第二章圖像技術(shù)基礎(chǔ)ppt課件

1、沈陽工業(yè)大學(xué)沈陽工業(yè)大學(xué)第二章第二章 圖像技術(shù)根底圖像技術(shù)根底v主題1:黑白圖像描畫方法v主題2:灰度圖像描畫方法v主題3:彩色圖像描畫方法v主題4:圖像的矩陣表示方法v主題5:像素的鄰域及連通性v主題6:像素間的間隔 計(jì)算方法v主題7:調(diào)色板v主題8: BMP文件格式主題主題1：黑白圖像描畫方法：黑白圖像描畫方法v只需黑白兩種顏色的圖象，圖象的每個(gè)像素只能是黑或者白，沒有中間的過渡。v像素值只能為0和1，每個(gè)像素值用1bit存儲(chǔ)。v例一幅640*480像素的黑白圖像，占據(jù)640*480*1bit=37.5KB存儲(chǔ)空間主題主題2：灰度圖像描畫方法：灰度圖像描畫方法v指每個(gè)像素的信息由一個(gè)量化的

2、灰度級(jí)來描畫，只需亮度信息，沒有顏色信息。v人眼對灰度的分辨才干普通不超越26 級(jí)，所以一個(gè)像素用一個(gè)字節(jié)表示其灰度值就足夠了，灰度級(jí)為256級(jí)，每個(gè)像素是0-255之間的任何一個(gè)值。v例：一幅分辨率為640*480像素、灰度級(jí)為256級(jí)的灰度圖象所需空間300KB。626262626262主題主題3：彩色圖像描畫方法：彩色圖像描畫方法 彩色圖像的表示與所采用的彩色空間，即彩色的表示模型有關(guān)。同一幅彩色圖像假設(shè)采用不同的彩色空間表示，對其描畫會(huì)有不同。 人 ：經(jīng)過顏色、飽和度和亮度來定義顏色；顯示設(shè)備：用紅、綠和藍(lán)磷光體的發(fā)光量來描畫顏色；打印或者印刷設(shè)備：用青色、品紅色、黃色和黑色的反射和吸

3、收來產(chǎn)生指定的顏色。紅色+綠色=黃色紅色+藍(lán)色=品紅綠色+藍(lán)色=青色紅色+綠色+藍(lán)色=白色R-Red，紅，紅B-Blue，藍(lán)，藍(lán)G-Green，綠，綠C-Cyan，青，青M-Magenta，品紅，品紅Y-Yellow，黃，黃主題主題3：彩色圖像描畫方法：彩色圖像描畫方法-RGB顏色空間顏色空間主題主題3：彩色圖像描畫方法：彩色圖像描畫方法-HSV空間空間v顏色顏色(hue) ，又稱為色相，指顏色的外觀，由光，又稱為色相，指顏色的外觀，由光譜中的波長決議，用于區(qū)別顏色的稱號(hào)或顏色的譜中的波長決議，用于區(qū)別顏色的稱號(hào)或顏色的種類。種類。 圓周表示顏色 v飽和度飽和度 (saturation)是顏色

4、的純真性，可用來區(qū)別是顏色的純真性，可用來區(qū)別顏色的深淺。顏色的深淺。 v純光譜色是完全飽和的，隨著白光的參與，飽和度純光譜色是完全飽和的，隨著白光的參與，飽和度逐漸減少，顏色變淡。逐漸減少，顏色變淡。主題主題3：彩色圖像描畫方法：彩色圖像描畫方法-HSV空間空間半徑大小表示飽和度的深淺v明度明度/亮度亮度(V)：顏色的光強(qiáng)度，表示顏色的亮堂：顏色的光強(qiáng)度，表示顏色的亮堂程度。程度。主題主題3：彩色圖像描畫方法：彩色圖像描畫方法-HSV空間空間 垂直軸表示明度 或亮度主題主題4：圖像的矩陣表示方法：圖像的矩陣表示方法像素M個(gè)像素N個(gè)像素1, 10 , 11 , 10 , 11, 01 , 00

