圖像和視覺基礎(chǔ)

圖像和視覺基礎(chǔ)第一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)一：視覺基礎(chǔ)二：成象基礎(chǔ)三：圖像基礎(chǔ)1.人眼與亮度視覺2.顏色視覺第二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五1.人眼與亮度視覺成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)1、人眼成象2、亮度適應(yīng)和區(qū)分第三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五1.人眼與亮度視覺：人眼成象晶狀體－－鏡頭視網(wǎng)膜－－膠片中心凹－－視網(wǎng)膜中心（眼睛內(nèi)最敏感的區(qū)域)成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)中央凹第四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五1.人眼與亮度視覺：亮度適應(yīng)和區(qū)分輝度：主觀亮度（明度）亮度：單位體積內(nèi)的光通量照度：單位面積上的光通量亮度范圍：1010量級亮度適應(yīng)級（明適應(yīng)性、暗適應(yīng)性）成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五1.人眼與亮度視覺：亮度適應(yīng)和區(qū)分區(qū)分亮度變化能力的試驗(yàn)：

方法是讓實(shí)驗(yàn)者觀看1個(gè)均勻照明的足夠覆蓋整個(gè)視野的平面。這個(gè)平面本身如磨砂玻璃一樣散光，它被1個(gè)其強(qiáng)度為I且可以變化的光源從背后照亮。使人感到平面中間象有1個(gè)圓形亮點(diǎn)，如圖所示：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五1.人眼與亮度視覺：亮度適應(yīng)和區(qū)分△I50：50%（YES）韋伯率：△I50/I實(shí)驗(yàn)表明1、區(qū)分能力在低照明的情況下較差（韋伯率大）；2、在背景亮度增強(qiáng)時(shí)區(qū)分能力較好（韋伯率?。?、在最優(yōu)條件下，韋伯率可以接近0.01。成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五1.人眼與亮度視覺：亮度適應(yīng)和區(qū)分2個(gè)事實(shí)可以表明人所感覺到的亮度不是強(qiáng)度的簡單函數(shù)。1)基于視覺系統(tǒng)趨向于過高或過低估計(jì)不同亮度區(qū)域邊界值的現(xiàn)象。成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五1.人眼與亮度視覺：亮度適應(yīng)和區(qū)分2)同時(shí)對比度現(xiàn)象成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.顏色視覺1、顏色基礎(chǔ)2、顏色模型成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.顏色視覺：顏色基礎(chǔ)3基本顏色：紅（R,red）,綠（G,green）,藍(lán)（B,blue）波長：R＝700nmG＝546.1nmB＝435.8nm3補(bǔ)色：品紅，藍(lán)綠，黃成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.顏色視覺：顏色基礎(chǔ)3個(gè)基本特性量：輝度、色調(diào)、飽和度；輝度：與物體的反射率成正比；色調(diào)：與混合光譜中主要光波長相關(guān)聯(lián)；飽和度：與一定色調(diào)的純度有關(guān)，純光的譜色是完全飽和的；色度：色調(diào)和飽和度合起來稱為色度；顏色可用輝度和色度共同表示；色系數(shù)成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.顏色視覺：顏色基礎(chǔ)x:紅色色系數(shù);X:紅色刺激量y:綠色色系數(shù)；Y:綠色刺激量z:藍(lán)色色系數(shù)；Z:藍(lán)色刺激量成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.顏色視覺：顏色基礎(chǔ)色度圖:1931年CIE制定成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)R:700nmG:546.1nmB:435.8nmp橙色飽和度：66%第十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.顏色視覺：顏色模型1、RGB模型（R：紅，G：綠，B：藍(lán)，面向硬件設(shè)備）2、HSI模型（H：色調(diào)，S：飽和度，I：密度，面向彩色處理）3、RGB轉(zhuǎn)換到HSI4、HSI轉(zhuǎn)換到RGB成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第十五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.顏色視覺：顏色基礎(chǔ)：（1）RGB模型成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第十六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.顏色視覺：顏色基礎(chǔ)（2）HSI模型特點(diǎn)：1、I分量與圖像的彩色信息無關(guān)2、H和S與顏色有關(guān)成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第十七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.顏色視覺：顏色基礎(chǔ)HSI模型——量化顏色三屬性H色調(diào)：取值0-360S飽和度：取值0-1或0-100I亮度：取值0-1或0-100成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)IHS第十八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.顏色視覺：顏色基礎(chǔ)（3）RGB轉(zhuǎn)換到HSI成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第十九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.顏色視覺：顏色基礎(chǔ)（4）HSI轉(zhuǎn)換到RGB當(dāng)H在（00，1200）之間成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第二十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.顏色視覺：顏色基礎(chǔ)（4）HSI轉(zhuǎn)換到RGB當(dāng)H在（1200，2400）之間成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第二十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.顏色視覺：顏色基礎(chǔ)（4）HSI轉(zhuǎn)換到RGB當(dāng)H在（2400，3600）之間成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第二十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.顏色視覺：顏色基礎(chǔ)RGB與HIS的轉(zhuǎn)換成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第二十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.