圖像采集與量化解析學(xué)習(xí)教案

1、圖像采集圖像采集(cij)與量化解析與量化解析第一頁(yè)，共47頁(yè)。第1頁(yè)/共47頁(yè)第二頁(yè)，共47頁(yè)。xin ch l)在人類科技發(fā)展史上發(fā)揮過(guò)極其重要的作用。圖像處理(t xin ch l)科學(xué)是一個(gè)跨學(xué)科的前沿科技領(lǐng)域。眾所周知，在諸如遙感、生物醫(yī)學(xué)、地質(zhì)、海洋、氣象、農(nóng)業(yè)、冶金等許多學(xué)科中都存在一個(gè)重要的課題：第2頁(yè)/共47頁(yè)第三頁(yè)，共47頁(yè)。數(shù)字圖像處理是指采用計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理是指采用計(jì)算機(jī)處理圖像的技術(shù)。第一次處理圖像的技術(shù)。第一次使用是使用是20世紀(jì)世紀(jì)60年代美國(guó)航空和太年代美國(guó)航空和太空總署（空總署（NASA）的噴氣推）的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，使用計(jì)算機(jī)對(duì)太空船發(fā)進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，使用計(jì)算機(jī)對(duì)

2、太空船發(fā)回的大批月球圖片進(jìn)行處回的大批月球圖片進(jìn)行處理。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)字圖像理。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理得到了廣泛應(yīng)用，形處理得到了廣泛應(yīng)用，形成了自己的技術(shù)特色和完善的學(xué)科成了自己的技術(shù)特色和完善的學(xué)科體系。體系。第3頁(yè)/共47頁(yè)第四頁(yè)，共47頁(yè)。傳輸過(guò)程中往往會(huì)失真(sh zhn)，所得圖像和原圖像有某種程度差別。人們可以估計(jì)出使圖像降質(zhì)的一些可能原因，針對(duì)這些原因采取簡(jiǎn)單易行的方法，改善圖像質(zhì)量。第4頁(yè)/共47頁(yè)第五頁(yè)，共47頁(yè)。來(lái)越重要。為了減少傳輸圖像時(shí)所需花費(fèi)的代價(jià)，最好采用合適的方法對(duì)圖像進(jìn)行壓縮和編碼，以便于圖像的傳輸和存儲(chǔ)。由于近代新的數(shù)學(xué)理論的發(fā)展，如小波變換與

3、分析、馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)、分形論等，使它獲得了新的發(fā)展動(dòng)力，呈現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。第5頁(yè)/共47頁(yè)第六頁(yè)，共47頁(yè)。第6頁(yè)/共47頁(yè)第七頁(yè)，共47頁(yè)。說(shuō)，都是一幅（或多幅）用二維數(shù)組來(lái)表示說(shuō)，都是一幅（或多幅）用二維數(shù)組來(lái)表示的灰度圖像，都可以用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行處理。的灰度圖像，都可以用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行處理。就圖像的數(shù)字處理而言，是可以適用于任何就圖像的數(shù)字處理而言，是可以適用于任何圖像的。圖像的。（4）靈活性大：數(shù)字處理不僅能完成線性運(yùn)）靈活性大：數(shù)字處理不僅能完成線性運(yùn)算，而且也能完成非線性運(yùn)算。也就是說(shuō)，算，而且也能完成非線性運(yùn)算。也就是說(shuō)，凡可以用數(shù)學(xué)公式或邏輯表達(dá)式來(lái)表達(dá)的一凡可以用數(shù)學(xué)公式或邏輯

4、表達(dá)式來(lái)表達(dá)的一切運(yùn)算，都可以用數(shù)字處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。切運(yùn)算，都可以用數(shù)字處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。第7頁(yè)/共47頁(yè)第八頁(yè)，共47頁(yè)。第8頁(yè)/共47頁(yè)第九頁(yè)，共47頁(yè)。圖圖 1.1 圖像類型圖像類型(lixng)分類分類 物體物體不可見的物理不可見的物理圖像圖像連續(xù)圖像連續(xù)圖像離散圖像離散圖像數(shù)學(xué)函數(shù)數(shù)學(xué)函數(shù)圖像圖像光 學(xué) 圖光 學(xué) 圖像像繪繪畫畫圖形圖形照片照片圖片圖片可見圖像可見圖像第9頁(yè)/共47頁(yè)第十頁(yè)，共47頁(yè)。第10頁(yè)/共47頁(yè)第十一頁(yè)，共47頁(yè)。第11頁(yè)/共47頁(yè)第十二頁(yè)，共47頁(yè)。監(jiān)視器（暫時(shí)性）；打印機(jī)（永久性）；錄像帶、VCD、DVD等。第12頁(yè)/共47頁(yè)第十三頁(yè)，共47頁(yè)。第13頁(yè)/共47頁(yè)第

