第1章圖像處理課件

目錄第1章圖像處理的基礎(chǔ)知識(shí)第2章圖像的頻域變換第3章圖像增強(qiáng)與復(fù)原技術(shù)第4章圖像的幾何變換第5章圖像的壓縮編碼第6章數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)及其應(yīng)用第7章圖像分割技術(shù)第8章圖像特征分析第9章圖像配準(zhǔn)及識(shí)別第10章實(shí)用數(shù)字圖像處理與分析系統(tǒng)目錄第1章1第1章圖像處理的基礎(chǔ)知識(shí)1.1數(shù)字圖像處理概述1.2圖像數(shù)字化技術(shù)1.3圖像獲取技術(shù)1.4圖像文件格式及類(lèi)型1.5圖像的視覺(jué)原理1.6MATLAB圖像處理應(yīng)用舉例第1章圖像處理的基礎(chǔ)知識(shí)1.1數(shù)字圖像處理概述2

1.1數(shù)字圖像處理概述1.1.1數(shù)字圖像處理及特點(diǎn)1.數(shù)字圖像

用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理的前提是圖像必須以數(shù)字格式存儲(chǔ)，把以數(shù)字格式存放的圖像稱(chēng)為數(shù)字圖像。1.1數(shù)字圖像處理概述1.1.1數(shù)字圖像處3

在計(jì)算機(jī)中，圖像被分割成下圖所示的像素，各像素的灰度值用整數(shù)表示。一幅M×N個(gè)像素的數(shù)字圖像，其像素灰度值可以用M行、N列的矩陣G表示：在計(jì)算機(jī)中，圖像被分割成下圖所4

5

2.數(shù)字圖像處理把利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行去除噪聲、增強(qiáng)、復(fù)原、分割、提取特征等的理論、方法和技術(shù)稱(chēng)為數(shù)字圖像處理。

(1)從圖像到圖像的處理(2)從圖像到非圖像的一種表示2.數(shù)字圖像處理(1)6

3數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)數(shù)字圖像處理是利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)與光學(xué)系統(tǒng)模擬處理相同效果的過(guò)程。數(shù)字圖像處理具有如下特點(diǎn)：（1）處理精度高，再現(xiàn)性好。（2）易于控制處理效果。（3）處理的多樣性。（4）數(shù)字圖像中各個(gè)像素間的相關(guān)性大，易于壓縮.(5)圖像數(shù)據(jù)量龐大。（6）占用的頻帶較寬（7）圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)受主觀(guān)因素的影響（8）圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng)3數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)7

1.2數(shù)字圖像處理研究的主要內(nèi)容1.2.1數(shù)字圖像處理的目的

一般而言，對(duì)圖像進(jìn)行加工和分析主要有如下三方面的目的：（1）提高圖像的視感質(zhì)量，以達(dá)到賞心悅目的目的。（2）提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息，以便于計(jì)算機(jī)分析。（3）對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、編碼和壓縮，以便于圖像的存儲(chǔ)和傳輸。1.2數(shù)字圖像處理研究的主要內(nèi)容1.2.18

1.2.2數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容不管圖像處理是何種目的，都需要用計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、加工和輸出，因此數(shù)字圖像處理研究的內(nèi)容主要有以下7個(gè)過(guò)程。1.圖像數(shù)字化

圖像數(shù)字化目的是將一幅圖像以數(shù)字的形式進(jìn)行表示，并且要做到既不失真又便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。換句話(huà)說(shuō)，圖像數(shù)字化要達(dá)到以最小的數(shù)據(jù)量來(lái)不失真地描述圖像信息。圖像數(shù)字化包括采樣與量化。

1.2.2數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容9

原圖直方圖修正后的圖2.圖像增強(qiáng)原圖10

圖像幾何變換的目的是改變一幅圖像的大小或形狀。例如通過(guò)進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、鏡像等，可以進(jìn)行兩幅以上圖像內(nèi)容的配準(zhǔn)，以便于進(jìn)行圖像之間內(nèi)容的對(duì)比檢測(cè)。

