第三基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件

第三基礎(chǔ)知識(shí)第三基礎(chǔ)知識(shí)1優(yōu)選第三基礎(chǔ)知識(shí)優(yōu)選第三基礎(chǔ)知識(shí)3.1圖像處理的視覺(jué)基礎(chǔ)視覺(jué)生理/視覺(jué)特性/視覺(jué)模型視覺(jué)基礎(chǔ)/視覺(jué)應(yīng)用它們與圖像研究的關(guān)系見(jiàn)圖31。3.1圖像處理的視覺(jué)基礎(chǔ)視覺(jué)生理/視覺(jué)特性/視覺(jué)模型3圖31視覺(jué)研究與圖像的關(guān)系視覺(jué)研究基礎(chǔ)研究視覺(jué)心理現(xiàn)象法則（心理學(xué)）視覺(jué)信息加工機(jī)理（生理學(xué)）應(yīng)用研究視環(huán)境的改善和視機(jī)能應(yīng)用（照明工程學(xué)、人類工程學(xué)）圖像改善和評(píng)價(jià)（圖像工程）模擬視覺(jué)機(jī)能的信息處理（信息工程、人工智能心理測(cè)定模擬技術(shù)圖31視覺(jué)研究與圖像的關(guān)系視覺(jué)研究基礎(chǔ)研究視覺(jué)心理現(xiàn)象法41、圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)與視覺(jué)心理對(duì)圖像質(zhì)量的最終評(píng)價(jià)是由人的感覺(jué)器官和心理狀態(tài)來(lái)決定的。與圖像內(nèi)容以及觀察者的心理因素有關(guān)。從圖像信息傳輸角度出發(fā)，圖像系統(tǒng)評(píng)價(jià)的真正尺度應(yīng)該是發(fā)出信息者的意圖為接收信息者所理解的程度，而不是對(duì)發(fā)出信息者發(fā)出的圖像像素信息集合的簡(jiǎn)單接收。1、圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)與視覺(jué)心理對(duì)圖像質(zhì)量的最終評(píng)價(jià)是由人的感覺(jué)器5圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法1.客觀評(píng)價(jià)信噪比等缺點(diǎn)是不容易取得客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算，不能反映視覺(jué)心理2.主觀評(píng)價(jià)根據(jù)視覺(jué)效果進(jìn)行評(píng)分一般方法圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法1.客觀評(píng)價(jià)62、畫(huà)面組成和視覺(jué)心理“”視野——指眼球不動(dòng)時(shí)所能見(jiàn)到的范圍如果把注視點(diǎn)作為中心，可見(jiàn)的范圍上方約65。，下方約75。，左右視角約為104。，但視力好的部位僅限于中央2。~3。左右。為了適應(yīng)大的畫(huà)面和立體景象的機(jī)理，眼球必須轉(zhuǎn)動(dòng)使視線移動(dòng)。中心視力分辨率強(qiáng)，可以進(jìn)行圖像細(xì)節(jié)的認(rèn)識(shí)。周邊視力分辨率差，可以將視目標(biāo)特征部分檢出，利用檢出的目標(biāo)圖像特征去控制眼球運(yùn)動(dòng)。另外周邊視可以認(rèn)識(shí)圖像的全貌，而中心視只能認(rèn)識(shí)圖像的一小部分。要產(chǎn)生充分的臨場(chǎng)感，畫(huà)面尺寸應(yīng)該產(chǎn)生30。以上視野，如寬銀幕電影。2、畫(huà)面組成和視覺(jué)心理“”視野——指眼球不動(dòng)時(shí)所能見(jiàn)到的范圍73、視覺(jué)的時(shí)空頻率分析空間分辨力人眼對(duì)空間景物細(xì)節(jié)的分辨能力有限。時(shí)間分辨力對(duì)亮度的響應(yīng)有時(shí)延和殘留，因而對(duì)景物亮度的變化也有分辨力，過(guò)快的變化無(wú)法分辨“視覺(jué)惰性”。當(dāng)離散畫(huà)面的重復(fù)頻率不低于24Hz時(shí)，可形成連續(xù)畫(huà)面的感覺(jué)，即人眼不能分辨相鄰兩幅畫(huà)面間的差別，而低于24Hz時(shí)，有閃爍感。3、視覺(jué)的時(shí)空頻率分析空間分辨力8第三基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件93、視覺(jué)的時(shí)空頻率分析人眼對(duì)畫(huà)面靜止部分的分辨率高于活動(dòng)部分，對(duì)靜止部分減少時(shí)間分辨率，而對(duì)活動(dòng)部分減少空間分辨率，可以達(dá)到數(shù)據(jù)壓縮的效果。幅度分辨力人眼對(duì)景物亮度層次的分辨力也有限，過(guò)小的亮度差別無(wú)法分辨。對(duì)彩色圖像的色調(diào)和飽和度的分辨力人的視覺(jué)對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力要比亮度細(xì)節(jié)差，在國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì)（ITUR，原CCIR）601標(biāo)準(zhǔn)中，就利用了這種特性，將色差信號(hào)的空間分辨率減半，仍可以得到非常好的圖像質(zhì)量。3、視覺(jué)的時(shí)空頻率分析人眼對(duì)畫(huà)面靜止部分的分辨率高于活動(dòng)部分10顏色特征豐富了圖像處理的方法從噪聲幅度分布的統(tǒng)計(jì)來(lái)看為組成某種顏色所需的紅、綠、藍(lán)的量稱為3個(gè)刺激量，分別用R、G、B表示。三種視色素，對(duì)光的影響峰值分別在紅、綠、藍(lán)區(qū)，綜合后形成色覺(jué)信息。從圖像信息傳輸角度出發(fā)，圖像系統(tǒng)評(píng)價(jià)的真正尺度應(yīng)該是發(fā)出信息者的意圖為接收信息者所理解的程度，而不是對(duì)發(fā)出信息者發(fā)出的圖像像素信息集合的簡(jiǎn)單接收。3、視覺(jué)的時(shí)空頻率分析x+y+z=1,(x,y)CIE色度圖。缺點(diǎn)是不容易取得客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算，不能反映視覺(jué)心理33的E點(diǎn)，稱等能量點(diǎn)，CIE標(biāo)準(zhǔn)白光。f(x,y)=i(x,y)r(x,y),視覺(jué)生理/視覺(jué)特性/視覺(jué)模型顏色特征豐富了圖像處理的方法（2）采樣點(diǎn)（像素）幅值（實(shí)數(shù)）取整——量化：色彩的識(shí)別，色彩分解，提取特征。指視覺(jué)信息的產(chǎn)生部分——視細(xì)胞(圖像信息感受器)和其它神經(jīng)細(xì)胞以及大腦高級(jí)中樞的神經(jīng)系統(tǒng)的信息產(chǎn)生、傳輸和處理的機(jī)理用眼睛觀察樹(shù)的光學(xué)表示法，C點(diǎn)為晶狀體的光學(xué)中心4、視覺(jué)生理視覺(jué)生理指視覺(jué)信息的產(chǎn)生部分——視細(xì)胞(圖像信息感受器)和其它神經(jīng)細(xì)胞以及大腦高級(jí)中樞的神經(jīng)系統(tǒng)的信息產(chǎn)生、傳輸和處理的機(jī)理顏色特征豐富了圖像處理的方法4、視覺(jué)生理視覺(jué)生理11人類視覺(jué)感知過(guò)程人眼結(jié)構(gòu)眼睛中圖像的形成視覺(jué)特性人類視覺(jué)感知過(guò)程人眼結(jié)構(gòu)12視覺(jué)生理特點(diǎn)對(duì)圖像處理方法的影響很大1、人眼的結(jié)構(gòu)視覺(jué)生理特點(diǎn)對(duì)圖像1、人眼的結(jié)構(gòu)13視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的分布錐狀（cone）視覺(jué)：白晝視覺(jué)，色彩；桿狀（rod）視覺(jué)：夜視覺(jué)，低照度敏感。視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的分布錐狀（cone）視覺(jué)：白晝142、眼睛中圖像的形成成像的幾何原理視覺(jué)信息的產(chǎn)生視覺(jué)信息的傳遞視覺(jué)信息的加工處理2、眼睛中圖像的形成成像的幾何原理15（1）成像的幾何原理用眼睛觀察樹(shù)的光學(xué)表示法，C點(diǎn)為晶狀體的光學(xué)中心當(dāng)晶狀體的折射能力由最小變到最大時(shí)，晶狀體的聚焦中心與視網(wǎng)膜之間的距離由17mm縮小到14mm。當(dāng)眼睛聚焦到遠(yuǎn)于3m的物體時(shí)，晶狀體的折射能力最弱，當(dāng)聚焦到非常近的物體時(shí)，其折射能力最強(qiáng)。