5、十四頁(yè)，共47頁(yè)。單字體多字體限制手寫體自由手寫體文字識(shí)別已達(dá)到實(shí)用化水平。圖紙自動(dòng)讀取技術(shù)的成熟程度直接影響到CAD系統(tǒng)的發(fā)展。第14頁(yè)/共47頁(yè)第十五頁(yè)，共47頁(yè)。第15頁(yè)/共47頁(yè)第十六頁(yè)，共47頁(yè)。處理顯微鏡圖像。處理顯微鏡圖像。 5. 其它其它圖像處理在單人鑒別圖像處理在單人鑒別(jinbi)上的應(yīng)用，也是目前廣上的應(yīng)用，也是目前廣泛研究的一大類圖像處理課題，泛研究的一大類圖像處理課題，其中指紋識(shí)別已實(shí)用化。在這一其中指紋識(shí)別已實(shí)用化。在這一范疇內(nèi)的其它識(shí)別課題，如筆跡、范疇內(nèi)的其它識(shí)別課題，如筆跡、印鑒、面部照片等等的識(shí)別問(wèn)題印鑒、面部照片等等的識(shí)別問(wèn)題都已受到普遍的關(guān)注。都已受到

6、普遍的關(guān)注。凡是用眼睛可以直接或間凡是用眼睛可以直接或間接（通過(guò)各種儀器）看到的對(duì)象，接（通過(guò)各種儀器）看到的對(duì)象，都是圖像處理研究與應(yīng)用的對(duì)象。都是圖像處理研究與應(yīng)用的對(duì)象。第16頁(yè)/共47頁(yè)第十七頁(yè)，共47頁(yè)。第17頁(yè)/共47頁(yè)第十八頁(yè)，共47頁(yè)。 2112,1 ,2, 11 , 2, 12, 11 , 1.NNNNfffffffFN2像素N1像素像素第18頁(yè)/共47頁(yè)第十九頁(yè)，共47頁(yè)。第19頁(yè)/共47頁(yè)第二十頁(yè)，共47頁(yè)。像素像素M像素像素N像像素素(1,1) (2,1) (M,1)(1,2) . . (I,J) . . 數(shù)組元素?cái)?shù)組元素 . . .(1,N) (M,N)第20頁(yè)/共4

7、7頁(yè)第二十一頁(yè)，共47頁(yè)。第21頁(yè)/共47頁(yè)第二十二頁(yè)，共47頁(yè)。圖圖1.4 圖像圖像(t xin)及直方圖及直方圖 第22頁(yè)/共47頁(yè)第二十三頁(yè)，共47頁(yè)。算出一幅與它對(duì)應(yīng)的直方圖，但不同的圖像，可能有相同的直方圖。也就是說(shuō)，圖像與直方圖之間是一種多對(duì)一的映射關(guān)系。如圖1.5為不同圖像具有相同直方圖。第23頁(yè)/共47頁(yè)第二十四頁(yè)，共47頁(yè)。圖圖1.5 不同圖像具有不同圖像具有(jyu)相同直方圖相同直方圖 第24頁(yè)/共47頁(yè)第二十五頁(yè)，共47頁(yè)。 H(i) H(i) H(i)圖圖1.6 全圖直方圖與各子區(qū)的直方圖全圖直方圖與各子區(qū)的直方圖H(i) = H(i)+H(i) = +第25頁(yè)/共4

