第三章 圖像的數(shù)字化

1、1第三章第三章 圖像的數(shù)字化圖像的數(shù)字化n數(shù)字化的概念數(shù)字化的概念n掃描儀掃描儀n數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī)2圖像數(shù)字化圖像數(shù)字化n模擬信號：表示連續(xù)物理量的信號。模擬信號：表示連續(xù)物理量的信號。n離散化：模擬信號轉(zhuǎn)化為離散信號。離散化：模擬信號轉(zhuǎn)化為離散信號。n采樣：采樣：將變量在某一個區(qū)間變化的值用一個將變量在某一個區(qū)間變化的值用一個數(shù)值來表示的離散化。數(shù)值來表示的離散化。 n量化：對測定值的離散化。量化：對測定值的離散化。n數(shù)字信號：變量和測定值被離散化了的數(shù)字信號：變量和測定值被離散化了的信信 號。號。3采樣采樣xlight采樣間隔采樣間隔4量化量化xlight量化量化 間隔間隔5xyxy采樣間

2、隔采樣間隔 x x 采樣間隔采樣間隔 y y 二維采樣相當(dāng)于采二維采樣相當(dāng)于采集那些以集那些以x x 、 y y 為間隔組成的為間隔組成的交叉網(wǎng)格上點的亮交叉網(wǎng)格上點的亮度值。度值。6256256646416*16 以不同分辨率采樣的圖象以不同分辨率采樣的圖象7量化間隔動態(tài)范圍量化：對測定值的離散化。數(shù)字信號：變量和測定值被離散化了的信 號。896484 不同灰度級量化的圖象不同灰度級量化的圖象10數(shù)字化設(shè)備數(shù)字化設(shè)備n掃描儀掃描儀n數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī)11掃描儀的分類掃描儀的分類n按感光原件來分按感光原件來分n光電倍增管光電倍增管PMT（滾筒式掃描儀）（滾筒式掃描儀）n電荷藕合元件電荷藕合元件C

3、CDn接觸式感光器件接觸式感光器件CISn互補(bǔ)金屬氧化物導(dǎo)體互補(bǔ)金屬氧化物導(dǎo)體CMOS（名片掃描）。（名片掃描）。 12PMTn在各種感光器件中，性能最好的一種在各種感光器件中，性能最好的一種n無論在靈敏度、噪聲系數(shù)還是動態(tài)范圍無論在靈敏度、噪聲系數(shù)還是動態(tài)范圍上都遙遙領(lǐng)先于其他的感光器件上都遙遙領(lǐng)先于其他的感光器件n它的輸出信號在相當(dāng)大范圍內(nèi)保持著高它的輸出信號在相當(dāng)大范圍內(nèi)保持著高度的線性輸出，使輸出信號幾乎不用做度的線性輸出，使輸出信號幾乎不用做任何修正就可以直接獲得很準(zhǔn)確的色彩任何修正就可以直接獲得很準(zhǔn)確的色彩還原。還原。 13PMT缺點缺點n光電倍增管在各種感光器件中的生產(chǎn)成光電倍增

4、管在各種感光器件中的生產(chǎn)成本是最高的，價格最高。（滾筒式掃描本是最高的，價格最高。（滾筒式掃描儀幾十萬到幾百萬）儀幾十萬到幾百萬）n由于一次只能掃描到一個像素，因此掃由于一次只能掃描到一個像素，因此掃描速度很慢，掃描一張圖往往需要幾十描速度很慢，掃描一張圖往往需要幾十分鐘。分鐘。14AZTEK PREMIER Drum Scanner現(xiàn)在生產(chǎn)廠家還有Heidelberg ICG 和Screen、AZTEK15平臺式掃描儀平臺式掃描儀16 EPSON EXP160017掃描儀的分類掃描儀的分類n功能上功能上: :n 彩色掃描儀（彩色掃描儀（color scanners）n 膠片和高級圖片掃描儀膠

5、片和高級圖片掃描儀slide and APS scanners (Advanced Photo System)n 文字識別掃描儀文字識別掃描儀OCR scanners n 底片掃描儀底片掃描儀redigitizing scanners18底片掃描儀底片掃描儀Scanner for redigitizing halftone films19掃描儀主要參數(shù)掃描儀主要參數(shù)n光學(xué)分辨率光學(xué)分辨率n位深位深n動態(tài)范圍動態(tài)范圍20光學(xué)分辨率（真實分辨率）光學(xué)分辨率（真實分辨率）水平分辨率水平分辨率： CCD的真實分辨率垂直分辨率垂直分辨率：步進(jìn)電機(jī)每英寸移動多少步有關(guān)一般光學(xué)分辨率指的是水平分辨率光學(xué)分辨

6、率CCD象素數(shù)/掃描儀的最大掃描寬度21最大分辨率光學(xué)分辨率徑插值后得到的分辨率，掃描后反而使圖象模糊例：具有5000象素CCD的掃描儀，掃描儀最大掃描寬度為8.3inch，其光學(xué)分辨率為多少？22位深：位深：n彩色掃描儀的位深：采用RGB通道的位數(shù)n24位：RGB通道各為8位，可表現(xiàn)的灰度等級為 256，顏色數(shù)為1677萬種顏色 30位 36位 48位23n滾筒掃描儀不是因為滾筒而是因為它的感光器件是PMT光電倍增管。龐大的PMT要比微小CCD對光敏感的多，因此掃描得到的圖像噪聲少，看起來更干凈 n自動聚焦功能采樣光孔直徑可達(dá)3微米，與膠片上顆粒相匹配 。n自動密度校正24nAutomati