（1）成像的幾何原理用眼睛觀察樹(shù)的光學(xué)表示法，C點(diǎn)為晶狀體的16任何彩色可以用不多于三個(gè)基色配成；x+y+z=1,(x,y)CIE色度圖。三種視色素，對(duì)光的影響峰值分別在紅、綠、藍(lán)區(qū)，綜合后形成色覺(jué)信息。三種視色素，對(duì)光的影響峰值分別在紅、綠、藍(lán)區(qū)，綜合后形成色覺(jué)信息。均方值E{n2(x,y)}反映噪聲的總功率，33的E點(diǎn)，稱等能量點(diǎn)，CIE標(biāo)準(zhǔn)白光。e1、e2、e3經(jīng)對(duì)數(shù)傳傳遞后合并為d1、d2、d3輸出：對(duì)于二維有限帶寬信號(hào)fc(x,y)，如果其二維傅立葉變換只在色調(diào)（H，Hue）、色飽和度（S，Saturation）以及亮度（I，Intensity從圖像信息傳輸角度出發(fā)，圖像系統(tǒng)評(píng)價(jià)的真正尺度應(yīng)該是發(fā)出信息者的意圖為接收信息者所理解的程度，而不是對(duì)發(fā)出信息者發(fā)出的圖像像素信息集合的簡(jiǎn)單接收。人眼不能分解混合彩色的各個(gè)分量；2、畫(huà)面組成和視覺(jué)心理顏色特征豐富了圖像處理的方法33的E點(diǎn)，稱等能量點(diǎn)，CIE標(biāo)準(zhǔn)白光。色調(diào)和飽和度合起來(lái)稱為色度。顏色特征豐富了圖像處理的方法的范圍內(nèi)不為零，那么采樣間隔必須滿足三種不同頻率響應(yīng)的錐，各對(duì)紅、綠、藍(lán)具有最強(qiáng)的響應(yīng)，彩色的識(shí)別功能周邊視力分辨率差，可以將視目標(biāo)特征部分檢出，利用檢出的目標(biāo)圖像特征去控制眼球運(yùn)動(dòng)。成像尺寸計(jì)算觀測(cè)者看一個(gè)距離100m，高15m的樹(shù)。設(shè)x表示視網(wǎng)膜上形成的圖像的大小，單位mm，有:15/100=x/17,x=2.55mm任何彩色可以用不多于三個(gè)基色配成；成像尺寸計(jì)算觀測(cè)者看一個(gè)距17（2）視覺(jué)信息的產(chǎn)生光—化—電過(guò)程色覺(jué)理論主要有兩種三色學(xué)三種視色素，對(duì)光的影響峰值分別在紅、綠、藍(lán)區(qū)，綜合后形成色覺(jué)信息。四色學(xué)說(shuō)三對(duì)視色素(白黑，紅綠，黃藍(lán))，它們的組合響應(yīng)產(chǎn)生色覺(jué)信息（2）視覺(jué)信息的產(chǎn)生光—化—電過(guò)程18人類感光細(xì)胞的敏感曲線400450500550600650700100806040200藍(lán)綠紅波長(zhǎng)（nm)光吸收特性%三種不同頻率響應(yīng)的錐，各對(duì)紅、綠、藍(lán)具有最強(qiáng)的響應(yīng)，彩色的識(shí)別功能人類感光細(xì)胞的敏感曲線40045050055019（3）視覺(jué)信息的加工處理簡(jiǎn)單型細(xì)胞檢測(cè)圖像的明暗邊界和線條的位置和方向，復(fù)雜型細(xì)胞對(duì)直線和邊界的運(yùn)動(dòng)方向敏感，低級(jí)超復(fù)雜型細(xì)胞檢測(cè)直線和邊界的長(zhǎng)度、寬度，而高級(jí)超復(fù)雜型細(xì)胞可以檢測(cè)曲線和邊緣曲度等（3）視覺(jué)信息的加工處理簡(jiǎn)單型細(xì)胞203、視覺(jué)特性亮度適應(yīng)與鑒別分辨力對(duì)比靈敏度同時(shí)對(duì)比效應(yīng)閾值效應(yīng)和掩蓋效應(yīng)視覺(jué)運(yùn)動(dòng)特性視覺(jué)空間頻率特性視覺(jué)時(shí)間頻率特性3、視覺(jué)特性亮度適應(yīng)與鑒別21主觀亮度感受特性主觀亮度感受特性22第三基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件23第三基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件24其中0i(x,y)Bm,0r(x,y)1,對(duì)圖像質(zhì)量的最終評(píng)價(jià)是由人的感覺(jué)器官和心理狀態(tài)來(lái)決定的。光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF為組成某種顏色所需的紅、綠、藍(lán)的量稱為3個(gè)刺激量，分別用R、G、B表示。對(duì)圖像質(zhì)量的最終評(píng)價(jià)是由人的感覺(jué)器官和心理狀態(tài)來(lái)決定的。從圖像信息傳輸角度出發(fā)，圖像系統(tǒng)評(píng)價(jià)的真正尺度應(yīng)該是發(fā)出信息者的意圖為接收信息者所理解的程度，而不是對(duì)發(fā)出信息者發(fā)出的圖像像素信息集合的簡(jiǎn)單接收。為了適應(yīng)大的畫(huà)面和立體景象的機(jī)理，眼球必須轉(zhuǎn)動(dòng)使視線移動(dòng)。周邊視力分辨率差，可以將視目標(biāo)特征部分檢出，利用檢出的目標(biāo)圖像特征去控制眼球運(yùn)動(dòng)。（3）視覺(jué)信息的加工處理均方值E{n2(x,y)}反映噪聲的總功率，gminggmax,gmin=iminrmin,gmax=imaxrmax。中心視力分辨率強(qiáng)，可以進(jìn)行圖像細(xì)節(jié)的認(rèn)識(shí)。i(x,y)照射分量，r(x,y)反射分量，Bm最大光照強(qiáng)度。光強(qiáng)分辨力的典型韋伯比對(duì)于二維有限帶寬信號(hào)fc(x,y)，如果其二維傅立葉變換只在當(dāng)離散畫(huà)面的重復(fù)頻率不低于24Hz時(shí)，可形成連續(xù)畫(huà)面的感覺(jué)，即人眼不能分辨相鄰兩幅畫(huà)面間的差別，而低于24Hz時(shí)，有閃爍感。色調(diào)（H，Hue）、色飽和度（S，Saturation）以及亮度（I，Intensity設(shè)x表示視網(wǎng)膜上形成的圖像的大小，單位mm，有:從圖像信息傳輸角度出發(fā)，圖像系統(tǒng)評(píng)價(jià)的真正尺度應(yīng)該是發(fā)出信息者的意圖為接收信息者所理解的程度，而不是對(duì)發(fā)出信息者發(fā)出的圖像像素信息集合的簡(jiǎn)單接收。為組成某種顏色所需的紅、綠、藍(lán)的量稱為3個(gè)刺激量，分別用R、G、B表示。圖像=g(x,y)，分辨力在不同的亮度適應(yīng)級(jí)，人眼的分辨力不同，如圖所示，I是背景光強(qiáng)，I是光強(qiáng)的變化，稱為韋伯比，表示光強(qiáng)分辨力