4.圖像復(fù)原圖像復(fù)原的目的是將退化了的以及模糊了的圖像的原有信息進(jìn)行恢復(fù)，以達(dá)到清晰化的目的。

3.圖像幾何變換圖像幾何變換的目的是改變一幅圖11

原圖經(jīng)過(guò)復(fù)原的圖

原圖經(jīng)過(guò)復(fù)原的12

(5)圖像重建圖像重建是指從數(shù)據(jù)到圖像的處理，即輸入的是某種數(shù)據(jù)，而經(jīng)過(guò)處理后得到的結(jié)果是圖像，

（6）圖像隱藏圖像隱藏的目的是將一幅圖像或者某些可數(shù)字化的媒體信息隱藏在—幅圖像中，在保密通信中，將需要保密的圖像在不增加數(shù)據(jù)量的前提下，隱藏在一幅可公開(kāi)的圖像之中。同時(shí)要求達(dá)到不可見(jiàn)性及抗干擾性。(5)圖像重建13

（7）圖像變換圖像變換是指通過(guò)一種數(shù)學(xué)映射的辦法，將空域中的圖像信息轉(zhuǎn)換到如頻域、時(shí)頻域等空間上進(jìn)行分析的數(shù)學(xué)手段。最常采用的變換有傅里葉變換、小波變換等。通過(guò)二維傅立葉變換可以進(jìn)行圖像的頻率特性的分析。（8）圖像編碼圖像編碼的目的是簡(jiǎn)化圖像的表示方式，壓縮表示圖像的數(shù)據(jù)，以便于存儲(chǔ)和傳輸。圖像編碼主要是對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。因?yàn)閳D像信息具有較強(qiáng)的相關(guān)特性，因此通過(guò)改變圖像數(shù)據(jù)的表示方法，可對(duì)圖像的數(shù)據(jù)冗余進(jìn)行壓縮。（7）圖像變換14

（9）圖像分析所謂圖像分析是指通過(guò)對(duì)圖像中各種不同的物體特征進(jìn)行定量化描述之后，將所期望獲得的目標(biāo)物進(jìn)行提取，并且對(duì)所提出的目標(biāo)物進(jìn)行一定的定量分析。要達(dá)到這個(gè)目的，實(shí)際上就是要實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像內(nèi)容的理解，達(dá)到對(duì)特定目標(biāo)的一個(gè)識(shí)別。（9）圖像分析15

1.數(shù)字圖像處理的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

（1）高分辨率、高速度。圖像處理技術(shù)發(fā)展的最終目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)處理，移動(dòng)目標(biāo)的生成、識(shí)別和跟蹤；（2）立體化。立體化所包括的信息最為完整和豐富，未來(lái)采用數(shù)字全息技術(shù)將有利于達(dá)到這個(gè)目的；（3）智能化：其目的是實(shí)現(xiàn)圖像的智能生成、處理、識(shí)別和理解。1.1.3數(shù)字圖像處理的發(fā)展與應(yīng)用1.數(shù)字圖像處理的發(fā)展現(xiàn)狀及16

2.數(shù)字圖像處理的應(yīng)用

（1）生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

(a)顯微圖像處理；(b)DNA(脫氧核糖核酸)顯示分析；(c)紅、白血球分析計(jì)數(shù)；(d)蟲(chóng)卵及組織切片的分析；(e)癌細(xì)胞識(shí)別；(f)染色體分析；(g)DSA(心血管數(shù)字減影)及其他減影技術(shù)；(h)內(nèi)臟大小形狀及異常檢查；(i)微循環(huán)的分析判斷；(j)心肌活動(dòng)的動(dòng)態(tài)分析；(l)熱像分析，紅外像分析；(m)X光照片增強(qiáng)、凍結(jié)及偽彩色增強(qiáng)；(n)超聲圖像成像、凍結(jié)、增強(qiáng)及偽彩色處理；(o)CT，MRI、γ射線(xiàn)線(xiàn)照相機(jī)，正電了和質(zhì)子CT的應(yīng)用；(p)專(zhuān)家系統(tǒng)如手術(shù)PLANNING規(guī)劃的應(yīng)用；(q)生物進(jìn)化的圖像分析。