5、 , 0),(NMMNNMfffffffjif編程讀取一幅圖像的數(shù)據(jù)練習(xí)題練習(xí)題在串行通訊中，常用波特率描畫傳輸?shù)乃俾剩欢x為每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特?cái)?shù)。串行通訊中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菐?，也稱字符。假設(shè)一幀數(shù)據(jù)由一個(gè)起始比特位、8個(gè)信息比特位和一個(gè)終了比特位構(gòu)成，請問：(1) 假設(shè)要利用一個(gè)波特率為56kbps的信道來傳輸一幅大小為10241024、256級(jí)灰度的數(shù)字圖像需求多長時(shí)間？(2) 假設(shè)是用波特率為750kbps的信道來傳輸上述圖像，所需時(shí)間又是多少？(3) 假設(shè)要傳輸?shù)膱D像是512512的真彩色圖像(顏色數(shù)目是32bit)，那么分別在上面兩種信道下傳輸，各需求多長時(shí)間？練習(xí)題答案練習(xí)題

6、答案v (1) 102410248b8(1+8+1) 56kbv (2) 102410248b8(1+8+1) 750kbv (3) 51251232b8(1+8+1) 56kbv (4) 51251232b8(1+8+1) 750kb主題主題5：圖像的鄰域及連通性：圖像的鄰域及連通性Prrrr4-鄰域8-鄰域Pssssssss(m,n)(m+1,n)(m-1,n)(m,n+1)(m,n-1)(m,n)(m+1,n)(m-1,n)(m,n+1)(m,n-1)(m-1,n-1)(m+1,n-1)(m-1,n+1)(m+1,n+1)主題主題5：圖像的鄰域及連通性：圖像的鄰域及連通性-像素的連通性像

7、素的連通性v連通條件：v1兩個(gè)像素的位置在某種意義上能否相鄰v2 兩個(gè)像素的灰度值能否滿足某種特定的類似準(zhǔn)那么pqPq8-連通：對于具有值連通：對于具有值V的像素的像素p和和q，假設(shè)假設(shè)q在集合在集合N8p中，那么稱這中，那么稱這兩個(gè)像素是兩個(gè)像素是8-連通的連通的4-連通：連通： 對于具有值對于具有值V的像素的像素p和和q，假設(shè)，假設(shè)q在在集合集合N4p中，那么中，那么稱這兩個(gè)像素是稱這兩個(gè)像素是4-連通連通的的00000000011100010001001000100100010001110000000004連通4個(gè)4連通線段間不連通0000000001110001000100100010

8、0100010001110000000008連通一個(gè)8連通構(gòu)成的閉合環(huán)主題主題5：圖像的鄰域及連通性：圖像的鄰域及連通性-像素的連通性像素的連通性主題主題6：像素間的間隔：像素間的間隔 計(jì)算方法計(jì)算方法 給定3個(gè)像素p,q,r，坐標(biāo)分別為(x,y),(s,t),(u,v)，D是間隔 函數(shù)，假設(shè)滿足以下條件：1D(p,q) 0(D(p,q)=0當(dāng)且僅當(dāng)p=q),兩點(diǎn)間的距 離大于等于0； 2D(p,q)=D(q,p)，間隔 與方向無關(guān)。3D(p,r) D(p,q)+ D(q,r)，兩點(diǎn)之間的直線間隔 最短。主題主題6：像素間的間隔：像素間的間隔 計(jì)算方法計(jì)算方法 模1(街區(qū))間隔 ： 模2(歐幾

9、里德)間隔 ： 模(棋盤)間隔 ：例：與(x,y)的間隔 小于或等于3的像素：tysxqpD),(42122)()(),(tysxqpDE),max(),(8tysxqpD 3 3 2 3 3 2 1 2 33 2 1 0 1 2 3 3 2 1 2 3 3 2 3 3 3 2.8 2.2 2 2.2 2.8 2.2 1.4 1 1.4 2.23 2 1 0 1 2 3 2.2 1.4 1 1.4 2.2 2.8 2.2 2 2.2 2.8 33 3 3 3 3 3 33 2 2 2 2 2 33 2 1 1 1 2 33 2 1 0 1 2 33 2 1 1 1 2 33 2 2 2 2 2