光強(qiáng)分辨力的典型韋伯比其中0i(x,y)Bm,0r(x,y)25馬赫帶效應(yīng)馬赫帶效應(yīng)26同時(shí)對(duì)比效應(yīng)圖同時(shí)對(duì)比效應(yīng)圖27視覺(jué)的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)模型亮度視覺(jué)模型彩色視覺(jué)模型視覺(jué)的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)模型亮度視覺(jué)模型281、亮度視覺(jué)模型輸入圖像Ii(x,y)光學(xué)系統(tǒng)H(x,y)輸出圖像Io(x,y)線性光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF

1、亮度視覺(jué)模型輸入圖像光學(xué)系統(tǒng)輸出圖像線性光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)292、彩色視覺(jué)模型Thomas—Young三色假說(shuō)

g3g1g2d3d2d1e3e1e2線性系統(tǒng)-黃綠色視錐感受器藍(lán)色視錐感受器綠色視錐感受器LOGLOGLOG+-+H2(Wx,Wy)H1(Wx,Wy)H3(Wx,Wy)神經(jīng)信號(hào)彩色視覺(jué)模型2、彩色視覺(jué)模型Thomas—Young三色假說(shuō)g3g1g30彩色響應(yīng)在上圖模型中，e1、e2、e3代表視網(wǎng)膜三個(gè)具有S1()、S2()、S3()譜靈敏度的感受器，其輸出分別為

C()為入射光譜的能量分布函數(shù)

彩色響應(yīng)在上圖模型中，e1、e2、e3代表視網(wǎng)膜三個(gè)具有S131彩色信息融合e1、e2、e3經(jīng)對(duì)數(shù)傳傳遞后合并為d1、d2、d3輸出：彩色信息融合e1、e2、e3經(jīng)對(duì)數(shù)傳傳遞后合并為d1、d2、32色度學(xué)3個(gè)基本顏色——紅（R,red）、綠(G,green)和藍(lán)(B,blue)國(guó)際照明委員會(huì)（CIE），1931年規(guī)定3種基本色的波長(zhǎng)為R:700nm,G:546.1nm,B:435.8nm。色度學(xué)3個(gè)基本顏色——紅（R,red）、綠(G,gree33三色系統(tǒng)彩色加法系統(tǒng)（左）與減法系統(tǒng)（右）利用3基色疊加可產(chǎn)生光的3補(bǔ)色：品紅（M,magenta，即紅加藍(lán)）、藍(lán)綠（C,cyan，即綠加藍(lán)）、黃（Y,yellow，即紅加綠）。按一定的比例混合3基色或?qū)?個(gè)補(bǔ)色與相對(duì)的基色混合就可以產(chǎn)生白色。光的混合滿足加色定理。三色系統(tǒng)彩色加法系統(tǒng)（左）與減法系統(tǒng)（右）利用3基色疊加可產(chǎn)34色度圖色度圖35xyz相對(duì)三色系數(shù)（色品坐標(biāo)）x+y+z=1,(x,y)CIE色度圖。對(duì)應(yīng)于x=y=0.33的E點(diǎn)，稱等能量點(diǎn)，CIE標(biāo)準(zhǔn)白光。0.800.20.8xy520nm700-770nm紅藍(lán)綠NTSCPAL紫色度圖色品坐標(biāo)系xyz相對(duì)三色系數(shù)（色品坐標(biāo)）0.800.20.8xy52036顏色特征區(qū)分顏色通常用3種基本特性亮度色調(diào)飽和度。色調(diào)和飽和度合起來(lái)稱為色度。顏色可以用亮度和色度共同表示顏色特征區(qū)分顏色通常用3種基本特性37坐標(biāo)系為組成某種顏色所需的紅、綠、藍(lán)的量稱為3個(gè)刺激量，分別用R、G、B表示。

顏色還可以用色品值r、g、b（相對(duì)色系數(shù)）表示，定義如下

坐標(biāo)系為組成某種顏色所需的紅、綠、藍(lán)的量稱為3個(gè)刺激量，分別38主要彩色匹配規(guī)則任何彩色可以用不多于三個(gè)基色配成；混合色的光亮度等于各分量亮度之和；人眼不能分解混合彩色的各個(gè)分量；在某一亮度等級(jí)上的彩色匹配可適用于較寬的亮度范圍；主要彩色匹配規(guī)則任何彩色可以用不多于三個(gè)基色配成；393.2圖像的數(shù)學(xué)模型

連續(xù)模型離散模型隨機(jī)場(chǎng)模型3.2圖像的數(shù)學(xué)模型

連續(xù)模型40圖像的連續(xù)模型基本的連續(xù)模型照明反射模型噪聲模型圖像的連續(xù)模型基本的連續(xù)模型411、基本的連續(xù)模型圖像可以用灰度級(jí)G在x，y二維空間的連續(xù)變換來(lái)描述，即：

Sg(x,y)f(x,y)圖像處理的基本框圖圖像=g(x,y)， 時(shí)間序列圖像的描述為：圖像序列={g1(x,y),g2(x,y),…,gt(x,y)}或：圖像序列=g(x,y,t)。 圖像處理

f(x,y)=S[g(x,y)]

其中S可以是有意施加的某種處理方法，也可以是圖像系統(tǒng)中導(dǎo)致圖像退化的原因。

G(x,y)=S-1[f(x,y)]

是圖像復(fù)原的基本模型。1、基本的連續(xù)模型圖像可以用灰度級(jí)G在x，y二維空間的連續(xù)變42（2）、照明反射模型（3）、彩色模型2、離散模型3、隨機(jī)場(chǎng)模型三、圖像的數(shù)字化f(x,y)=i(x,y)r(x,y),其中0i(x,y)Bm,0r(x,y)1,i(x,y)照射分量，r(x,y)反射分量，Bm最大光照強(qiáng)度。gminggmax,gmin=iminrmin,gmax=imaxrmax。[gmin，gmax