8、7頁(yè)第二十六頁(yè)，共47頁(yè)。,多幅圖像多幅圖像單幅圖像單幅圖像, 圖圖1.7（b）單（或多）幅圖像單（或多）幅圖像數(shù)值，數(shù)值，符號(hào)等符號(hào)等, 圖圖1.7（c） 第26頁(yè)/共47頁(yè)第二十七頁(yè)，共47頁(yè)。 各種的各種的處理變換處理變換 圖像圖像 IP 圖像圖像 JP圖像圖像IPN N圖像圖像IP1 1 圖像圖像 JP 圖像圖像 IP 圖像圖像數(shù)值信息數(shù)值信息 統(tǒng)計(jì)量統(tǒng)計(jì)量 特征量的測(cè)量等等特征量的測(cè)量等等 編碼表示編碼表示 根據(jù)符號(hào)等描述根據(jù)符號(hào)等描述圖像圖像 特征提取圖像等特征提取圖像等 (a)(b)(c)圖圖1.7 圖像處理算法圖像處理算法(sun f)的功能的功能 第27頁(yè)/共47頁(yè)第二十八頁(yè)

9、，共47頁(yè)。 上述三類中，所有輸入信息都是圖像且其灰度值都是非上述三類中，所有輸入信息都是圖像且其灰度值都是非負(fù)的整數(shù)，而輸出信息則可以是多種多樣負(fù)的整數(shù)，而輸出信息則可以是多種多樣(du zhn du yn)的，即可以是具有非負(fù)灰度值圖像，二值圖像，對(duì)輸?shù)?，即可以是具有非?fù)灰度值圖像，二值圖像，對(duì)輸入圖像逐個(gè)像素作出解釋性的號(hào)碼（或參數(shù)）組成的某種二入圖像逐個(gè)像素作出解釋性的號(hào)碼（或參數(shù)）組成的某種二維信息（即標(biāo)號(hào)圖像）或從圖像中提取出的、用數(shù)值（或符維信息（即標(biāo)號(hào)圖像）或從圖像中提取出的、用數(shù)值（或符號(hào)）描述的特征。號(hào)）描述的特征。所有以二維信息型式輸出的信息稱為廣義圖像。所有以二維信息型

10、式輸出的信息稱為廣義圖像。 圖圖1.8為標(biāo)號(hào)圖像。為標(biāo)號(hào)圖像。 輸出圖像中每個(gè)像素的值不再代表該像素的灰度值，而輸出圖像中每個(gè)像素的值不再代表該像素的灰度值，而是代表該像素所屬區(qū)域的區(qū)號(hào)。是代表該像素所屬區(qū)域的區(qū)號(hào)。 在三大類功能中，第一類，即單幅圖像在三大類功能中，第一類，即單幅圖像 單幅圖像，單幅圖像，這一類處理功能是圖像處理中基本的處理功能。這一類處理功能是圖像處理中基本的處理功能。 第28頁(yè)/共47頁(yè)第二十九頁(yè)，共47頁(yè)。 區(qū)域分割結(jié)果區(qū)域分割結(jié)果 在各區(qū)域分配在各區(qū)域分配(fnpi)標(biāo)號(hào)標(biāo)號(hào) （a）對(duì)區(qū)域分割結(jié)果分配）對(duì)區(qū)域分割結(jié)果分配(fnpi)標(biāo)號(hào)標(biāo)號(hào) 二值圖像二值圖像 在各塊里

11、分配在各塊里分配(fnpi)標(biāo)號(hào)標(biāo)號(hào) （b）對(duì)二值圖像分配）對(duì)二值圖像分配(fnpi)標(biāo)號(hào)標(biāo)號(hào)圖圖1.8 標(biāo)號(hào)圖像標(biāo)號(hào)圖像區(qū)域的邊界區(qū)域的邊界 對(duì)這個(gè)區(qū)域內(nèi)的像素對(duì)這個(gè)區(qū)域內(nèi)的像素全部分配全部分配1 對(duì)背景部分一般分配對(duì)背景部分一般分配為為0 45321123第29頁(yè)/共47頁(yè)第三十頁(yè)，共47頁(yè)。時(shí)，則稱局部處理或鄰域處理。局部處理，當(dāng)鄰域N(IP(I,J)縮小到僅包含IP(I,J)的場(chǎng)合，即某一輸出像素JP(I,J)值僅與其對(duì)應(yīng)(duyng)的輸入像素IP(I,J) 值有關(guān)時(shí)，則這類處理算法叫點(diǎn)處理。點(diǎn)處理算法是圖像處理中最簡(jiǎn)單、最常用、也最基本的一類算法。第30頁(yè)/共47頁(yè)第三十一頁(yè)，共4

