的图 象信息加以简单地分类 在数字图象处理中所涉及到的是一些最普通类型的图象。 它们的突出特点是都具有特殊的统计特性,并且有专门的 应用。从这个基点出发可做如下比较明快的分类:TV型的 自然风景,这是一种常见的图象;空间摄影照片和地球资 源探测图片,这类图象构图不明显;电子显微镜照片和标 准显微镜照片,这是一类在冶金学、医学及石油探测等都 很感兴趣的一类照片;文本,这是指一些打印、印刷或手 写的记号图象;图样,它们通常就是简单地由线段和图形 构成的单色二值图象;专用图象,这一类图象大多是用特 殊技术得到的图象,例如,Ⅹ射线照片、红外热象、超声波 图象等等 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 5 上面式子所表示的图象是多种多样的，要想对图象信息 进行明确地分类也并非容易。只能就图象处理中常见的图 象信息加以简单地分类。 在数字图象处理中所涉及到的是一些最普通类型的图象。 它们的突出特点是都具有特殊的统计特性，并且有专门的 应用。从这个基点出发可做如下比较明快的分类：TV型的 自然风景，这是一种常见的图象；空间摄影照片和地球资 源探测图片，这类图象构图不明显；电子显微镜照片和标 准显微镜照片，这是一类在冶金学、医学及石油探测等都 很感兴趣的一类照片；文本，这是指一些打印、印刷或手 写的记号图象；图样，它们通常就是简单地由线段和图形 构成的单色二值图象；专用图象，这一类图象大多是用特 殊技术得到的图象，例如，X射线照片、红外热象、超声波 图象等等
2.图象数字表示 般的图象(即模拟图象)是不能直接用数字计算机 来处理的。为使图象能在数字计算机内进行处理,首先必 须将各类图象(如照片,图形,X光照片等等)转化为数 字图象 所谓将图象转化为数字图象或图象数字化,就是把图 象分割成如图所示的称为象素的小区域.每个象素的亮度 或灰度值用一个整数来表示 把图象分割成象素的方法可以是多种多样的,如图所 示。即每个象素所占小区域可以是正方形的,六角形的或 三角形的。与之相对应的象素所构成的点阵则分别为正方 形网格点阵、正三角形网格与正六角形点阵。上述各象素 分割方案中,正方形网格点阵是实际常用的。 对一个正方形点阵,若任一象素沿水平与垂直方向上与 相邻象素间距为1,则该象素沿斜线方向上的间距为 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 6 2.图象数字表示 一般的图象（即模拟图象）是不能直接用数字计算机 来处理的。为使图象能在数字计算机内进行处理，首先必 须将各类图象（如照片，图形，X光照片等等）转化为数 字图象。 所谓将图象转化为数字图象或图象数字化，就是把图 象分割成如图所示的称为象素的小区域．每个象素的亮度 或灰度值用一个整数来表示。 把图象分割成象素的方法可以是多种多样的，如图所 示。即每个象素所占小区域可以是正方形的，六角形的或 三角形的。与之相对应的象素所构成的点阵则分别为正方 形网格点阵、正三角形网格与正六角形点阵。上述各象素 分割方案中，正方形网格点阵是实际常用的。 对一个正方形点阵，若任一象素沿水平与垂直方向上与 相邻象素间距为1，则该象素沿斜线方向上的间距为
□■■■■■■■■I 物理图象 数字图象 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
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3.2采样 采样就是把在时间上和空间上连续的图象转换成为离 散的采样点(即象素)集的一种操作。由于图象是一种 维分布的信息,为要对它完成抽样操作,就需要先将 二维信号变为一维信号,再对一维信号完成采样。具体 做法是,先沿垂直方向,按一定间隔以上到下顺序地沿 水平方向直线扫描的方式,取出各水平行上浓淡(灰度) 值的一维扫描线。而后再对该一维扫描线信号按一定间 隔采样得到离散信号。即先沿垂直方向抽样,再沿水平 方向抽样两步完成采样操作。对于运动图象(即时间域 的连续图象),还需先在时间轴上采样,即先在时间轴 上采样,再沿画面垂直方向采样,最后再沿画面水平方 向上抽样这样三步完成采样操作。 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 8 3.2 采样 采样就是把在时间上和空间上连续的图象转换成为离 散的采样点（即象素）集的一种操作。由于图象是一种 二维分布的信息，为要对它完成抽样操作，就需要先将 二维信号变为一维信号，再对一维信号完成采样。具体 做法是，先沿垂直方向，按一定间隔以上到下顺序地沿 水平方向直线扫描的方式，取出各水平行上浓淡（灰度） 值的一维扫描线。而后再对该一维扫描线信号按一定间 隔采样得到离散信号。即先沿垂直方向抽样，再沿水平 方向抽样两步完成采样操作。对于运动图象（即时间域 的连续图象），还需先在时间轴上采样，即先在时间轴 上采样，再沿画面垂直方向采样，最后再沿画面水平方 向上抽样这样三步完成采样操作
若采样结果每行(即横向)象素为M个,每列(即纵向) 象素为N个,则整幅图象大小为M×N个象素。 在进行采样时,采样点间隔的选取是一个非常重要的问 题。它决定了采样后的图象忠实地反映原图象的程度。 或者说,采样间隔大小的选取要根据原图象中包含何种 程度的细微浓淡变化来确定。一般来说,图象中细节越 多,则抽样间隔应越小。根据一维采样定理,若一维信 号g(t)最大频率为o,若用T1/20为间隔进行抽样后,则 根据抽样结果g(i,T)i.-1,0,1.能完全恢复g(t)。 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 9 若采样结果每行（即横向）象素为M个，每列（即纵向） 象素为N个，则整幅图象大小为M×N个象素。 在进行采样时，采样点间隔的选取是一个非常重要的问 题。它决定了采样后的图象忠实地反映原图象的程度。 或者说，采样间隔大小的选取要根据原图象中包含何种 程度的细微浓淡变化来确定。一般来说，图象中细节越 多，则抽样间隔应越小。根据一维采样定理，若一维信 号g(t)最大频率为ω，若用T≤1/2ω为间隔进行抽样后，则 根据抽样结果g(i,T）i=…-1，0，1…能完全恢复g(t)
采样列 象素 ■■■■■■■■■ ■■■■■ 采样行 H ■■国■■■■ ■■■■■■ H ■■■■■ 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
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