第一章 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ)知識(shí)

文章目錄

• • 第一章 數(shù)字圖像處理與分析基礎(chǔ)知識(shí)
  • • • 1.1 視覺(jué)信息學(xué)概述與應(yīng)用領(lǐng)域
      • 1.2 圖像處理的特征
      • 1.3 圖像處理系統(tǒng)的基本構(gòu)成
      • • 1.3.1 硬件構(gòu)成
        • 1.3.2 圖像處理系統(tǒng)的組成
      • 1.4 圖像表達(dá)
      • • 1.4.1 圖像的矩陣表達(dá)
        • 1.4.2 圖像的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
      • 1.5 圖像的格式
      • • 1.5.1 常用的圖像文件格式
        • 1.5.2 具體介紹
      • 1.6 圖像數(shù)字化
      • • 1.6.1 圖像數(shù)字化的原因
        • 1.6.2 圖像數(shù)字化的操作過(guò)程

1.1 視覺(jué)信息學(xué)概述與應(yīng)用領(lǐng)域

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1.1 視覺(jué)信息學(xué)概述與應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)容詳情

1.2 圖像處理的特征

視覺(jué)信息學(xué)的基礎(chǔ)是數(shù)字圖像處理與分析。
圖像處理的特征：
優(yōu)點(diǎn)：正確性和重現(xiàn)性好（保持足夠的處理精度）、容易控制、適用面寬、綜合性強(qiáng)
缺點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)量大（數(shù)據(jù)壓縮） （2）占用頻帶較寬（頻帶壓縮技術(shù)） （3）費(fèi)時(shí)

1.3 圖像處理系統(tǒng)的基本構(gòu)成

1.3.1 硬件構(gòu)成

輸入及數(shù)字化設(shè)備、計(jì)算機(jī)、顯示及記錄設(shè)備。
（1）輸入及數(shù)字化設(shè)備：
傳統(tǒng)的：由攝像機(jī)、掃描儀等裝置，通過(guò)圖像采集卡，模擬圖像數(shù)字化，輸入計(jì)算機(jī)中
現(xiàn)在：數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼掃描儀、VCD、DVD播放裝置，具有USB、IEEE1394接口，直接輸入。
（2）計(jì)算機(jī)：PC
（3）顯示及記錄設(shè)備：
包括內(nèi)存、顯示器、鼓式掃描器、圖像拷貝機(jī)、繪圖機(jī)、繪圖儀、打印機(jī)等。

1.3.2 圖像處理系統(tǒng)的組成

圖像輸入、圖像存儲(chǔ)、圖像通信、圖像處理與分析、圖像輸出。

1.4 圖像表達(dá)

1.4.1 圖像的矩陣表達(dá)

（1）一幅圖像可看成空間各坐標(biāo)上光點(diǎn)的強(qiáng)度I的集合。
公式:I=f(x,y,z,s,t)
表示一副動(dòng)態(tài)t（時(shí)間）,彩色/光譜s（波長(zhǎng)），三維（x,y,z）的立體圖像。
注：二維的靜態(tài)灰度圖像是指：與z,t無(wú)關(guān),s是常數(shù);
（2）采樣和量化
數(shù)字形式：將一副圖像所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)和幅值由無(wú)限、連續(xù) 轉(zhuǎn)變?yōu)橛邢蕖㈦x散化（數(shù)字化）
采樣：坐標(biāo)的數(shù)字化 量化：幅值的數(shù)字化
（3）坐標(biāo)系：x為列，y為行，（0，0）為坐標(biāo)原點(diǎn)
（4）表達(dá)：NM 表示N行，M列
1M 為行向量，N1為列向量，11為標(biāo)量

1.4.2 圖像的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：矩陣、鏈碼、圖形、物體屬性表等
分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：金字塔、四叉樹(shù)
（2）程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法（算法=邏輯+控制）
（3）圖像數(shù)據(jù)的表示層次
目的：反映圖像處理的不同階段和不同抽象程度
逐級(jí)升高：像素層圖像->分割圖像->幾何表示（二維、三維）->關(guān)系模型

1.5 圖像的格式

1.5.1 常用的圖像文件格式

BMP:windows位圖 .bmp
TIFF:標(biāo)簽圖像文件格式 .tif, .tiff
JPEG:聯(lián)合圖片專(zhuān)家組 .jpg .jpeg
GIF：圖像交換格式 .gif
PNG:便攜式網(wǎng)絡(luò)圖片 .png

1.5.2 具體介紹

BMP:
來(lái)源：windows中標(biāo)準(zhǔn)的圖像文件格式，含有支持BMP圖像處理的API函數(shù)
格式：灰度圖像和彩色圖像（位圖顏色表節(jié)省存儲(chǔ)空間）
特點(diǎn)：圖像信息較為豐富，通常無(wú)壓縮
缺點(diǎn)：占用磁盤(pán)空間較大

TIFF:
來(lái)源：由Aldus與微軟公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)。最初用于跨平臺(tái)存儲(chǔ)掃描圖像
格式：壓縮（LZW無(wú)損壓縮）和非壓縮式
特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存儲(chǔ)信息多（質(zhì)量高），適合作為原版復(fù)制圖像
缺點(diǎn)：存儲(chǔ)空間大、兼容性較差

JPEG:
來(lái)源:由聯(lián)合圖片專(zhuān)家組開(kāi)發(fā)（并命名ISO-10918-1）
格式：有損壓縮（允許用不同的壓縮比進(jìn)行壓縮）
特點(diǎn)：具有調(diào)節(jié)圖像質(zhì)量的功能，適合作為原版復(fù)制圖像

GIF：
來(lái)源：20世紀(jì)80年代，美在線(xiàn)信息服務(wù)機(jī)構(gòu)Compuserve針對(duì)當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸寬帶的限制
目的：可用來(lái)創(chuàng)建圖形交換效果。單幅靜態(tài)圖像->連續(xù)的動(dòng)畫(huà)
特點(diǎn)：壓縮比高，磁盤(pán)占用少
缺點(diǎn)：不能存儲(chǔ)超256色的真彩色圖像

PNG:
來(lái)源:1994年年底，Unisys公司宣布GIF使用了擁有專(zhuān)利的壓縮方法，要求開(kāi)發(fā)GIF軟件的作者交納一定的費(fèi)用，PNG圖像格式誕生
格式：國(guó)際網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟推薦認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)
特點(diǎn)：最不失真的格式，存儲(chǔ)形式豐富，能壓縮到極限，顯示速度快，支持透明圖像的制作
缺點(diǎn)：不支持動(dòng)畫(huà)應(yīng)用效果

1.6 圖像數(shù)字化

1.6.1 圖像數(shù)字化的原因

主要用于模擬圖像。由于圖像處理的對(duì)象是數(shù)字圖像，模擬圖像需要數(shù)字化才能得到數(shù)字圖像。

1.6.2 圖像數(shù)字化的操作過(guò)程

圖像數(shù)字化的操作過(guò)程主要分為：采樣和量化。
采樣： 把空間上的連續(xù)圖像分割成離散的像素的集合。
量化： 把像素的灰度（濃淡）變換成離散的整數(shù)值的操作。
注：
1.采樣越細(xì)（采樣間隔越小），像素越小，圖像越精細(xì)。
2.量化越細(xì)致（比特?cái)?shù)越大），灰度分辨率越高，灰度（濃淡層次）表現(xiàn)越豐富。
為方便理解，特用兩個(gè)例子說(shuō)明，閱讀程序請(qǐng)移步：采樣與量化樣例

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的数字图像处理与分析_第一章的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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