7、c Dirt and Scratch Removal (ICE)自動去臟功能自動去臟功能 除過紅、綠、藍(lán)通道以外，還是紅外通道。一般的掃描除過紅、綠、藍(lán)通道以外，還是紅外通道。一般的掃描儀很難分清到底是圖像上的內(nèi)容、還是灰塵或者劃痕。儀很難分清到底是圖像上的內(nèi)容、還是灰塵或者劃痕。若果是膠片上的內(nèi)容，那么紅外光能透過，但是灰塵若果是膠片上的內(nèi)容，那么紅外光能透過，但是灰塵和劃痕不能通過。和劃痕不能通過。 n思考題（傳統(tǒng)銀鹽黑白膠片能否使用）思考題（傳統(tǒng)銀鹽黑白膠片能否使用） 25n膠片上的最大絕對密度。膠片上的最大絕對密度。n膠片的密度可達(dá)到膠片的密度可達(dá)到3.53.5n負(fù)片負(fù)片1.41.4n

8、印刷品密度？印刷品密度？n動態(tài)密度與最大密度的關(guān)系動態(tài)密度與最大密度的關(guān)系n比如比如4x5“4x5“，120120的透射膠片最小密度為的透射膠片最小密度為0.05D 0.05D ，那么掃描儀最大密度為那么掃描儀最大密度為4.04.0的話，實際動態(tài)范的話，實際動態(tài)范圍為？圍為？26n任何一臺掃描儀都能達(dá)到最小掃描密度任何一臺掃描儀都能達(dá)到最小掃描密度0.010.01n最大密度如果作假？最大密度如果作假？n可以看到最深的黑色，但會損失高光?？梢钥吹阶钌畹暮谏珪p失高光。n掃描時間掃描時間 通常需要花費(fèi)若干分鐘，如通常需要花費(fèi)若干分鐘，如果分辨率或者其它參數(shù)設(shè)定的比較高的果分辨率或者其它參數(shù)設(shè)定

9、的比較高的話，甚至需要十分鐘或更多話，甚至需要十分鐘或更多 27n制造商提供的參數(shù)通常都是按最低的參制造商提供的參數(shù)通常都是按最低的參數(shù)得到的掃描時間。數(shù)得到的掃描時間。n實際掃描還是要看色彩的還原準(zhǔn)確性、實際掃描還是要看色彩的還原準(zhǔn)確性、圖像的清晰性。圖像的清晰性。28測試掃描儀的動態(tài)范圍測試掃描儀的動態(tài)范圍29掃描時動態(tài)范圍的設(shè)置掃描時動態(tài)范圍的設(shè)置n沒有色彩管理時的設(shè)置沒有色彩管理時的設(shè)置 圖像的密度范圍圖像的密度范圍n有色彩管理時的密度范圍有色彩管理時的密度范圍按照制作特征文件時的設(shè)置，盡可能用最大的按照制作特征文件時的設(shè)置，盡可能用最大的密度范圍。密度范圍。30確定掃描儀的階調(diào)復(fù)制曲

10、線確定掃描儀的階調(diào)復(fù)制曲線31Gamma值和典型的值和典型的L*的關(guān)系的關(guān)系32高位數(shù)掃描高位數(shù)掃描n后面編輯修改留有更多的余地后面編輯修改留有更多的余地n采用采用8bit或者或者16bit33原稿原稿34亮度增強(qiáng)后的原稿亮度增強(qiáng)后的原稿35暗調(diào)細(xì)節(jié)暗調(diào)細(xì)節(jié)36數(shù)碼相機(jī)的主要參數(shù)數(shù)碼相機(jī)的主要參數(shù)n像素點數(shù)量像素點數(shù)量n感光元件的尺寸與類型感光元件的尺寸與類型n鏡頭結(jié)構(gòu)鏡頭結(jié)構(gòu)n變焦功能變焦功能n光圈大小光圈大小n液晶屏幕取景功能液晶屏幕取景功能n存儲卡速度存儲卡速度37數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī)n感光器件：CCD、CMOSnCCD ，（Charge Coupled Device n“電荷耦合器件”n從

11、功能上看，它負(fù)責(zé)將鏡頭傳來的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，類似于普通光學(xué)相機(jī)的膠片。38數(shù)碼相機(jī)成像原理數(shù)碼相機(jī)成像原理39鏡頭質(zhì)量鏡頭質(zhì)量n數(shù)碼相機(jī)的鏡頭由多片鏡片組成，材質(zhì)則分為玻璃與塑料兩類。n數(shù)碼相機(jī)鏡頭以玻璃為材料，很多用戶及商家都說玻璃鏡頭透光率佳、投射圖像更清晰。n不過目前許多測試報告都顯示，玻璃的透鏡并不一定比塑料材料能帶來更清晰的圖像，同時玻璃鏡頭也可能增加相機(jī)重量。 40光學(xué)變焦光學(xué)變焦n組件中的焦距調(diào)節(jié)系統(tǒng)和快門系統(tǒng)是由透鏡組1和電子快門構(gòu)成的，二者是連接在一起。 n在電機(jī)的帶動下，透鏡組1和電子快門可以前后移動，進(jìn)行焦距調(diào)節(jié)，從而獲得最清晰的圖像，由電子快門控制曝光。多組透鏡是完成光學(xué)成像的。4142n光學(xué)變焦是通過鏡頭、物體和焦點三方的位置發(fā)生變化而產(chǎn)生的。43n如果你在相機(jī)的英文規(guī)格書上看過“f =”，那么后面接的數(shù)字通常就是它的焦長，即焦距長度。n如