顏色視覺：顏色基礎(chǔ)RGB與HIS的轉(zhuǎn)換成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第二十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)一：視覺基礎(chǔ)二：成象基礎(chǔ)三：圖像基礎(chǔ)1.人眼與亮度視覺2.顏色視覺第二十五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)一：視覺基礎(chǔ)二：成象基礎(chǔ)三：圖像基礎(chǔ)1.光度學(xué)和成象模型2.成象變換3.采樣和量化第二十六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五1.光度學(xué)和成象模型成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)成象模型f(x,y)---圖像在坐標(biāo)點(diǎn)（x,y）的亮度i(x,y)---照度成分r(x,y)---反射成分f(x,y)＝i(x,y)×r(x,y)其中：0<i(x,y)<∞0<r(x,y)<1第二十七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.成象變換圖象采集中需要將3-D客觀場景投影到2-D圖象平面。成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第二十八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.成象變換這個(gè)投影可用幾何透視變換（也稱為成象變換）描述，下圖給出一個(gè)成象過程的幾何模型示意圖，成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第二十九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.成象變換根據(jù)此圖能夠得到3-D投影后的圖象平面坐標(biāo)：這里（X,Y,Z)表示3－D空間中任意點(diǎn)的世界坐標(biāo)(x,y)表示3－D點(diǎn)投影后的圖像平面2-D坐標(biāo)注意：它們還可以表示成線性矩陣的形式成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第三十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五3.采樣和量化：均勻采樣和量化圖象尺寸M，N和每個(gè)象素所具有的離散灰度級數(shù)為G：M=2mN=2nG=2k圖象空間分辨率變化所產(chǎn)生的效果圖（a）為1幅512×512，256級灰度的圖象，其余各圖依次為保持灰度級數(shù)不變而將原圖空間分辨率在橫豎兩個(gè)方向逐次減半所的結(jié)果。成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第三十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五3.采樣和量化：均勻采樣和量化成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第三十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五3.采樣和量化：均勻采樣和量化采樣時(shí)注意：采樣間隔的選取。采樣間隔取得不合適除了畫面出現(xiàn)馬賽克之外，還會發(fā)生頻率的混疊現(xiàn)象。成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第三十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五3.采樣和量化：均勻采樣和量化圖象幅度分辨率變化所產(chǎn)生的效果圖(a)為1幅512×512，256級灰度的圖象，其余各圖依次為保持空間分辨率不變而將灰度級數(shù)逐次減小為64，16，8，4，2所得的結(jié)果成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第三十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五3.采樣和量化：均勻采樣和量化結(jié)論：充分考慮到人眼的識別能力之后，目前非特殊用途的圖像均為8bit量化，即用0~255描述“黑~白”。在3bit以下的量化，會出現(xiàn)偽輪廓現(xiàn)象。成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第三十五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五3.采樣和量化：均勻采樣和量化低bit量化的偽輪廓現(xiàn)象示意圖成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第三十六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五3.采樣和量化：均勻采樣和量化成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第三十七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五非均勻的圖像的采樣在灰度級變化尖銳的區(qū)域，用細(xì)膩的采樣，在灰度級比較平滑的區(qū)域，用粗糙的采樣3.采樣和量化：非均勻采樣和量化成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第三十八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五3.采樣和量化：非均勻采樣和量化非均勻的圖像的量化在邊界附近使用較少的灰度級。剩余的灰度級可用于灰度級變化比較平滑的區(qū)域避免或減少由于量化的太粗糙，在灰度級變化比較平滑的區(qū)域出現(xiàn)假輪廓的現(xiàn)象f成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第三十九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五思考題：我們知道，要構(gòu)成一幅數(shù)字圖像需要采樣和量化，如果采樣和量化都充分細(xì)的話，就可以得到好的畫質(zhì)。但是數(shù)據(jù)量也就變得很大。問當(dāng)數(shù)據(jù)量設(shè)為一個(gè)定值時(shí)，在什么時(shí)候?qū)⒉蓸觾?yōu)先考慮？什么情況下將量化優(yōu)先考慮？為什么？成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第四十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)一：視覺基礎(chǔ)二：成象基礎(chǔ)三：圖像基礎(chǔ)1.象素間聯(lián)系2.圖像運(yùn)算3.坐標(biāo)變換第四十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五1.象素間聯(lián)系1、象素的鄰域2、連通性3、等價(jià)關(guān)系和傳遞閉包4、距離量度下面考慮數(shù)字圖像中基本的象素間的關(guān)系成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第四十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五1.象素間聯(lián)系：象素的鄰域4－鄰域N4(p)例：對1個(gè)坐標(biāo)為(x,y)的象素p，它可以有4個(gè)水平和垂直的近鄰象素。它們的坐標(biāo)為(x+1,y)(x-1,y)(x,y+1)(x,y-1)如圖(a)示：

