數(shù)字圖像處理第2章圖像和視覺基礎(chǔ)

一、人眼與亮度視覺二、顏色視覺三、采樣與量化四、像素間聯(lián)系五、算術(shù)和邏輯運算六、坐標(biāo)變換第2章圖像和視覺基礎(chǔ)1一、人眼與亮度視覺1、人眼成像晶狀體視網(wǎng)膜外界圖像光學(xué)圖像神經(jīng)活動電信息傳入大腦獲得圖像感知視網(wǎng)膜視覺接收器視神經(jīng)纖維人眼成像過程：2視網(wǎng)膜上有柱細胞和錐細胞兩類視覺接收器：柱細胞：細長而薄，數(shù)量上約7500萬～1億5000萬，提供視野的整體效果，不感受顏色并對低照度較敏感。錐細胞：短而粗，數(shù)量少，約600萬～700萬，對顏色很敏感，它們提供晝視。一、人眼與亮度視覺32、亮度適應(yīng)和區(qū)分光強的對數(shù)主觀亮度強閃光閾值夜視閾值晝視曲線夜視曲線視覺范圍042-2-4-6一、人眼與亮度視覺（1）亮度適應(yīng)范圍特點1：人眼亮度適應(yīng)總的動態(tài)范圍相當(dāng)大42、亮度適應(yīng)和區(qū)分光強的對數(shù)主觀亮度強閃光閾值夜視閾值晝視曲線夜視曲線視覺范圍042-2-4-6一、人眼與亮度視覺（1）亮度適應(yīng)范圍特點2：外界光強確定后，人眼亮度適應(yīng)的動態(tài)范圍并不大52、亮度適應(yīng)和區(qū)分光強的對數(shù)主觀亮度強閃光閾值夜視閾值晝視曲線夜視曲線視覺范圍042-2-4-6一、人眼與亮度視覺（1）亮度適應(yīng)范圍特點3：當(dāng)外界光強變化時，人眼亮度又適應(yīng)另一個小的動態(tài)范圍6（2）亮度區(qū)分能力

II+?I?I/I

——稱為韋伯率，體現(xiàn)視覺對亮度的區(qū)分能力。經(jīng)典實驗：一、人眼與亮度視覺7例：馬赫帶效應(yīng)一、人眼與亮度視覺8例：同時對比度效應(yīng)一、人眼與亮度視覺9二、顏色視覺1、顏色基礎(chǔ)400nm紫外光紅外光可見光區(qū)780nm10視網(wǎng)膜中三種錐細胞對彩色的吸收曲線二、顏色視覺11400nm700nm紫外光紅外光546.1nm435.8nm780nm二、顏色視覺12R波長700nmG波長546.1nmB波長435.8nm三基色青Cyan品紅Magenta黃Yellow三補色二、顏色視覺13色調(diào)(Hue)：顏色的種類飽和度(Saturation)：顏色的濃淡程度亮度(Intensity)：顏色的明暗程度顏色的3種基本特性二、顏色視覺14（1）每一點對應(yīng)一種顏色1931年CIE制定了一個色度圖：舌型圖二、顏色視覺15（2）邊界點代表純顏色二、顏色視覺1931年CIE制定了一個色度圖：舌型圖16（3）任意兩點連線表示線上的顏色可由兩點顏色混合形成1931年CIE制定了一個色度圖二、顏色視覺1931年CIE制定了一個色度圖：舌型圖17（4）任意三點形成的三角形內(nèi)的顏色可由三點顏色混合形成1931年CIE制定了一個色度圖二、顏色視覺1931年CIE制定了一個色度圖：舌型圖18黃(1,1,0)黑(0,0,0)綠(0,1,0)青(0,1,1)藍(0,0,1)品紅(1,0,1)白(1,1,1)紅(1,0,0)2、顏色模型

（1）RGB顏色模型二、顏色視覺19（2）HSI顏色模型黑色白色黃黑綠青藍品紅白紅二、顏色視覺20BRGSHI黑色白色二、顏色視覺21各種亮度下的R、G、B顏色圖二、顏色視覺22彩色圖像的R、G、B和H、S、I各分量的圖示二、顏色視覺23二、顏色視覺24三、采樣與量化對模擬圖像的空間坐標(biāo)的離散化——空間采樣

對模擬圖像的幅度離散化——幅度量化

數(shù)字圖像用一個M×N數(shù)組f(x,y)表示：25三、采樣與量化一般灰度級數(shù)存儲位數(shù)26三、采樣與量化采樣和量化參數(shù)對圖像質(zhì)量的影響27三、采樣與量化采樣和量化參數(shù)對圖像質(zhì)量的影響28四、像素間聯(lián)系1、像素的鄰域

r

rpr

r

s

s

p

s

ssrsrprsrs

4-鄰域N4(p)對角鄰域ND(p)8-鄰域N8(p)29

V表示定義連接的灰度值集合，則（1）4-連接：2個像素p和r在V中取值且r在N4(p)中；（2）8-連接：2個像素p和r在V中取值且r在N8(p)中；（3）m-連接：2個像素p和r在V中取值且滿足下列條件之一：①r在N4(p)中；②

r在ND(p)且N4(p)∩N4(r)是空集。1000101102、連接四、像素間聯(lián)系30若像素p與像素q相連接，則它們毗鄰。根據(jù)連接規(guī)則，毗鄰可分為3、毗鄰8-毗鄰m-毗鄰4-毗鄰100010110四、像素間聯(lián)系31毗鄰像素間形成通路，同樣有4、通路8-通路m-通路4-通路100010110100010110四、像素間聯(lián)系32若兩個像素之間有一個通路，則稱兩個像素互相連通并形成連通組元。5、連通

100010110四、像素間聯(lián)系習(xí)題3-3336、距離量度常用的量度方法有三種：歐氏距離：DE(p,q)=[(x-s)2+(y-t)2]1/2

城區(qū)距離：D4(p,q)=|x-s|+|y-t|棋盤距離：D8(p,q)=max(|x-s|，|y-t|)四、像素間聯(lián)系34

434

43234

432123432101234321234

43234

434

3333333322222332111233210123321112332222233333333四、像素間聯(lián)系35m-連通時像素間距離測量示例在圖中，像素p和q的值均為1：p1sqtp10q0p10q1p11q0p11q1Dm(p,q)=2Dm(p,q)=3Dm(p,q)=3Dm(p,q)=4習(xí)題3-436五、算術(shù)和邏輯運算1、算術(shù)運算兩個像素p、q間的算術(shù)運算包括：（1）加法：記為p+q

（2）減法：記為p-q

（3）乘法：記為p*q（4）除法：記為p/q37去除“疊加性”噪聲M=1M=2M=4M=16加法運算應(yīng)用舉例38生成圖像疊加效果加法運算應(yīng)用舉例39去除不需要的疊加性圖案例如：電視制作的藍屏技術(shù)減法應(yīng)用舉例40檢測同一場景兩幅圖像之間的變化例如：運動物體的檢測減法應(yīng)用舉例412、邏輯運算兩個像素p、q間的邏輯運算包括：（1）與：