第二章圖像技術基礎ppt課件

1、沈陽工業(yè)大學沈陽工業(yè)大學第二章第二章 圖像技術根底圖像技術根底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 計算方法v主題7:調色板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，每個像素值用1bit存儲。v例一幅640*480像素的黑白圖像，占據(jù)640*480*1bit=37.5KB存儲空間主題主題2：灰度圖像描畫方法：灰度圖像描畫方法v指每個像素的信息由一個量化的

2、灰度級來描畫，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，所以一個像素用一個字節(jié)表示其灰度值就足夠了，灰度級為256級，每個像素是0-255之間的任何一個值。v例：一幅分辨率為640*480像素、灰度級為256級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。同一幅彩色圖像假設采用不同的彩色空間表示，對其描畫會有不同。 人 ：經(jīng)過顏色、飽和度和亮度來定義顏色；顯示設備：用紅、綠和藍磷光體的發(fā)光量來描畫顏色；打印或者印刷設備：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+藍色=品紅綠色+藍色=青色紅色+綠色+藍色=白色R-Red，紅，紅B-Blue，藍，藍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)別顏色的稱號或顏色的譜中的波長決議，用于區(qū)別顏色的稱號或顏色的種類。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)：顏色的光強度，表示顏色的亮堂：顏色的光強度，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個像素N個像素1, 10 , 11 , 10 , 11, 01 , 00

5、 , 0),(NMMNNMfffffffjif編程讀取一幅圖像的數(shù)據(jù)練習題練習題在串行通訊中，常用波特率描畫傳輸?shù)乃俾?，它被定義為每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特數(shù)。串行通訊中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菐?，也稱字符。假設一幀數(shù)據(jù)由一個起始比特位、8個信息比特位和一個終了比特位構成，請問：(1) 假設要利用一個波特率為56kbps的信道來傳輸一幅大小為10241024、256級灰度的數(shù)字圖像需求多長時間？(2) 假設是用波特率為750kbps的信道來傳輸上述圖像，所需時間又是多少？(3) 假設要傳輸?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，各需求多長時間？練習題答案練習題

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：v1兩個像素的位置在某種意義上能否相鄰v2 兩個像素的灰度值能否滿足某種特定的類似準那么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，假設假設q在集合在集合N8p中，那么稱這中，那么稱這兩個像素是兩個像素是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，假設q在在集合集合N4p中，那么中，那么稱這兩個像素是稱這兩個像素是4-連通連通的的00000000011100010001001000100100010001110000000004連通4個4連通線段間不連通0000000001110001000100100010

8、0100010001110000000008連通一個8連通構成的閉合環(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 計算方法計算方法 給定3個像素p,q,r，坐標分別為(x,y),(s,t),(u,v)，D是間隔 函數(shù)，假設滿足以下條件：1D(p,q) 0(D(p,q)=0當且僅當p=q),兩點間的距 離大于等于0； 2D(p,q)=D(q,p)，間隔 與方向無關。3D(p,r) D(p,q)+ D(q,r)，兩點之間的直線間隔 最短。主題主題6：像素間的間隔：像素間的間隔 計算方法計算方法 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 計算方法計算方法-練習練習題題v請給出距中心點的間隔 不大于4的三種間隔 對比圖48( , )( , )( , )eDp qDp qDp q主題主題7：調色板：調色板問題1: 200200 16色圖像，存儲空間？ RGB： 2002003B=120000B 調色板：16行，索引4bit 2002000.5B+163B=20198B 問題2: 200200真彩色圖像，存儲空間？ RGB： 2002003B 調色板： 行，索引24bit 2002003B+2562562563B242調色板每個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造稱號構造稱號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)構造長度為14B，主要表示位圖的類型和位圖數(shù)據(jù)偏移構造長度40B，包含位圖文件的大小、緊縮類型和顏色格式等信息表項數(shù)由位圖信息頭的相應字段決議，每個表項是一個RGBQUAD構造，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個字節(jié)個字節(jié)bfReserved1和和bfReserved2：保管字，：保管字，必需置為必需置為bfOffbits：從文件頭到實踐位圖數(shù)據(jù)：從文件頭到實踐位圖數(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結構長度，為400012h4biWidthLONG圖像寬度0016h4biHeightLONG圖像高度001Ah2biplanesWORD位平面數(shù)，為1001Ch2biBitCountWORD每個像素所占的位數(shù)001Eh4biCompressionDWORD壓縮方法0022h4biSizeImageDWORD圖像大小，以字節(jié)為單位0026h4biXPelsPerMeterLONG目標設備的水平分辨率，單位是每米像素個數(shù)002Ah4biYPelsPerMeterLONG目標設備的垂直分辨率，單位是每米像素個數(shù)002Eh4biClrUsedDWORD實際用到

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 每個象素所占位數(shù)每個象素所占位數(shù)122取值顏色數(shù)量說明biBitCount=1二值圖像biBitCount=4調色板biBitCount=8調色板biBitCount=1616位高彩色biBitCount=24真彩色，RGBbiBitCount=3232位增強型彩色421682256162242322v biBitCount=16 ：表示位圖最多有65536種顏色。每個色素用16位2個字節(jié)表示。這種格式叫作高彩色，或叫加強型16位色，或64K色。 它的情況比較復雜，根

15、據(jù)位圖信息頭biCompression緊縮方法取值不同而相異。詳細地，當biCompression 取值為BI_RGB時，沒有調色板，16位中，最低的5位表示藍色分量，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。這種位圖的構造與16位位圖構造非常類似，當biCompression成員的值是BI_RGB時，它也沒有調色板，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 每個象素所占位數(shù)每個象素所占位數(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圖像適應圖像0BI_RGB沒有壓縮1位、4位、8位、16位、24位、32位1BI_RLE8每個象素8比特的游程長度編碼8位2BI_RLE4每個象素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數(shù)目使用的顏色索引00行的結束1整個圖像的

17、結束2其后的2個字節(jié)表示下一象素從當前開始的水平和垂直位置的偏移量3(n)表示接下的n個字節(jié)單獨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行結束00 02 02 01表示右移2個位置后向下移一行00 04 1F25 3B 561F25 3B 5600 01圖像結束第一字第一字節(jié)節(jié)第二字節(jié)第二字節(jié)象素數(shù)目高4位表示一種顏色低4位表示一種顏色00行的結束1整個圖像的結束2其后的2個字節(jié)表示下一象素從當前開始的水平和垂直位置的偏移量3(n)表示接下的2n個半字節(jié)單獨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

18、束00 02 05 02表示右移5個位置后向下移2行00 04 23 6C2 3 6 C00 01圖像結束主題主題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 實踐位圖數(shù)據(jù)占用字節(jié)數(shù)實踐位圖數(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 目的設備程度垂直分辨率目的設備程度垂直分辨率v取值為