12、7頁(yè)。),(),(JIIPJIJPPP上式中上式中 是某種函數(shù)關(guān)系。常用的函數(shù)關(guān)系有：是某種函數(shù)關(guān)系。常用的函數(shù)關(guān)系有：線性變換線性變換指數(shù)變換指數(shù)變換對(duì)數(shù)變換對(duì)數(shù)變換上式中上式中A，B為根據(jù)需要選定的常數(shù)。為根據(jù)需要選定的常數(shù)。 點(diǎn)處理點(diǎn)處理(chl)的典型用途是調(diào)整圖像灰度分布與圖像二值的典型用途是調(diào)整圖像灰度分布與圖像二值化（具體的在第三章講）?；ň唧w的在第三章講）。P),(),(JIIPBAJIJPBJIIPJIJPA),(),(BJIIPAJIJP),(ln),(第31頁(yè)/共47頁(yè)第三十二頁(yè)，共47頁(yè)。 點(diǎn)處理算法一般采取逐點(diǎn)掃描(somio)圖像像素的方式來(lái)完成各像素的變換處理。

13、 在多幅圖像到單幅圖像的處理模式中，多幅圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，通過(guò)代數(shù)運(yùn)算而得出輸出圖像的對(duì)應(yīng)點(diǎn)值也可看作點(diǎn)處理。),(2),(1(),(JIIPJIIPJIJPP常用的這類點(diǎn)運(yùn)算算法有：常用的這類點(diǎn)運(yùn)算算法有：乘積乘積(chngj)變換變換比例變換比例變換求和變換求和變換求差變換求差變換差除和變換差除和變換 BJIIPJIIPAJIJP),(2),( 1),(BJIIPJIIPAJIJP),(2/ ),( 1),(BJIIPJIIPAJIJP),(2),( 1(),(BJIIPJIIPAJIJP),(2),( 1(),(BJIIPJIIPJIIPJIIPAJIJP),(2),( 1(),(2),(

14、 1(),(第32頁(yè)/共47頁(yè)第三十三頁(yè)，共47頁(yè)。組成的二維矩陣，該矩陣每一維的大小均為奇數(shù)(j sh)。中心像素位于鄰域的正中央，變換后中心像素的值將被經(jīng)過(guò)一定算法計(jì)算得到的新值所代替。鄰域中心像素周圍的那些像素值在二維方向上提供了圖像的亮度變化趨勢(shì)的信息，在大多數(shù)區(qū)處理中要用到這些信息。這種亮度變化趨勢(shì)的信息可更確切地稱為空間頻率。),(),(JIIPNJIJPN第33頁(yè)/共47頁(yè)第三十四頁(yè)，共47頁(yè)。 空間頻率定義為：像素的亮度在一定距離上的變化速率。一幅圖像空空間頻率定義為：像素的亮度在一定距離上的變化速率。一幅圖像空間頻率具有垂直和水平兩個(gè)分量。一幅具有高空間頻率的圖像，通常是在間

15、頻率具有垂直和水平兩個(gè)分量。一幅具有高空間頻率的圖像，通常是在很短的距離內(nèi)其像素值有急劇變化。例如一幅黑白相間的棋盤圖像其空間很短的距離內(nèi)其像素值有急劇變化。例如一幅黑白相間的棋盤圖像其空間頻率就很高。棋盤的方格越小，圖像的空間頻率就越高。一幅空間頻率低頻率就很高。棋盤的方格越小，圖像的空間頻率就越高。一幅空間頻率低的圖像其像素值通常保持不變或者變化緩慢的圖像其像素值通常保持不變或者變化緩慢(hunmn)。例如云的圖像其。例如云的圖像其空間頻率通常很低?？臻g頻率通常很低。 由于鄰域處理能對(duì)空間頻率信息進(jìn)行處理，所以鄰域處理可用來(lái)減緩由于鄰域處理能對(duì)空間頻率信息進(jìn)行處理，所以鄰域處理可用來(lái)減緩或

16、增強(qiáng)圖像中某些特定的頻率分量。正因?yàn)槿绱?，大多?shù)鄰域處理都屬于或增強(qiáng)圖像中某些特定的頻率分量。正因?yàn)槿绱?，大多?shù)鄰域處理都屬于空間濾波器?？臻g濾波器有著雄厚的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)?？臻g濾波器。空間濾波器有著雄厚的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。 空間濾波在圖像處理中有很多應(yīng)用。例如，可以用這種方法提取圖像空間濾波在圖像處理中有很多應(yīng)用。例如，可以用這種方法提取圖像特征、進(jìn)行圖像銳化、圖像平滑、圖像模糊及去除圖像中的隨機(jī)噪聲等特征、進(jìn)行圖像銳化、圖像平滑、圖像模糊及去除圖像中的隨機(jī)噪聲等（具體的在第三章講）。（具體的在第三章講）。第34頁(yè)/共47頁(yè)第三十五頁(yè)，共47頁(yè)。 上述算法的基本操作與點(diǎn)處理很相似，即上述算法的基本