]是圖像灰度范圍。該模型常用于同態(tài)濾波，計(jì)算機(jī)圖形：真實(shí)感模型2、照明反射模型（2）、照明反射模型f(x,y)=i(x,y)r(x,y)433、通用的彩色模型RGB模型HSI模型3、通用的彩色模型RGB模型44低級(jí)超復(fù)雜型細(xì)胞檢測(cè)直線和邊界的長(zhǎng)度、寬度，是圖像復(fù)原的基本模型。的范圍內(nèi)不為零，那么采樣間隔必須滿足15/100=x/17,x=2.3個(gè)基本顏色——紅（R,red）、綠(G,green)和藍(lán)(B,blue)顏色特征豐富了圖像處理的方法對(duì)于二維有限帶寬信號(hào)fc(x,y)，如果其二維傅立葉變換只在光的混合滿足加色定理。圖像清晰度（可分辨的細(xì)節(jié)的程度）取決于N和k。[gmin，gmax]是圖像灰度范圍。缺點(diǎn)是不容易取得客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算，不能反映視覺(jué)心理在只有光照亮度發(fā)生變化的應(yīng)用中，不考慮亮度，只使用色度進(jìn)行區(qū)域分割。周邊視力分辨率差，可以將視目標(biāo)特征部分檢出，利用檢出的目標(biāo)圖像特征去控制眼球運(yùn)動(dòng)。凡是統(tǒng)計(jì)特征不隨時(shí)間變化的；是圖像復(fù)原的基本模型。低級(jí)超復(fù)雜型細(xì)胞檢測(cè)直線和邊界的長(zhǎng)度、寬度，顏色特征豐富了圖像處理的方法400450500550600650700用眼睛觀察樹(shù)的光學(xué)表示法，C點(diǎn)為晶狀體的光學(xué)中心從圖像信息傳輸角度出發(fā)，圖像系統(tǒng)評(píng)價(jià)的真正尺度應(yīng)該是發(fā)出信息者的意圖為接收信息者所理解的程度，而不是對(duì)發(fā)出信息者發(fā)出的圖像像素信息集合的簡(jiǎn)單接收。（1）RGB模型低級(jí)超復(fù)雜型細(xì)胞檢測(cè)直線和邊界的長(zhǎng)度、寬度，（1）RGB模型45（2）HSI模型視覺(jué)生理模型色調(diào)（H，Hue）、色飽和度（S，Saturation）以及亮度（I，Intensity在特定應(yīng)用環(huán)境中，用于圖像分析有特殊的優(yōu)勢(shì)在只有光照亮度發(fā)生變化的應(yīng)用中，不考慮亮度，只使用色度進(jìn)行區(qū)域分割。（2）HSI模型視覺(jué)生理模型46圓錐體模型圓錐體模型47RGB到HSIRGB到HSI48HSI到RGBHSI到RGB49顏色特征豐富了圖像處理的方法色彩的識(shí)別，色彩分解，提取特征。例如：濾色鏡，遙感、著色后細(xì)胞紅綠藍(lán)紅黃綠藍(lán)紫顏色特征豐富了圖像處理的方法色彩的識(shí)別，色彩分解，提取特征。504、彩色電視色度坐標(biāo)系統(tǒng)RGB三基色系統(tǒng)稱為“物理三基色”CIE另外規(guī)定了一種虛擬的三基色系（XYZ）標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)，在匹配各種彩色時(shí)，三基色系數(shù)都是正值4、彩色電視色度坐標(biāo)系統(tǒng)RGB三基色系統(tǒng)稱為“物理三基色”515、噪聲的模型噪聲的特征噪聲的來(lái)源噪聲模型5、噪聲的模型噪聲的特征52（1）噪聲的特征圖像信號(hào)，f(x,y)噪聲，n(x,y)，隨機(jī)性的，可以用隨機(jī)過(guò)程來(lái)描述。一般常用統(tǒng)計(jì)特征來(lái)描述，如均值、方差、相關(guān)函數(shù)等。均值E[n(x,y)]反映噪聲的直流分量，均方值E{n2(x,y)}反映噪聲的總功率，均方差E{(n(x,y)-E[n(x,y)])2}描述噪聲的交流功率，均值的平方[E{n(x,y)}]2，表示噪聲的直流功率。（1）噪聲的特征圖像信號(hào)，f(x,y)53（2）噪聲的來(lái)源外部噪聲從處理系統(tǒng)外來(lái)的影響，如電磁波干擾。內(nèi)部噪聲(1)由光和電的基本性質(zhì)引起的噪聲。(2)機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。(3)元器件材料本身的缺陷帶來(lái)的噪聲。(4)系統(tǒng)內(nèi)部電路噪聲。（2）噪聲的來(lái)源外部噪聲54噪聲分類從統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)看平穩(wěn)噪聲凡是統(tǒng)計(jì)特征不隨時(shí)間變化的；非平穩(wěn)噪聲統(tǒng)計(jì)特征隨時(shí)間變化的。從噪聲幅度分布的統(tǒng)計(jì)來(lái)看其密度函數(shù)有高斯型、瑞利型等，分別稱為高斯噪聲和瑞利噪聲。按噪聲頻譜形狀命名的，如頻譜均勻分布的噪聲稱為白噪聲，頻譜與頻率成反比的稱為1/f噪聲，頻譜與頻率平方成正比的稱為三角噪聲噪聲分類從統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)看55（3）噪聲的模型加法性噪聲：g(x,y)=f(x,y)+n(x,y)

乘法噪聲：g(x,y)=f(x,y)[1+n(x,y)]=f(x,y)+f(x,y)n(x,y)

（3）噪聲的模型加法性噪聲：乘法噪聲：56離散模型離散模型5733的E點(diǎn)，稱等能量點(diǎn)，CIE標(biāo)準(zhǔn)白光。顏色特征豐富了圖像處理的方法計(jì)算過(guò)程中間可能離散。f(x,y)=i(x,y)r(x,y),1、圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)與視覺(jué)心理其中S可以是有意施加的某種處理方法，也可以是圖像系統(tǒng)中導(dǎo)致圖像退化的原因。圖像=g(x,y)，33的E點(diǎn)，稱等能量點(diǎn)，CIE標(biāo)準(zhǔn)白光。對(duì)圖像質(zhì)量的最終評(píng)價(jià)是由人的感覺(jué)器官和心理狀態(tài)來(lái)決定的。均方值E{n2(x,y)}反映噪聲的總功率，這樣才能保證信號(hào)可以重構(gòu)。色調(diào)（H，Hue）、色飽和度（S，Saturation）以及亮度（I，Intensity均方差E{(n(x,y)-E[n(x,y)])2}描述噪聲的交流功率，3、視覺(jué)的時(shí)空頻率分析圖像序列={g1(x,y),g2(x,y),…,gt(x,y)}[gmin，gmax]是圖像灰度范圍。或：圖像序列=g(x,y,t)。設(shè)x表示視網(wǎng)膜上形成的圖像的大小，單位mm，有:從圖像信息傳輸角度出發(fā)，圖像系統(tǒng)評(píng)價(jià)的真正尺度應(yīng)該是發(fā)出信息者的意圖為接收信息者所理解的程度，而不是對(duì)發(fā)出信息者發(fā)出的圖像像素信息集合的簡(jiǎn)單接收。指視覺(jué)信息的產(chǎn)生部分——視細(xì)胞(圖像信息感受器)和其它神經(jīng)細(xì)胞以及大腦高級(jí)中樞的神經(jīng)系統(tǒng)的信息產(chǎn)生、傳輸和處理的機(jī)理光的混合滿足加色定理。

數(shù)字圖像，數(shù)字化（1）連續(xù)畫(huà)面空間坐標(biāo)離散化——采樣：方形、三角形、正六角形點(diǎn)陣等。采樣點(diǎn)陣（2）采樣點(diǎn)（像素）幅值（實(shí)數(shù)）取整——量化：均勻、非均勻/矢量、標(biāo)量33的E點(diǎn)，稱等能量點(diǎn)，CIE標(biāo)準(zhǔn)白光。數(shù)字圖像，數(shù)字化581、圖像的均勻采樣yxxy典型的采樣方式1、圖像的均勻采樣yxxy典型的采樣方式59二維采樣定理對(duì)于二維有限帶寬信號(hào)fc(x,y)，如果其二維傅立葉變換只在的范圍內(nèi)不為零，那么采樣間隔必須滿足這樣才能保證信號(hào)可以重構(gòu)。該條件稱為Nyquist采樣定理

二維采樣定理對(duì)于二維有限帶寬信號(hào)fc(x,y)，如果其二維傅602、圖像的量化q1

q0

q2

qN-1

0f0f1f2

fN-1fNfq量化過(guò)程量化的準(zhǔn)則是：若則

2、圖像的量化q1q0q2qN-10f061量化誤差“量化誤差”“量化失真”由量化誤差產(chǎn)生的圖像失真稱為量化失真。量化誤差“量化誤差”623、數(shù)字圖像的表示整數(shù)矩陣向量3、數(shù)字圖像的表示整數(shù)矩陣63數(shù)字圖像，矩陣元素：像元、圖像元素、像素電視圖像：512512