ND(p)對角近鄰象素8－鄰域N8(p)成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第四十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五1.象素間聯(lián)系：連通性4－連接:2個(gè)象素p和r在V中取值且r在N4(p)中8－連接:2個(gè)象素p和r在V中取值且r在N8(p)中m－連接:2個(gè)象素p和r在V中取值且滿足下列條件之一①r在N4(p)中；②r在ND(p)中且N4(p)N4(r)是空集，這個(gè)集合是由p和r的在V中取值的4-近鄰象素組成的∩連接的灰度值集合成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第四十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五1.象素間聯(lián)系：等價(jià)關(guān)系和傳遞閉包等價(jià)關(guān)系:滿足以下3個(gè)性質(zhì)的關(guān)系稱為等價(jià)關(guān)系定義在集合A上的（二元）關(guān)系R可具有如下性質(zhì)：（1）反射性：即對A中每個(gè)a,a~R~a成立；（2）對稱性：即對A中每個(gè)a和b,如果a~R~b成立，則b~R~a也成立；（3）傳遞性：即對A中每個(gè)a，b和c,如果a~R~b成立，b~R~c成立,則a~R~c也成立；a~R

~b,表示a與b4-相連、8-連接等等成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第四十五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五1.象素間聯(lián)系：等價(jià)關(guān)系和傳遞閉包傳遞閉包:包含傳遞性的隱含關(guān)系的集合稱為R的傳遞閉包，記為R+例如，從R={(a,a),(a,b),(b,d),(d,b),(c,e)}可得如下的矩陣B：則：R+={(a,a),(a,b),(a,d),(b,b),(b,d),(d,b),(d,d),(c,e)},B+可如下計(jì)算：B+=B+BB+BBB+…+(B)n成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)第四十六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)一：視覺基礎(chǔ)二：成象基礎(chǔ)三：圖像基礎(chǔ)1.象素間聯(lián)系2.圖像運(yùn)算3.坐標(biāo)變換第四十七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：1、算術(shù)運(yùn)算2、邏輯運(yùn)算第四十八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算加法減法乘法除法加法運(yùn)算的定義C(x,y)=A(x,y)+B(x,y)主要應(yīng)用舉例去除“疊加性”噪音生成圖象疊加效果第四十九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算去除“疊加性”噪音