17、操作與點(diǎn)處理很相似，即對(duì)輸入圖像逐個(gè)像素進(jìn)行掃描；對(duì)輸入圖像逐個(gè)像素進(jìn)行掃描；根據(jù)指定變換對(duì)輸入的像素進(jìn)行處理，得到該像素新值；根據(jù)指定變換對(duì)輸入的像素進(jìn)行處理，得到該像素新值；將像素新值放入輸出圖像緩沖區(qū)中，其位置與相應(yīng)的原像素將像素新值放入輸出圖像緩沖區(qū)中，其位置與相應(yīng)的原像素在輸入圖像緩沖區(qū)的位置相同。在輸入圖像緩沖區(qū)的位置相同。 鄰域處理與點(diǎn)處理的不同之處在于第二項(xiàng)，點(diǎn)處理在生鄰域處理與點(diǎn)處理的不同之處在于第二項(xiàng)，點(diǎn)處理在生成成(shn chn)輸出像素值時(shí)僅僅用到了與之對(duì)應(yīng)的輸入像輸出像素值時(shí)僅僅用到了與之對(duì)應(yīng)的輸入像素的值，而鄰域處理在生成素的值，而鄰域處理在生成(shn chn)

18、輸出像素值時(shí)要用輸出像素值時(shí)要用到輸入像素的鄰域。到輸入像素的鄰域。 若圖像大小為若圖像大小為MN像素，鄰域大小為像素，鄰域大小為KL像素，則鄰像素，則鄰域處理時(shí)總計(jì)算量為域處理時(shí)總計(jì)算量為O(MNKL)量級(jí)。也就是說(shuō)，鄰域處理量級(jí)。也就是說(shuō)，鄰域處理的計(jì)算量不僅與被處理圖像大小成正比，也與所用鄰域大小的計(jì)算量不僅與被處理圖像大小成正比，也與所用鄰域大小成正比。隨著鄰域大小的增加，所需計(jì)算時(shí)間急劇增加，尤成正比。隨著鄰域大小的增加，所需計(jì)算時(shí)間急劇增加，尤其是當(dāng)鄰域處理中包含浮點(diǎn)運(yùn)算時(shí)，則運(yùn)算時(shí)間更長(zhǎng)。其是當(dāng)鄰域處理中包含浮點(diǎn)運(yùn)算時(shí)，則運(yùn)算時(shí)間更長(zhǎng)。第35頁(yè)/共47頁(yè)第三十六頁(yè)，共47頁(yè)。 （

19、不滿足迭代終止條件） （滿足迭代終止條件） 圖1.9 圖像(t xin)的迭代處理 運(yùn)運(yùn)算算 運(yùn)算運(yùn)算 1次次2次次n次次輸入圖像輸入圖像IP 中間結(jié)果中間結(jié)果KP1 輸出圖像輸出圖像JP 第36頁(yè)/共47頁(yè)第三十七頁(yè)，共47頁(yè)。第37頁(yè)/共47頁(yè)第三十八頁(yè)，共47頁(yè)。 1.圖像幾何變換原理圖像幾何變換原理 圖像幾何變換的基本原理如圖圖像幾何變換的基本原理如圖1.10所示：即將所示：即將(jjing)原圖像坐標(biāo)系原圖像坐標(biāo)系（u-v坐標(biāo)系）上的數(shù)字圖像坐標(biāo)系）上的數(shù)字圖像f(u,v)變換為另一個(gè)變換為另一個(gè)x-y坐標(biāo)系（地圖坐標(biāo)系）坐標(biāo)系（地圖坐標(biāo)系）上的數(shù)字圖像上的數(shù)字圖像g(x,y)，且滿