2.數(shù)字圖像處理的應(yīng)用17

（2）工業(yè)應(yīng)用(a)CAD和CAM技術(shù)用于模具、零件制造、服裝、印染業(yè)；(b)零件、產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)，焊縫及內(nèi)部缺陷檢查；(c)流水線(xiàn)零件自動(dòng)檢測(cè)識(shí)別(供裝配流水線(xiàn)用)；(d)郵件自動(dòng)分揀、包裹分揀識(shí)別；(e)印制板質(zhì)量、缺陷的檢查；(f)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控；(g)交通管制、機(jī)場(chǎng)監(jiān)控；(h)紡織物花型、圖案設(shè)計(jì)；(i)密封元器件內(nèi)部質(zhì)量檢查；(j)光彈性場(chǎng)分析；(k)標(biāo)識(shí)、符號(hào)識(shí)別如超級(jí)市場(chǎng)算帳、火車(chē)車(chē)皮識(shí)別；(l)支票、簽名、文件識(shí)別及辨?zhèn)危?m)運(yùn)動(dòng)車(chē)、船的視覺(jué)反饋控制。

（2）工業(yè)應(yīng)用18

（3）遙感航天中的應(yīng)用(a)軍事偵察、定位、引導(dǎo)、指揮等應(yīng)用；(b)多光譜衛(wèi)星圖像分析；(c)地形、地圖、國(guó)土普查；(d)地質(zhì)、礦藏勘探；(e)森林資源探查、分類(lèi)、防火；(f)水利資源探查，洪水泛濫監(jiān)測(cè)；(g)海洋、漁業(yè)方面如溫度、漁群的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)；(h)農(nóng)業(yè)方面如谷物估產(chǎn)、病蟲(chóng)害調(diào)查；(i)自然災(zāi)害、環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)；(j)氣象、天氣預(yù)報(bào)圖的合成分析預(yù)報(bào)；(k)天文、太空星體的探測(cè)及分析；(l)交通、空中管理、鐵路選線(xiàn)等。

（3）遙感航天中的應(yīng)用19

（4）軍事、公安領(lǐng)域中的應(yīng)用(a)巡航導(dǎo)彈地形識(shí)別；(b)指紋自動(dòng)識(shí)別；(c)犯罪臉形的合成；(d)雷達(dá)地形偵察；(e)遙控飛行器的引導(dǎo)；(f)目標(biāo)的識(shí)別與制導(dǎo)；(g)警戒系統(tǒng)及自動(dòng)火炮控制；(h)反偽裝偵察；(i)手跡、人像、印章的鑒定識(shí)別；(j)過(guò)期檔案文字的復(fù)原；(l)集裝箱的不開(kāi)箱檢查。

（4）軍事、公安領(lǐng)域中的應(yīng)用20

（5）其他應(yīng)用(a)圖像的遠(yuǎn)距離通信；(b)多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用；(c)電視電話(huà)；(d)服裝試穿顯示；(e)電視會(huì)議；(f)辦公自動(dòng)化、現(xiàn)場(chǎng)視頻管理；(g)文字、圖像電視廣播。

（5）其他應(yīng)用21

灰度圖像遙感圖像灰度圖像22

醫(yī)學(xué)圖像指紋圖像醫(yī)學(xué)圖像231.2圖像數(shù)字化技術(shù)圖像的數(shù)字化是將連續(xù)圖像離散化，包括采樣和量化兩個(gè)過(guò)程。