對于原圖象f(x,y),有一個(gè)噪音圖象集

{gi(x,y)}i=1,2,...M

其中：gi(x,y)=f(x,y)+h(x,y)iM個(gè)圖象的均值定義為：g(x,y)=1/M(g0(x,y)+g1(x,y)+…+gM(x,y))當(dāng)：噪音h(x,y)i為互不相關(guān)，且均值為0時(shí)，上述圖象均值將降低噪音的影響。第五十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算生成圖象疊加效果對于兩個(gè)圖象f(x,y)和h(x,y)的均值有：

g(x,y)=1/2f(x,y)+1/2h(x,y)會得到二次曝光的效果。推廣這個(gè)公式為：

g(x,y)=αf(x,y)+βh(x,y)其中α+β=1

我們可以得到各種圖象合成的效果，也可以用于兩張圖片的銜接第五十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算第五十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算減法的定義

C(x,y)=A(x,y)-B(x,y)主要應(yīng)用舉例去除不需要的疊加性圖案檢測同一場景兩幅圖象之間的變化計(jì)算物體邊界的梯度第五十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算去除不需要的疊加性圖案設(shè)：背景圖象b(x,y)，前景背景混合圖象f(x,y)

g(x,y)=f(x,y)–b(x,y)

g(x,y)為去除了背景的圖象。電視制作的藍(lán)屏技術(shù)就基于此第五十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算檢測同一場景兩幅圖象之間的變化設(shè)：時(shí)間1的圖象為T1(x,y)， 時(shí)間2的圖象為T2(x,y)g(x,y)=T2(x,y)-T1(x,y)=-第五十五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算計(jì)算物體邊界的梯度

在一個(gè)圖象內(nèi)，尋找邊緣時(shí)，梯度幅度（描繪變化陡峭程度的量）的近似計(jì)算

|Vf(x,y)|=max(f(x,y)–f(x+1,y),f(x,y)–f(x,y+1))

以后還會講到第五十六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算=-第五十七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算乘法的定義C(x,y)=A(x,y)*B(x,y)

主要應(yīng)用舉例圖象的局部顯示用二值蒙板圖象與原圖象做乘法第五十八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算第五十九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算求反異或、或與第六十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算求反的定義

g(x,y)=255-f(x,y)主要應(yīng)用舉例獲得一個(gè)陰圖象獲得一個(gè)子圖像的補(bǔ)圖像繪制區(qū)別于背景的、可恢復(fù)的圖形第六十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算獲得一個(gè)陰圖象第六十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算獲得一個(gè)子圖像的補(bǔ)圖像255-=第六十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算異或運(yùn)算的定義g(x,y)=f(x,y)h(x,y)主要應(yīng)用舉例獲得相交子圖象繪制區(qū)別于背景的、可恢復(fù)的圖形第六十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算獲得相交子圖象=第六十五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算或運(yùn)算的定義

g(x,y)=f(x,y)vh(x,y)主要應(yīng)用舉例合并子圖像=第六十六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五2.圖像運(yùn)算：成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)2.圖像運(yùn)算：邏輯運(yùn)算與運(yùn)算的定義g(x,y)=f(x,y)h(x,y)主要應(yīng)用舉例=求兩個(gè)子圖像的相交子圖第六十七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)一：視覺基礎(chǔ)二：成象基礎(chǔ)三：圖像基礎(chǔ)1.象素間聯(lián)系2.圖像運(yùn)算3.坐標(biāo)變換第六十八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換平移變換尺度（放縮）變換旋轉(zhuǎn)變換級連反變換

我們知道，圖像是對三維實(shí)際景物的平面投影。為了觀測需要，常常需要進(jìn)行各種不同的幾何變換。注意一點(diǎn)，實(shí)際上幾何變換不改變像素值，而是改變像素所在的位置。第六十九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換V’=AV采用統(tǒng)一的矩陣表達(dá)形式：式中A是1個(gè)4×4變換矩陣，v是包含原坐標(biāo)的矢量；v=[XYZ1]T,v’是由變換后坐標(biāo)組成的矢量：v’=[X’Y’Z’1]T。第七十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：平移變換V’=TV用這種表達(dá)法，平移矩陣可寫成：第七十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：平移變換注意：平移后的景物與原圖像相同，但“畫布”一定是擴(kuò)大了。否則就會丟失信息。第七十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：尺度（放縮）變換V’=AVV=[XYZ1]TV’=[X’Y’Z’1]TV’=SV用Sx,SySz沿X，Y和Z軸進(jìn)行放縮變換可用下列矩陣實(shí)現(xiàn)：第七十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：尺度（放縮）變換一、圖像的縮小