128；一般圖像：256

256

64。（1）整數(shù)矩陣數(shù)字圖像，矩陣元素：像元、圖像元素、像素（1）整數(shù)矩陣64灰度分辨率灰度2^k灰度級(jí)，k比特空間分辨率矩陣M×N。像素計(jì)算過(guò)程中間可能離散。編程實(shí)現(xiàn)。圖像表示灰度分辨率灰度2^k灰度級(jí)，k比特圖像表示65矩陣圖像清晰度（可分辨的細(xì)節(jié)的程度）取決于N和

k。N小，“檢測(cè)板效應(yīng)”；

k小，“假輪廓”。圖像的數(shù)據(jù)量（bit）前圖中f(x,y)既可以表示整幅圖像，也可以表示x行y列交點(diǎn)處的圖像的像素值，f(x,y)的值都是整數(shù)。

矩陣圖像清晰度（可分辨的細(xì)節(jié)的程度）取決于N和k。N小，“66數(shù)字圖像舉例xy0g(x,y)數(shù)字圖像舉例xy0g(x,y)67只改變空間分辨率512、256、128、64、32、16只改變空間分辨率512、256、128、64、32、1668三種視色素，對(duì)光的影響峰值分別在紅、綠、藍(lán)區(qū)，綜合后形成色覺(jué)信息。光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF對(duì)圖像質(zhì)量的最終評(píng)價(jià)是由人的感覺(jué)器官和心理狀態(tài)來(lái)決定的。觀測(cè)者看一個(gè)距離100m，高15m的樹(shù)。低級(jí)超復(fù)雜型細(xì)胞檢測(cè)直線和邊界的長(zhǎng)度、寬度，圖像處理f(x,y)=S[g(x,y)]均方差E{(n(x,y)-E[n(x,y)])2}描述噪聲的交流功率，凡是統(tǒng)計(jì)特征不隨時(shí)間變化的；3個(gè)基本顏色——紅（R,red）、綠(G,green)和藍(lán)(B,blue)圖31視覺(jué)研究與圖像的關(guān)系（2）采樣點(diǎn)（像素）幅值（實(shí)數(shù)）取整——量化：的范圍內(nèi)不為零，那么采樣間隔必須滿足方形、三角形、正六角形點(diǎn)陣等。要產(chǎn)生充分的臨場(chǎng)感，畫(huà)面尺寸應(yīng)該產(chǎn)生30。稱為韋伯比，表示光強(qiáng)分辨力周邊視力分辨率差，可以將視目標(biāo)特征部分檢出，利用檢出的目標(biāo)圖像特征去控制眼球運(yùn)動(dòng)。統(tǒng)計(jì)特征隨時(shí)間變化的。在特定應(yīng)用環(huán)境中，用于圖像分析有特殊的優(yōu)勢(shì)顏色還可以用色品值r、g、b（相對(duì)色系數(shù)）表示，定義如下改變空間分辨率三種視色素，對(duì)光的影響峰值分別在紅、綠、藍(lán)區(qū)，綜合后形成色覺(jué)69第三基礎(chǔ)知識(shí)第三基礎(chǔ)知識(shí)70優(yōu)選第三基礎(chǔ)知識(shí)優(yōu)選第三基礎(chǔ)知識(shí)3.1圖像處理的視覺(jué)基礎(chǔ)視覺(jué)生理/視覺(jué)特性/視覺(jué)模型視覺(jué)基礎(chǔ)/視覺(jué)應(yīng)用它們與圖像研究的關(guān)系見(jiàn)圖31。3.1圖像處理的視覺(jué)基礎(chǔ)視覺(jué)生理/視覺(jué)特性/視覺(jué)模型72圖31視覺(jué)研究與圖像的關(guān)系視覺(jué)研究基礎(chǔ)研究視覺(jué)心理現(xiàn)象法則（心理學(xué)）視覺(jué)信息加工機(jī)理（生理學(xué)）應(yīng)用研究視環(huán)境的改善和視機(jī)能應(yīng)用（照明工程學(xué)、人類工程學(xué)）圖像改善和評(píng)價(jià)（圖像工程）模擬視覺(jué)機(jī)能的信息處理（信息工程、人工智能心理測(cè)定模擬技術(shù)圖31視覺(jué)研究與圖像的關(guān)系視覺(jué)研究基礎(chǔ)研究視覺(jué)心理現(xiàn)象法731、圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)與視覺(jué)心理對(duì)圖像質(zhì)量的最終評(píng)價(jià)是由人的感覺(jué)器官和心理狀態(tài)來(lái)決定的。與圖像內(nèi)容以及觀察者的心理因素有關(guān)。從圖像信息傳輸角度出發(fā)，圖像系統(tǒng)評(píng)價(jià)的真正尺度應(yīng)該是發(fā)出信息者的意圖為接收信息者所理解的程度，而不是對(duì)發(fā)出信息者發(fā)出的圖像像素信息集合的簡(jiǎn)單接收。1、圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)與視覺(jué)心理對(duì)圖像質(zhì)量的最終評(píng)價(jià)是由人的感覺(jué)器74圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法1.客觀評(píng)價(jià)信噪比等缺點(diǎn)是不容易取得客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算，不能反映視覺(jué)心理2.主觀評(píng)價(jià)根據(jù)視覺(jué)效果進(jìn)行評(píng)分一般方法圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法1.客觀評(píng)價(jià)752、畫(huà)面組成和視覺(jué)心理“”視野——指眼球不動(dòng)時(shí)所能見(jiàn)到的范圍如果把注視點(diǎn)作為中心，可見(jiàn)的范圍上方約65。，下方約75。，左右視角約為104。，但視力好的部位僅限于中央2。~3。左右。為了適應(yīng)大的畫(huà)面和立體景象的機(jī)理，眼球必須轉(zhuǎn)動(dòng)使視線移動(dòng)。中心視力分辨率強(qiáng)，可以進(jìn)行圖像細(xì)節(jié)的認(rèn)識(shí)。周邊視力分辨率差，可以將視目標(biāo)特征部分檢出，利用檢出的目標(biāo)圖像特征去控制眼球運(yùn)動(dòng)。另外周邊視可以認(rèn)識(shí)圖像的全貌，而中心視只能認(rèn)識(shí)圖像的一小部分。要產(chǎn)生充分的臨場(chǎng)感，畫(huà)面尺寸應(yīng)該產(chǎn)生30。以上視野，如寬銀幕電影。2、畫(huà)面組成和視覺(jué)心理“”視野——指眼球不動(dòng)時(shí)所能見(jiàn)到的范圍763、視覺(jué)的時(shí)空頻率分析空間分辨力人眼對(duì)空間景物細(xì)節(jié)的分辨能力有限。時(shí)間分辨力對(duì)亮度的響應(yīng)有時(shí)延和殘留，因而對(duì)景物亮度的變化也有分辨力，過(guò)快的變化無(wú)法分辨“視覺(jué)惰性”。當(dāng)離散畫(huà)面的重復(fù)頻率不低于24Hz時(shí)，可形成連續(xù)畫(huà)面的感覺(jué)，即人眼不能分辨相鄰兩幅畫(huà)面間的差別，而低于24Hz時(shí)，有閃爍感。3、視覺(jué)的時(shí)空頻率分析空間分辨力77第三基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件783、視覺(jué)的時(shí)空頻率分析人眼對(duì)畫(huà)面靜止部分的分辨率高于活動(dòng)部分，對(duì)靜止部分減少時(shí)間分辨率，而對(duì)活動(dòng)部分減少空間分辨率，可以達(dá)到數(shù)據(jù)壓縮的效果。幅度分辨力人眼對(duì)景物亮度層次的分辨力也有限，過(guò)小的亮度差別無(wú)法分辨。對(duì)彩色圖像的色調(diào)和飽和度的分辨力人的視覺(jué)對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力要比亮度細(xì)節(jié)差，在國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì)（ITUR，原CCIR）601標(biāo)準(zhǔn)中，就利用了這種特性，將色差信號(hào)的空間分辨率減半，仍可以得到非常好的圖像質(zhì)量。3、視覺(jué)的時(shí)空頻率分析人眼對(duì)畫(huà)面靜止部分的分辨率高于活動(dòng)部分79顏色特征豐富了圖像處理的方法從噪聲幅度分布的統(tǒng)計(jì)來(lái)看為組成某種顏色所需的紅、綠、藍(lán)的量稱為3個(gè)刺激量，分別用R、G、B表示。三種視色素，對(duì)光的影響峰值分別在紅、綠、藍(lán)區(qū)，綜合后形成色覺(jué)信息。從圖像信息傳輸角度出發(fā)，圖像系統(tǒng)評(píng)價(jià)的真正尺度應(yīng)該是發(fā)出信息者的意圖為接收信息者所理解的程度，而不是對(duì)發(fā)出信息者發(fā)出的圖像像素信息集合的簡(jiǎn)單接收。3、視覺(jué)的時(shí)空頻率分析x+y+z=1,(x,y)CIE色度圖。缺點(diǎn)是不容易取得客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算，不能反映視覺(jué)心理33的E點(diǎn)，稱等能量點(diǎn)，CIE標(biāo)準(zhǔn)白光。f(x,y)=i(x,y)r(x,y),視覺(jué)生理/視覺(jué)特性/視覺(jué)模型顏色特征豐富了圖像處理的方法（2）采樣點(diǎn)（像素）幅值（實(shí)數(shù)）取整——量化：色彩的識(shí)別，色彩分解，提取特征。指視覺(jué)信息的產(chǎn)生部分——視細(xì)胞(圖像信息感受器)和其它神經(jīng)細(xì)胞以及大腦高級(jí)中樞的神經(jīng)系統(tǒng)的信息產(chǎn)生、傳輸和處理的機(jī)理用眼睛觀察樹(shù)的光學(xué)表示法，C點(diǎn)為晶狀體的光學(xué)中心4、視覺(jué)生理視覺(jué)生理指視覺(jué)信息的產(chǎn)生部分——視細(xì)胞(圖像信息感受器)和其它神經(jīng)細(xì)胞以及大腦高級(jí)中樞的神經(jīng)系統(tǒng)的信息產(chǎn)生、傳輸和處理的機(jī)理顏色特征豐富了圖像處理的方法4、視覺(jué)生理視覺(jué)生理80人類視覺(jué)感知過(guò)程人眼結(jié)構(gòu)眼睛中圖像的形成視覺(jué)特性人類視覺(jué)感知過(guò)程人眼結(jié)構(gòu)81視覺(jué)生理特點(diǎn)對(duì)圖像處理方法的影響很大1、人眼的結(jié)構(gòu)視覺(jué)生理特點(diǎn)對(duì)圖像1、人眼的結(jié)構(gòu)82視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的分布錐狀（cone）視覺(jué)：白晝視覺(jué)，色彩；桿狀（rod）視覺(jué)：夜視覺(jué)，低照度敏感。視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的分布錐狀（cone）視覺(jué)：白晝832、眼睛中圖像的形成成像的幾何原理視覺(jué)信息的產(chǎn)生視覺(jué)信息的傳遞視覺(jué)信息的加工處理2、眼睛中圖像的形成成像的幾何原理84（1）成像的幾何原理用眼睛觀察樹(shù)的光學(xué)表示法，C點(diǎn)為晶狀體的光學(xué)中心當(dāng)晶狀體的折射能力由最小變到最大時(shí)，晶狀體的聚焦中心與視網(wǎng)膜之間的距離由17mm縮小到14mm。當(dāng)眼睛聚焦到遠(yuǎn)于3m的物體時(shí)，晶狀體的折射能力最弱，當(dāng)聚焦到非常近的物體時(shí)，其折射能力最強(qiáng)。