1.2.1圖像的數(shù)學(xué)模型

數(shù)字圖像在計(jì)算機(jī)內(nèi)處理時(shí)往往是將其視為一個(gè)矩陣來(lái)處理的。對(duì)圖像f(x，y)取樣，設(shè)取M×N個(gè)數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)按取樣點(diǎn)的相對(duì)位置排成一個(gè)數(shù)陣，然后對(duì)每個(gè)陣元量化，從而得到一個(gè)數(shù)字矩陣，我們用這個(gè)矩陣代替函數(shù)f(x，y)，即是說(shuō)數(shù)字圖像可以用一個(gè)矩陣表示。1.2圖像數(shù)字化技術(shù)圖像的數(shù)字化是將連續(xù)圖24f(x,y)

f(x,y)25M個(gè)像素N個(gè)像素像素MN個(gè)像素像素261.2.2采樣圖像在空間上的離散化稱(chēng)為采樣。也就是用空間上部分點(diǎn)的灰度值代表圖像，這些點(diǎn)稱(chēng)為采樣點(diǎn)。設(shè)連續(xù)圖像f(x,y)經(jīng)數(shù)字化后，可以用一個(gè)離散量組成的矩陣g(i,j)（即二維數(shù)組）來(lái)表示。1.2.2采樣設(shè)連續(xù)圖像f(x,y)27第1章圖像處理課件28

對(duì)一個(gè)頻譜有限(|u|<u且|v|<v)的圖像信號(hào)f（t）進(jìn)行采樣,當(dāng)采樣頻率滿(mǎn)足式(1.2.3)、式(1.2.4)條件時(shí)，采樣函數(shù)f(i，j)便能無(wú)失真地恢復(fù)為原來(lái)的連續(xù)信號(hào)f(x，y)。u，v分別為信號(hào)f(x，y)在兩個(gè)方向的頻域上的有效頻譜的最高角頻率；u，v分別為二維采樣頻率，u=2/T,v=2/T,實(shí)際上，常取T=T=T。對(duì)一個(gè)頻譜有限(|u|<u且|v|<v)的291.2.3量化模擬圖像經(jīng)過(guò)采樣后，在時(shí)間和空間上離散化為像素。但采樣所得的像素值（即灰度值）仍是連續(xù)量。把采樣后所得的各像素的灰度值從模擬量到離散量的轉(zhuǎn)換稱(chēng)為圖像灰度的量化。連續(xù)灰度值量化為灰度級(jí)的方法有兩種:一種是等間隔量化，另一種是非等間隔量化。1.2.3量化連續(xù)灰度值量化為灰度級(jí)的方法30第1章圖像處理課件31第1章圖像處理課件32第1章圖像處理課件33一般，當(dāng)限定數(shù)字圖像的大小時(shí),為了得到質(zhì)量較好的圖像可采用如下原則：（1）對(duì)緩變的圖像，應(yīng)該細(xì)量化，粗采樣，以避免假輪廓。（2）對(duì)細(xì)節(jié)豐富的圖像，應(yīng)細(xì)采樣，粗量化，以避免模糊（混疊）。對(duì)于彩色圖像，是按照顏色成分——紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）分別采樣和量化的。若各種顏色成分均按8bit量化，即每種顏色量級(jí)別是256，則可以處理256×256×256=16777216種顏色。一般，當(dāng)限定數(shù)字圖像的大小時(shí),為了得到質(zhì)量341.3圖像獲取技術(shù)

1.3.1圖像采集系統(tǒng)

它可以分成照明系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)、光／電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、A／D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)五個(gè)部分。1.3圖像獲取技術(shù)1.3.1圖像采351．光／電轉(zhuǎn)換特性

圖像傳感器通過(guò)光／電器件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

1．光／電轉(zhuǎn)換特性362．圖像傳感器圖像傳感器主要完成光／電轉(zhuǎn)換功能。圖像傳感器按照結(jié)構(gòu)可以分為兩類(lèi)：CCD型和CMOS型圖像傳感器，前者采用光／電耦合器件構(gòu)成，后者采用金屬氧化物器件構(gòu)成，兩者都采用光/電二極管結(jié)構(gòu)感受入射光并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，區(qū)別在于輸出電信號(hào)所用方式不同。