20、足：，且滿足： 1) g(x,y)=f(u,v)=f(p(x,y),q(x,y) 2)保持變換前后兩幅圖像保持變換前后兩幅圖像g(x,y)與與f(u,v)間局部特征相似。即變換后，原圖間局部特征相似。即變換后，原圖像上局部特征的連續(xù)性與連通性保持不變。像上局部特征的連續(xù)性與連通性保持不變。 應(yīng)該注意到，數(shù)字圖像上每個(gè)像素的坐標(biāo)均為整數(shù)，而變換函數(shù)：應(yīng)該注意到，數(shù)字圖像上每個(gè)像素的坐標(biāo)均為整數(shù)，而變換函數(shù)： u=p(x,y), v=q(x,y) 是連續(xù)函數(shù)，因此，當(dāng)取某一坐標(biāo)（是連續(xù)函數(shù)，因此，當(dāng)取某一坐標(biāo)（x0,y0）時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，與之對(duì)應(yīng)的坐）時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，與之對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)（標(biāo)（u0,v0）就

21、不是整數(shù)。反之亦然。）就不是整數(shù)。反之亦然。第38頁(yè)/共47頁(yè)第三十九頁(yè)，共47頁(yè)。 圖像(t xin)坐標(biāo) 地圖坐標(biāo)圖1.10 圖像(t xin)幾何變換 （u u0 0,v,v0 0） uv （x x0 0, ,y y0 0） x y 第39頁(yè)/共47頁(yè)第四十頁(yè)，共47頁(yè)。 在具體作幾何變換時(shí)，原圖像在具體作幾何變換時(shí)，原圖像f(u,v)是已知的，變換的目標(biāo)圖像是已知的，變換的目標(biāo)圖像g(x,y)是待定的。在實(shí)現(xiàn)上從節(jié)約計(jì)算是待定的。在實(shí)現(xiàn)上從節(jié)約計(jì)算(j sun)量考慮，一般將量考慮，一般將(x,y)坐標(biāo)值取為坐標(biāo)值取為整數(shù)，這樣與之對(duì)應(yīng)的整數(shù)，這樣與之對(duì)應(yīng)的(u,v)坐標(biāo)值一般就不是整

22、數(shù)了。而非整數(shù)的坐標(biāo)值一般就不是整數(shù)了。而非整數(shù)的(u,v)坐坐標(biāo)，在原圖像上其值標(biāo)，在原圖像上其值f(u,v)是沒(méi)有定義的。為此必須根據(jù)原圖像上與該是沒(méi)有定義的。為此必須根據(jù)原圖像上與該(u,v)點(diǎn)相鄰的整數(shù)坐標(biāo)（即其點(diǎn)相鄰的整數(shù)坐標(biāo)（即其f(u,v)有定義的）像素值，內(nèi)插計(jì)算有定義的）像素值，內(nèi)插計(jì)算(j sun)出該出該點(diǎn)灰度值點(diǎn)灰度值f(u,v)。按某種規(guī)則來(lái)插值計(jì)算。按某種規(guī)則來(lái)插值計(jì)算(j sun)，即灰度插值計(jì)算，即灰度插值計(jì)算(j sun)。 圖像幾何變換包括了坐標(biāo)變換與灰度插值兩部分工作。圖像幾何變換包括了坐標(biāo)變換與灰度插值兩部分工作。 第40頁(yè)/共47頁(yè)第四十一頁(yè)，共47頁(yè)

23、。2.坐標(biāo)變換坐標(biāo)變換 一般變換原理：像素坐標(biāo)一般變換原理：像素坐標(biāo)(u,v)到到(x,y)的變換中，一些特殊的變換關(guān)系的變換中，一些特殊的變換關(guān)系是經(jīng)常用到的，即：是經(jīng)常用到的，即：1）恒等變換：）恒等變換：u=p(x,y)=x； v=q(x,y)=y 即為將即為將f圖像復(fù)制為圖像復(fù)制為g圖像。圖像。2）位移變換：）位移變換：u=p(x,y)=x-x0； v=q(x,y)=y-y0 上式中上式中x0，y0分別為在分別為在u,v方向上的特定位移量，此變換即為將方向上的特定位移量，此變換即為將 f圖像位移圖像位移 而得到而得到(d do)g圖像。圖像。3）翻轉(zhuǎn)變換：）翻轉(zhuǎn)變換：u=p(x,y)=