（1）成像的幾何原理用眼睛觀察樹(shù)的光學(xué)表示法，C點(diǎn)為晶狀體的85任何彩色可以用不多于三個(gè)基色配成；x+y+z=1,(x,y)CIE色度圖。三種視色素，對(duì)光的影響峰值分別在紅、綠、藍(lán)區(qū)，綜合后形成色覺(jué)信息。三種視色素，對(duì)光的影響峰值分別在紅、綠、藍(lán)區(qū)，綜合后形成色覺(jué)信息。均方值E{n2(x,y)}反映噪聲的總功率，33的E點(diǎn)，稱等能量點(diǎn)，CIE標(biāo)準(zhǔn)白光。e1、e2、e3經(jīng)對(duì)數(shù)傳傳遞后合并為d1、d2、d3輸出：對(duì)于二維有限帶寬信號(hào)fc(x,y)，如果其二維傅立葉變換只在色調(diào)（H，Hue）、色飽和度（S，Saturation）以及亮度（I，Intensity從圖像信息傳輸角度出發(fā)，圖像系統(tǒng)評(píng)價(jià)的真正尺度應(yīng)該是發(fā)出信息者的意圖為接收信息者所理解的程度，而不是對(duì)發(fā)出信息者發(fā)出的圖像像素信息集合的簡(jiǎn)單接收。人眼不能分解混合彩色的各個(gè)分量；2、畫(huà)面組成和視覺(jué)心理顏色特征豐富了圖像處理的方法33的E點(diǎn)，稱等能量點(diǎn)，CIE標(biāo)準(zhǔn)白光。色調(diào)和飽和度合起來(lái)稱為色度。顏色特征豐富了圖像處理的方法的范圍內(nèi)不為零，那么采樣間隔必須滿足三種不同頻率響應(yīng)的錐，各對(duì)紅、綠、藍(lán)具有最強(qiáng)的響應(yīng)，彩色的識(shí)別功能周邊視力分辨率差，可以將視目標(biāo)特征部分檢出，利用檢出的目標(biāo)圖像特征去控制眼球運(yùn)動(dòng)。成像尺寸計(jì)算觀測(cè)者看一個(gè)距離100m，高15m的樹(shù)。設(shè)x表示視網(wǎng)膜上形成的圖像的大小，單位mm，有:15/100=x/17,x=2.55mm任何彩色可以用不多于三個(gè)基色配成；成像尺寸計(jì)算觀測(cè)者看一個(gè)距86（2）視覺(jué)信息的產(chǎn)生光—化—電過(guò)程色覺(jué)理論主要有兩種三色學(xué)三種視色素，對(duì)光的影響峰值分別在紅、綠、藍(lán)區(qū)，綜合后形成色覺(jué)信息。四色學(xué)說(shuō)三對(duì)視色素(白黑，紅綠，黃藍(lán))，它們的組合響應(yīng)產(chǎn)生色覺(jué)信息（2）視覺(jué)信息的產(chǎn)生光—化—電過(guò)程87人類感光細(xì)胞的敏感曲線400450500550600650700100806040200藍(lán)綠紅波長(zhǎng)（nm)光吸收特性%三種不同頻率響應(yīng)的錐，各對(duì)紅、綠、藍(lán)具有最強(qiáng)的響應(yīng)，彩色的識(shí)別功能人類感光細(xì)胞的敏感曲線40045050055088（3）視覺(jué)信息的加工處理簡(jiǎn)單型細(xì)胞檢測(cè)圖像的明暗邊界和線條的位置和方向，復(fù)雜型細(xì)胞對(duì)直線和邊界的運(yùn)動(dòng)方向敏感，低級(jí)超復(fù)雜型細(xì)胞檢測(cè)直線和邊界的長(zhǎng)度、寬度，而高級(jí)超復(fù)雜型細(xì)胞可以檢測(cè)曲線和邊緣曲度等（3）視覺(jué)信息的加工處理簡(jiǎn)單型細(xì)胞893、視覺(jué)特性亮度適應(yīng)與鑒別分辨力對(duì)比靈敏度同時(shí)對(duì)比效應(yīng)閾值效應(yīng)和掩蓋效應(yīng)視覺(jué)運(yùn)動(dòng)特性視覺(jué)空間頻率特性視覺(jué)時(shí)間頻率特性3、視覺(jué)特性亮度適應(yīng)與鑒別90主觀亮度感受特性主觀亮度感受特性91第三基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件92第三基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件93其中0i(x,y)Bm,0r(x,y)1,對(duì)圖像質(zhì)量的最終評(píng)價(jià)是由人的感覺(jué)器官和心理狀態(tài)來(lái)決定的。光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF為組成某種顏色所需的紅、綠、藍(lán)的量稱為3個(gè)刺激量，分別用R、G、B表示。對(duì)圖像質(zhì)量的最終評(píng)價(jià)是由人的感覺(jué)器官和心理狀態(tài)來(lái)決定的。從圖像信息傳輸角度出發(fā)，圖像系統(tǒng)評(píng)價(jià)的真正尺度應(yīng)該是發(fā)出信息者的意圖為接收信息者所理解的程度，而不是對(duì)發(fā)出信息者發(fā)出的圖像像素信息集合的簡(jiǎn)單接收。為了適應(yīng)大的畫(huà)面和立體景象的機(jī)理，眼球必須轉(zhuǎn)動(dòng)使視線移動(dòng)。周邊視力分辨率差，可以將視目標(biāo)特征部分檢出，利用檢出的目標(biāo)圖像特征去控制眼球運(yùn)動(dòng)。（3）視覺(jué)信息的加工處理均方值E{n2(x,y)}反映噪聲的總功率，gminggmax,gmin=iminrmin,gmax=imaxrmax。中心視力分辨率強(qiáng)，可以進(jìn)行圖像細(xì)節(jié)的認(rèn)識(shí)。i(x,y)照射分量，r(x,y)反射分量，Bm最大光照強(qiáng)度。光強(qiáng)分辨力的典型韋伯比對(duì)于二維有限帶寬信號(hào)fc(x,y)，如果其二維傅立葉變換只在當(dāng)離散畫(huà)面的重復(fù)頻率不低于24Hz時(shí)，可形成連續(xù)畫(huà)面的感覺(jué)，即人眼不能分辨相鄰兩幅畫(huà)面間的差別，而低于24Hz時(shí)，有閃爍感。色調(diào)（H，Hue）、色飽和度（S，Saturation）以及亮度（I，Intensity設(shè)x表示視網(wǎng)膜上形成的圖像的大小，單位mm，有:從圖像信息傳輸角度出發(fā)，圖像系統(tǒng)評(píng)價(jià)的真正尺度應(yīng)該是發(fā)出信息者的意圖為接收信息者所理解的程度，而不是對(duì)發(fā)出信息者發(fā)出的圖像像素信息集合的簡(jiǎn)單接收。為組成某種顏色所需的紅、綠、藍(lán)的量稱為3個(gè)刺激量，分別用R、G、B表示。圖像=g(x,y)，分辨力在不同的亮度適應(yīng)級(jí)，人眼的分辨力不同，如圖所示，I是背景光強(qiáng)，I是光強(qiáng)的變化，稱為韋伯比，表示光強(qiáng)分辨力