3．采樣/保持電路2．圖像傳感器37第1章圖像處理課件38

通常圖像輸入卡安裝于計(jì)算機(jī)主板擴(kuò)展槽中，主要包括圖像存儲(chǔ)器單元、顯示查找表(LUT)單元、CCD攝像頭接口(A／D)、監(jiān)視器接口(D／A)和PC機(jī)總線(xiàn)接口單元。工作過(guò)程如下：攝像頭實(shí)時(shí)或準(zhǔn)時(shí)采集數(shù)據(jù)，經(jīng)A／D變換后將圖像存放在圖像存儲(chǔ)單元的一個(gè)或三個(gè)通道中，D／A變換電路自動(dòng)將圖像顯示在監(jiān)視器上。通過(guò)主機(jī)發(fā)出指令，將某一幀圖像靜止在存儲(chǔ)通道中，即采集或捕獲一幀圖像，然后可對(duì)圖像進(jìn)行處理或存盤(pán)。高檔卡還包括卷積濾波、FFT(快速傅立葉變換)等圖像處理專(zhuān)用的快速部件。1.3.2圖像輸入設(shè)備1.圖像采集卡

通常圖像輸入卡安裝于計(jì)算機(jī)主板擴(kuò)展槽中，主要包39

2.掃描儀

掃描儀主要用于對(duì)照片、平板畫(huà)和幻燈片作數(shù)字化處理。目前掃描儀的價(jià)格并不昂貴，而且種類(lèi)繁多，但不同的掃描儀提供不同的圖像質(zhì)量，這正如不同類(lèi)型的照相機(jī)照出不同質(zhì)量的相片一樣。在開(kāi)始掃描之前，必須知道自己最終圖像的大小并計(jì)算出正確的掃描分辨率，同監(jiān)視器分辨率一樣，掃描分辨率也是以每英寸有多少像素來(lái)衡量的，單位為dpi。一個(gè)圖像所包含的像素越多，表明它所容納的信息也就越多。因此，通常往一個(gè)圖像填塞的像素越多，圖像也就會(huì)越清晰。如果以低分辨率進(jìn)行掃描，則圖像就可能會(huì)模糊不清，或者可能會(huì)看見(jiàn)圖像中單個(gè)的像素元素。常用的掃描儀主要有平板掃描儀、幻燈片掃描儀、旋轉(zhuǎn)鼓形掃描儀。2.掃描儀403.數(shù)碼照相機(jī)數(shù)碼照相機(jī)又稱(chēng)數(shù)字照相機(jī)，是二十世紀(jì)末開(kāi)發(fā)出的新型照相機(jī)。在拍攝和處理圖像方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。隨著電腦的普及，以及對(duì)電腦圖像處理技術(shù)的認(rèn)同，數(shù)碼照相機(jī)在視覺(jué)檢測(cè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。3.數(shù)碼照相機(jī)411.4圖像文件格式及類(lèi)型

數(shù)字圖像有多種存儲(chǔ)格式，每種格式一般由不同的開(kāi)發(fā)商支持。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和圖像應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，還會(huì)出現(xiàn)新的圖像格式。

1.BMP文件格式是一種與文件無(wú)關(guān)的圖像文件格式，是一種位映射的存儲(chǔ)形式。是Windows軟件推薦使用的一種格式。應(yīng)用廣泛。

1.4.1圖像文件格式1.4圖像文件格式及類(lèi)型數(shù)字圖像有多種存42表1.4.1位圖文件參數(shù)頭字節(jié)數(shù)參數(shù)說(shuō)明2