10、 33 3 3 3 3 3 3主題主題6：像素間的間隔：像素間的間隔 計(jì)算方法計(jì)算方法-練習(xí)練習(xí)題題v請給出距中心點(diǎn)的間隔 不大于4的三種間隔 對比圖48( , )( , )( , )eDp qDp qDp q主題主題7：調(diào)色板：調(diào)色板問題1: 200200 16色圖像，存儲(chǔ)空間？ RGB： 2002003B=120000B 調(diào)色板：16行，索引4bit 2002000.5B+163B=20198B 問題2: 200200真彩色圖像，存儲(chǔ)空間？ RGB： 2002003B 調(diào)色板： 行，索引24bit 2002003B+2562562563B242調(diào)色板每個(gè)象素用索引值表示主題主題8：BMP文

11、件格式文件格式顏色表構(gòu)造稱號(hào)構(gòu)造稱號(hào)闡明闡明位圖文件頭位圖信息頭位圖文件組成位圖文件組成位圖數(shù)據(jù)BITMAPFILEHEADERBITMAPINFOHEADERRGBQUADBYTE數(shù)據(jù)構(gòu)造長度為14B，主要表示位圖的類型和位圖數(shù)據(jù)偏移構(gòu)造長度40B，包含位圖文件的大小、緊縮類型和顏色格式等信息表項(xiàng)數(shù)由位圖信息頭的相應(yīng)字段決議，每個(gè)表項(xiàng)是一個(gè)RGBQUAD構(gòu)造，占4B能夠是緊縮或非緊縮數(shù)據(jù)主題主題8：BMP文件格式文件格式-位圖文件頭位圖文件頭Int bfTypeLong bfSizeInt fReserved1Int fReserved2Long fOffbitsbfType：指定文件類型，

12、必需是：指定文件類型，必需是0 x424D，即字符串，即字符串“BMbfSize：指定文件大小，以字節(jié)為單：指定文件大小，以字節(jié)為單位，包括這位，包括這14個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)bfReserved1和和bfReserved2：保管字，：保管字，必需置為必需置為bfOffbits：從文件頭到實(shí)踐位圖數(shù)據(jù)：從文件頭到實(shí)踐位圖數(shù)據(jù)的偏移字節(jié)數(shù)，即位圖文件頭、信息的偏移字節(jié)數(shù)，即位圖文件頭、信息頭、顏色表長度之和頭、顏色表長度之和字節(jié)字節(jié)字節(jié)字節(jié)字節(jié)主題主題8：BMP文件格式文件格式-位圖信息頭位圖信息頭字節(jié)偏移字節(jié)偏移字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)字段名稱字段名稱類型類型字段含義的說明字段含義的說明000Eh4biSizeD

13、WORDBITMAPINFOHEADER結(jié)構(gòu)長度，為400012h4biWidthLONG圖像寬度0016h4biHeightLONG圖像高度001Ah2biplanesWORD位平面數(shù)，為1001Ch2biBitCountWORD每個(gè)像素所占的位數(shù)001Eh4biCompressionDWORD壓縮方法0022h4biSizeImageDWORD圖像大小，以字節(jié)為單位0026h4biXPelsPerMeterLONG目標(biāo)設(shè)備的水平分辨率，單位是每米像素個(gè)數(shù)002Ah4biYPelsPerMeterLONG目標(biāo)設(shè)備的垂直分辨率，單位是每米像素個(gè)數(shù)002Eh4biClrUsedDWORD實(shí)際用到