光強(qiáng)分辨力的典型韋伯比其中0i(x,y)Bm,0r(x,y)94馬赫帶效應(yīng)馬赫帶效應(yīng)95同時(shí)對(duì)比效應(yīng)圖同時(shí)對(duì)比效應(yīng)圖96視覺(jué)的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)模型亮度視覺(jué)模型彩色視覺(jué)模型視覺(jué)的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)模型亮度視覺(jué)模型971、亮度視覺(jué)模型輸入圖像Ii(x,y)光學(xué)系統(tǒng)H(x,y)輸出圖像Io(x,y)線性光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF

1、亮度視覺(jué)模型輸入圖像光學(xué)系統(tǒng)輸出圖像線性光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)982、彩色視覺(jué)模型Thomas—Young三色假說(shuō)

g3g1g2d3d2d1e3e1e2線性系統(tǒng)-黃綠色視錐感受器藍(lán)色視錐感受器綠色視錐感受器LOGLOGLOG+-+H2(Wx,Wy)H1(Wx,Wy)H3(Wx,Wy)神經(jīng)信號(hào)彩色視覺(jué)模型2、彩色視覺(jué)模型Thomas—Young三色假說(shuō)g3g1g99彩色響應(yīng)在上圖模型中，e1、e2、e3代表視網(wǎng)膜三個(gè)具有S1()、S2()、S3()譜靈敏度的感受器，其輸出分別為

C()為入射光譜的能量分布函數(shù)

彩色響應(yīng)在上圖模型中，e1、e2、e3代表視網(wǎng)膜三個(gè)具有S1100彩色信息融合e1、e2、e3經(jīng)對(duì)數(shù)傳傳遞后合并為d1、d2、d3輸出：彩色信息融合e1、e2、e3經(jīng)對(duì)數(shù)傳傳遞后合并為d1、d2、101色度學(xué)3個(gè)基本顏色——紅（R,red）、綠(G,green)和藍(lán)(B,blue)國(guó)際照明委員會(huì)（CIE），1931年規(guī)定3種基本色的波長(zhǎng)為R:700nm,G:546.1nm,B:435.8nm。色度學(xué)3個(gè)基本顏色——紅（R,red）、綠(G,gree102三色系統(tǒng)彩色加法系統(tǒng)（左）與減法系統(tǒng)（右）利用3基色疊加可產(chǎn)生光的3補(bǔ)色：品紅（M,magenta，即紅加藍(lán)）、藍(lán)綠（C,cyan，即綠加藍(lán)）、黃（Y,yellow，即紅加綠）。按一定的比例混合3基色或?qū)?個(gè)補(bǔ)色與相對(duì)的基色混合就可以產(chǎn)生白色。光的混合滿足加色定理。三色系統(tǒng)彩色加法系統(tǒng)（左）與減法系統(tǒng)（右）利用3基色疊加可產(chǎn)103色度圖色度圖104xyz相對(duì)三色系數(shù)（色品坐標(biāo)）x+y+z=1,(x,y)CIE色度圖。對(duì)應(yīng)于x=y=0.33的E點(diǎn)，稱等能量點(diǎn)，CIE標(biāo)準(zhǔn)白光。0.800.20.8xy520nm700-770nm紅藍(lán)綠NTSCPAL紫色度圖色品坐標(biāo)系xyz相對(duì)三色系數(shù)（色品坐標(biāo)）0.800.20.8xy520105顏色特征區(qū)分顏色通常用3種基本特性亮度色調(diào)飽和度。色調(diào)和飽和度合起來(lái)稱為色度。顏色可以用亮度和色度共同表示顏色特征區(qū)分顏色通常用3種基本特性106坐標(biāo)系為組成某種顏色所需的紅、綠、藍(lán)的量稱為3個(gè)刺激量，分別用R、G、B表示。