24、c-x v=q(x,y)=y 上式中上式中c為特定常數(shù)，此變換即為為特定常數(shù)，此變換即為f圖像繞圖像繞u0=c的垂直軸翻轉(zhuǎn)而的垂直軸翻轉(zhuǎn)而 得到得到(d do)g圖像。圖像。 u=p(x,y)= x； v=q(x,y)=c-y 上式中上式中c為特定常數(shù)，此變換即為為特定常數(shù)，此變換即為f圖像繞圖像繞v0=c的水平軸翻轉(zhuǎn)而的水平軸翻轉(zhuǎn)而 得到得到(d do)g圖像。圖像。 2020yx第41頁(yè)/共47頁(yè)第四十二頁(yè)，共47頁(yè)。4）縮放變換：）縮放變換：u=p(x,y)=x/c； v=q(x,y)=y/d 上式中上式中c,d為特定常數(shù)，此變換即為為特定常數(shù)，此變換即為f圖像在圖像在x軸方向上放大軸方

25、向上放大c 倍，在倍，在y軸方向上放大軸方向上放大d倍而得到倍而得到g圖像。當(dāng)系數(shù)圖像。當(dāng)系數(shù)c,d 小于小于1 時(shí)，實(shí)際是縮小的變換。時(shí)，實(shí)際是縮小的變換。5）旋轉(zhuǎn)變換：）旋轉(zhuǎn)變換： 上式中上式中 為特定角度，是為特定角度，是x-y坐標(biāo)系相對(duì)于坐標(biāo)系相對(duì)于u-v坐標(biāo)系的夾坐標(biāo)系的夾 角，逆時(shí)針為正。此變換即為角，逆時(shí)針為正。此變換即為f圖像逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)圖像逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 角后得到角后得到 的的g圖像。圖像。 上述上述(shngsh)各種特殊坐標(biāo)變換關(guān)系亦可多個(gè)組合應(yīng)用而得到各種特殊坐標(biāo)變換關(guān)系亦可多個(gè)組合應(yīng)用而得到任意的變換結(jié)果。任意的變換結(jié)果。 sincos),(yxyxpusinsin),(y

26、xyxqv第42頁(yè)/共47頁(yè)第四十三頁(yè)，共47頁(yè)。3.灰度插值灰度插值 如前圖如前圖1.10所示，由于（所示，由于（u0,v0）點(diǎn)不在整數(shù)坐標(biāo)點(diǎn)上，因此需要根據(jù)相）點(diǎn)不在整數(shù)坐標(biāo)點(diǎn)上，因此需要根據(jù)相鄰整數(shù)坐標(biāo)點(diǎn)上灰度值，來(lái)插值估算出該點(diǎn)的灰度值鄰整數(shù)坐標(biāo)點(diǎn)上灰度值，來(lái)插值估算出該點(diǎn)的灰度值f（u0,v0）。常用的灰）。常用的灰度插值方法有三種：度插值方法有三種：1）最近鄰法）最近鄰法 最近鄰法是將與（最近鄰法是將與（u0,v0）點(diǎn)最近的整數(shù)坐標(biāo)（）點(diǎn)最近的整數(shù)坐標(biāo)（u,v）點(diǎn)的灰度值取為）點(diǎn)的灰度值取為（u0,v0）點(diǎn)的灰度值。在（）點(diǎn)的灰度值。在（ u0,v0 ）點(diǎn)各相鄰像素間灰度變化）點(diǎn)各

27、相鄰像素間灰度變化(binhu)較小較小時(shí)，這種方法是一種簡(jiǎn)單快速的方法，但當(dāng)（時(shí)，這種方法是一種簡(jiǎn)單快速的方法，但當(dāng)（u0,v0）點(diǎn)相鄰像素灰度差很大）點(diǎn)相鄰像素灰度差很大時(shí)，這種灰度估值方法會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。時(shí)，這種灰度估值方法會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。2）雙線性插值法）雙線性插值法 這種方法是對(duì)近鄰法的一種改進(jìn)，即用線性內(nèi)插方法，根據(jù)（這種方法是對(duì)近鄰法的一種改進(jìn)，即用線性內(nèi)插方法，根據(jù)（u0,v0）點(diǎn)）點(diǎn)的四個(gè)鄰點(diǎn)的灰度值，插值計(jì)算出的四個(gè)鄰點(diǎn)的灰度值，插值計(jì)算出f（u0,v0）值。具體計(jì)算過(guò)程如圖）值。具體計(jì)算過(guò)程如圖1.11所示。所示。 第43頁(yè)/共47頁(yè)第四十四頁(yè)，共47頁(yè)。圖圖1.11 雙線性插值法雙線性