14、的顏色數(shù)0032h4biClrImportantDWORD主要顏色數(shù)主題主題8：BMP文件格式文件格式- biBitCount 每個(gè)象素所占位數(shù)每個(gè)象素所占位數(shù)122取值顏色數(shù)量說明biBitCount=1二值圖像biBitCount=4調(diào)色板biBitCount=8調(diào)色板biBitCount=1616位高彩色biBitCount=24真彩色，RGBbiBitCount=3232位增強(qiáng)型彩色421682256162242322v biBitCount=16 ：表示位圖最多有65536種顏色。每個(gè)色素用16位2個(gè)字節(jié)表示。這種格式叫作高彩色，或叫加強(qiáng)型16位色，或64K色。 它的情況比較復(fù)雜，根

15、據(jù)位圖信息頭biCompression緊縮方法取值不同而相異。詳細(xì)地，當(dāng)biCompression 取值為BI_RGB時(shí)，沒有調(diào)色板，16位中，最低的5位表示藍(lán)色分量，中間的5位表示綠色分量，高的5位表示紅色分量，一共占用了15位，最高的一位保管，設(shè)為0。這種格式也被稱作555 16位位圖，也是默許格式。 v biBitCount=32 表示位圖最多有232種顏色。這種位圖的構(gòu)造與16位位圖構(gòu)造非常類似，當(dāng)biCompression成員的值是BI_RGB時(shí)，它也沒有調(diào)色板，32位中有24位用于存放RGB值，順序是：最高位保管，紅8位、綠8位、藍(lán)8位。這種格式也被成為888 32位圖。 主題主題

16、8：BMP文件格式文件格式- biBitCount 每個(gè)象素所占位數(shù)每個(gè)象素所占位數(shù)主題主題8：BMP文件格式文件格式- biCompression 緊縮方法緊縮方法取值取值表示表示意義意義適應(yīng)圖像適應(yīng)圖像0BI_RGB沒有壓縮1位、4位、8位、16位、24位、32位1BI_RLE8每個(gè)象素8比特的游程長度編碼8位2BI_RLE4每個(gè)象素4比特的游程長度編碼4位3BI_BITFIELDS位域存放方式16位、32位主題主題8：BMP文件格式文件格式- biCompression 緊縮方法緊縮方法-RLE8第一字第一字節(jié)節(jié)第二字節(jié)第二字節(jié)使用相同顏色的像素?cái)?shù)目使用的顏色索引00行的結(jié)束1整個(gè)圖像的

17、結(jié)束2其后的2個(gè)字節(jié)表示下一象素從當(dāng)前開始的水平和垂直位置的偏移量3(n)表示接下的n個(gè)字節(jié)單獨(dú)表示一種顏色解碼前解碼前解碼后解碼后02 0505 0503 0808 08 0800 00行結(jié)束00 02 02 01表示右移2個(gè)位置后向下移一行00 04 1F25 3B 561F25 3B 5600 01圖像結(jié)束第一字第一字節(jié)節(jié)第二字節(jié)第二字節(jié)象素?cái)?shù)目高4位表示一種顏色低4位表示一種顏色00行的結(jié)束1整個(gè)圖像的結(jié)束2其后的2個(gè)字節(jié)表示下一象素從當(dāng)前開始的水平和垂直位置的偏移量3(n)表示接下的2n個(gè)半字節(jié)單獨(dú)表示一種顏色解碼前解碼前解碼后解碼后03 262 6 202 565 600 00行結(jié)

18、束00 02 05 02表示右移5個(gè)位置后向下移2行00 04 23 6C2 3 6 C00 01圖像結(jié)束主題主題8：BMP文件格式文件格式- biCompression 緊縮方法緊縮方法-RLE4主題主題8：BMP文件格式文件格式- biSizeImage 實(shí)踐位圖數(shù)據(jù)占用字節(jié)數(shù)實(shí)踐位圖數(shù)據(jù)占用字節(jié)數(shù)ImbiSizeagebiwidthbiHeightbiwidth大于或等于biwidth的離4最近的整倍數(shù)200biwidth 200biwidth 201biwidth 204biwidth 主題主題8：BMP文件格式文件格式- biXPelsPerMeter biYPelsPerMeter 目的設(shè)備程度垂直分辨率目的設(shè)備程度垂直分辨率v取值為