圖像的縮小一般分為按比例縮小和不按比例縮小兩種。圖像縮小之后，因?yàn)槌休d的信息量小了，所以畫布可相應(yīng)縮小。第七十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：尺度（放縮）變換1）圖像按比例縮小

最簡單的是減小一半，這樣只需取原圖的偶（奇）數(shù)行和偶（奇）數(shù)列構(gòu)成新的圖像。

第七十五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：尺度（放縮）變換

如果圖像按任意比例縮小，則需要計(jì)算選擇的行列。

M*N大小的圖像縮小為：kM*kN大小，（k<1）。

設(shè)舊圖像是F(x,y)，新圖像是I(x,y)

則：I(x,y)=F(int(c*x),int(c*y))c=1/kK=1/3第七十六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：尺度（放縮）變換2）圖像不按比例縮小

這種操作因?yàn)樵趚方向和y方向的縮小比例不同，一定會帶來圖像的幾何畸變。第七十七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：尺度（放縮）變換圖像不按比例縮小方法：

M*N大小的圖像縮小為：k1M*k2N大小，（k1<1，k2<1）。

設(shè)舊圖像是F(x,y)，新圖像是I(x,y)

則：I(x,y)=F(int(c1*x),int(c2*y))c1=1/k1c2=1/k2第七十八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：尺度（放縮）變換

二、圖像的放大

圖像的縮小操作中，是在現(xiàn)有的信息里如何挑選所需要的有用信息。圖像的放大操作中，則需對尺寸放大后所多出來的空格填入適當(dāng)?shù)闹?，這是信息的估計(jì)問題，所以較圖像的縮小要難一些。第七十九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：尺度（放縮）變換

1）按比例放大圖像

如果需要將原圖像放大k倍，則將一個(gè)像素值添在新圖像的k*k的子塊中。放大5倍第八十頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：尺度（放縮）變換2）圖像的任意不成比例放大：這種操作由于x方向和y方向的放大倍數(shù)不同，一定帶來圖像的幾何畸變。放大的方法是：將原圖像的一個(gè)像素添到新圖像的一個(gè)

k1*k2的子塊中去。第八十一頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：旋轉(zhuǎn)變換

v’=AvV=[XYZ1]TV’=[X’Y’Z’1]T繞X坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)α角度可用下列變換實(shí)現(xiàn):繞Y坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)β角度可用下列變換實(shí)現(xiàn)：繞Z坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)角度可用下列變換實(shí)現(xiàn)：第八十二頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：旋轉(zhuǎn)變換圖像旋轉(zhuǎn)之后，會出現(xiàn)許多的空洞點(diǎn)，對這些空洞點(diǎn)必須進(jìn)行填充處理，否則畫面效果不好。稱這種操作為插值處理。第八十三頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：錯(cuò)切變換圖像的錯(cuò)切變換實(shí)際上是景物在平面上的非垂直投影效果。第八十四頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：錯(cuò)切變換可以看到，錯(cuò)切之后原圖像的像素排列方向改變。與前面旋轉(zhuǎn)不同的是，x方向與y方向獨(dú)立變化。第八十五頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：級連V’=R(S(TV)=AVA=RSTV=[XYZ1]TV’=[X’Y’Z’1]T第八十六頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五成象基礎(chǔ)圖像基礎(chǔ)視覺基礎(chǔ)第二章：圖象和視覺基礎(chǔ)3.坐標(biāo)變換：反變換平移的逆矩陣是:旋轉(zhuǎn)的逆矩陣Rθ-1是第八十七頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五圖像的減半縮小效果第八十八頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五圖像的按比例縮小效果第八十九頁，共一百零二頁，編輯于2023年，星期五圖像的不按比例任意縮小