顏色還可以用色品值r、g、b（相對(duì)色系數(shù)）表示，定義如下

坐標(biāo)系為組成某種顏色所需的紅、綠、藍(lán)的量稱為3個(gè)刺激量，分別107主要彩色匹配規(guī)則任何彩色可以用不多于三個(gè)基色配成；混合色的光亮度等于各分量亮度之和；人眼不能分解混合彩色的各個(gè)分量；在某一亮度等級(jí)上的彩色匹配可適用于較寬的亮度范圍；主要彩色匹配規(guī)則任何彩色可以用不多于三個(gè)基色配成；1083.2圖像的數(shù)學(xué)模型

連續(xù)模型離散模型隨機(jī)場(chǎng)模型3.2圖像的數(shù)學(xué)模型

連續(xù)模型109圖像的連續(xù)模型基本的連續(xù)模型照明反射模型噪聲模型圖像的連續(xù)模型基本的連續(xù)模型1101、基本的連續(xù)模型圖像可以用灰度級(jí)G在x，y二維空間的連續(xù)變換來(lái)描述，即：

Sg(x,y)f(x,y)圖像處理的基本框圖圖像=g(x,y)， 時(shí)間序列圖像的描述為：圖像序列={g1(x,y),g2(x,y),…,gt(x,y)}或：圖像序列=g(x,y,t)。 圖像處理

f(x,y)=S[g(x,y)]

其中S可以是有意施加的某種處理方法，也可以是圖像系統(tǒng)中導(dǎo)致圖像退化的原因。

G(x,y)=S-1[f(x,y)]

是圖像復(fù)原的基本模型。1、基本的連續(xù)模型圖像可以用灰度級(jí)G在x，y二維空間的連續(xù)變111（2）、照明反射模型（3）、彩色模型2、離散模型3、隨機(jī)場(chǎng)模型三、圖像的數(shù)字化f(x,y)=i(x,y)r(x,y),其中0i(x,y)Bm,0r(x,y)1,i(x,y)照射分量，r(x,y)反射分量，Bm最大光照強(qiáng)度。gminggmax,gmin=iminrmin,gmax=imaxrmax。[gmin，gmax

]是圖像灰度范圍。該模型常用于同態(tài)濾波，計(jì)算機(jī)圖形：真實(shí)感模型2、照明反射模型（2）、照明反射模型f(x,y)=i(x,y)r(x,y)1123、通用的彩色模型RGB模型HSI模型3、通用的彩色模型RGB模型113低級(jí)超復(fù)雜型細(xì)胞檢測(cè)直線和邊界的長(zhǎng)度、寬度，是圖像復(fù)原的基本模型。的范圍內(nèi)不為零，那么采樣間隔必須滿足15/100=x/17,x=2.3個(gè)基本顏色——紅（R,red）、綠(G,green)和藍(lán)(B,blue)顏色特征豐富了圖像處理的方法對(duì)于二維有限帶寬信號(hào)fc(x,y)，如果其二維傅立葉變換只在光的混合滿足加色定理。圖像清晰度（可分辨的細(xì)節(jié)的程度）取決于N和k。[gmin，gmax]是圖像灰度范圍。缺點(diǎn)是不容易取得客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算，不能反映視覺(jué)心理在只有光照亮度發(fā)生變化的應(yīng)用中，不考慮亮度，只使用色度進(jìn)行區(qū)域分割。周邊視力分辨率差，可以將視目標(biāo)特征部分檢出，利用檢出的目標(biāo)圖像特征去控制眼球運(yùn)動(dòng)。凡是統(tǒng)計(jì)特征不隨時(shí)間變化的；是圖像復(fù)原的基本模型。低級(jí)超復(fù)雜型細(xì)胞檢測(cè)直線和邊界的長(zhǎng)度、寬度，顏色特征豐富了圖像處理的方法400450500550600650700用眼睛觀察樹(shù)的光學(xué)表示法，C點(diǎn)為晶狀體的光學(xué)中心從圖像信息傳輸角度出發(fā)，圖像系統(tǒng)評(píng)價(jià)的真正尺度應(yīng)該是發(fā)出信息者的意圖為接收信息者所理解的程度，而不是對(duì)發(fā)出信息者發(fā)出的圖像像素信息集合的簡(jiǎn)單接收。（1）RGB模型低級(jí)超復(fù)雜型細(xì)胞檢測(cè)直線和邊界的長(zhǎng)度、寬度，（1）RGB模型114（2）HSI模型視覺(jué)生理模型色調(diào)（H，Hue）、色飽和度（S，Saturation）以及亮度（I，Intensity在特定應(yīng)用環(huán)境中，用于圖像分析有特殊的優(yōu)勢(shì)在只有光照亮度發(fā)生變化的應(yīng)用中，不考慮亮度，只使用色度進(jìn)行區(qū)域分割。（2）HSI模型視覺(jué)生理模型115圓錐體模型圓錐體模型116RGB到HSIRGB到HSI117HSI到RGBHSI到RGB118顏色特征豐富了圖像處理的方法色彩的識(shí)別，色彩分解，提取特征。例如：濾色鏡，遙感、著色后細(xì)胞紅綠藍(lán)紅黃綠藍(lán)紫顏色特征豐富了圖像處理的方法色彩的識(shí)別，色彩分解，提取特征。1194、彩色電視色度坐標(biāo)系統(tǒng)RGB三基色系統(tǒng)稱為“物理三基色”CIE另外規(guī)定了一種虛擬的三基色系（XYZ）標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)，在匹配各種彩色時(shí)，三基色系數(shù)都是正值4、彩色電視色度坐標(biāo)系統(tǒng)RGB三基色系統(tǒng)稱為“物理三基色”1205、噪聲的模型噪聲的特征噪聲的來(lái)源噪聲模型5、噪聲的模型噪聲的特征121（1）噪聲的特征圖像信號(hào)，f(x,y)噪聲，n(x,y)，隨機(jī)性的，可以用隨機(jī)過(guò)程來(lái)描述。一般常用統(tǒng)計(jì)特征來(lái)描述，如均值、方差、相關(guān)函數(shù)等。均值E[n(x,y)]反映噪聲的直流分量，均方值E{n2(x,y)}反映噪聲的總功率，均方差E{(n(x,y)-E[n(x,y)])2}描述噪聲的交流功率，均值的平方[E{n(x,y)}]2，表示噪聲的直流功率。（1）噪聲的特征圖像信號(hào)，f(x,y)122（2）噪聲的來(lái)源外部噪聲從處理系統(tǒng)外來(lái)的影響，如電磁波干擾。內(nèi)部噪聲(1)由光和電的基本性質(zhì)引起的噪聲。(2)機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。(3)元器件材料本身的缺陷帶來(lái)的噪聲。(4)系統(tǒng)內(nèi)部電路噪聲。（2）噪聲的來(lái)源外部噪聲123噪聲分類從統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)看平穩(wěn)噪聲凡是統(tǒng)計(jì)特征不隨時(shí)間變化的；非平穩(wěn)噪聲統(tǒng)計(jì)特征隨時(shí)間變化的。從噪聲幅度分布的統(tǒng)計(jì)來(lái)看其密度函數(shù)有高斯型、瑞利型等，分別稱為高斯噪聲和瑞利噪聲。按噪聲頻譜形狀命名的，如頻譜均勻分布的噪聲稱為白噪聲，頻譜與頻率成反比的稱為1/f噪聲，頻譜與頻率平方成正比的稱為三角噪聲噪聲分類從統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)看124（3）噪聲的模型加法性噪聲：g(x,y)=f(x,y)+n(x,y)

乘法噪聲：g(x,y)=f(x,y)[1+n(x,y)]=f(x,y)+f(x,y)n(x,y)

（3）噪聲的模型加法性噪聲：乘法噪聲：125離散模型離散模型12633的E點(diǎn)，稱等能量點(diǎn)，CIE標(biāo)準(zhǔn)白光。顏色特征豐富了圖像處理的方法計(jì)