bftype文件類(lèi)型,一般以”BM”標(biāo)識(shí)4bfsize實(shí)際圖像數(shù)據(jù)長(zhǎng)度2reserved1保留2reserved2保留4offset文件開(kāi)始到位圖數(shù)據(jù)開(kāi)始處的偏移量表1.4.1位圖文件參數(shù)頭參數(shù)說(shuō)明2bftype文件類(lèi)型432.GIF文件格式是以數(shù)據(jù)塊為單位來(lái)存儲(chǔ)圖像的相關(guān)信息，在不同的系統(tǒng)平臺(tái)上交流和傳輸圖像，它是在Web及其他聯(lián)機(jī)服務(wù)上常用的一種文件格式。2.GIF文件格式是以數(shù)據(jù)塊為單位來(lái)存儲(chǔ)圖像的相關(guān)信443.TIF圖像文件格式它是現(xiàn)存圖像文件格式中最復(fù)雜的一種，它提供存儲(chǔ)各種信息的完備的手段，可以存儲(chǔ)專(zhuān)門(mén)的信息而不違反格式宗旨，是目前流行的圖像文件交換標(biāo)準(zhǔn)之一。3.TIF圖像文件格式454.JPEG圖像格式主要是為了解決專(zhuān)業(yè)攝影師所遇到的圖像信息過(guò)于龐大的問(wèn)題。由于JPEG的高壓縮比和良好的圖像質(zhì)量，使得它廣泛應(yīng)用于多媒體和網(wǎng)絡(luò)程序中。JPEG和GIF成為HTML語(yǔ)法選用的圖像格式。4.JPEG圖像格式461.黑白圖像(二值圖像）1.4.2數(shù)字圖像類(lèi)型1.黑白圖像1.4.2數(shù)字圖像類(lèi)型472.灰度圖像2.灰度圖像483.彩色圖像（索引圖像和真彩色圖像（RGB）圖像

彩色圖像除有亮度信息外，還包含有顏色信息。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(guān)，同一幅彩色圖像如果采用不同的彩色空間表示，對(duì)其的描述可能會(huì)有很大的不同。常用的表示方法主要有真彩色圖像（RGB）圖像和索引圖像。3.彩色圖像（索引圖像和真彩色圖像（RGB）圖像491.5圖像的視覺(jué)原理1.5.1人的視覺(jué)模型及特性

1.5圖像的視覺(jué)原理1.5.1人的視覺(jué)模型及特性501.人眼的適應(yīng)和絕對(duì)視覺(jué)閾值特性(1)適應(yīng)暗亮亮適應(yīng)適應(yīng)時(shí)間短幾秒種亮暗暗適應(yīng)適應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)30秒（2）絕對(duì)視覺(jué)閾值在充分暗適應(yīng)的狀態(tài)下，在全黑視場(chǎng)中，人眼能感受到的最小光刺激值，稱(chēng)為人眼的絕對(duì)視覺(jué)閾。若以入射到人眼瞳孔上最小照度值表示，人眼的絕對(duì)視覺(jué)閾值在10-9lx數(shù)量級(jí)。若以量子閾值表示，最小可探測(cè)的視覺(jué)刺激是58~145個(gè)藍(lán)綠光(波長(zhǎng)為510nm)的光子轟擊角膜時(shí)引起的。據(jù)估算，這一刺激實(shí)際上是5~14個(gè)光子到達(dá)并作用于視網(wǎng)膜引起的。1.人眼的適應(yīng)和絕對(duì)視覺(jué)閾值特性暗亮亮適應(yīng)適應(yīng)時(shí)間短幾512.人眼的空間分辨力(1)分辨力分辨力——人眼在一定距離上能區(qū)分開(kāi)相近兩點(diǎn)的能力，用能區(qū)分開(kāi)的最小視角之倒數(shù)來(lái)描述

ρ=1/θ

2.人眼的空間分辨力分辨力——人眼在一定距離52(2)馬赫效應(yīng)

當(dāng)亮度發(fā)生越變時(shí)，在亮暗邊緣附近，亮側(cè)亮度上沖、暗側(cè)亮度下沖的現(xiàn)象(2)馬赫效應(yīng)533．人眼視覺(jué)的時(shí)間特性(1)視覺(jué)起始特性在加入階躍光波刺激時(shí)所產(chǎn)生的感覺(jué)變化，在刺激后幾十毫秒時(shí)感覺(jué)才達(dá)到頂點(diǎn)，然后慢慢減少到一個(gè)常值。人眼視覺(jué)曲線(xiàn)的上升沿時(shí)間隨著刺激光強(qiáng)的增加而縮短。3．人眼視覺(jué)的時(shí)間特性54(2)視覺(jué)惰性

人眼的亮度感覺(jué)不會(huì)隨著物體亮度的消失而立即消失，而有一個(gè)過(guò)度時(shí)間，這為視覺(jué)惰性。在亮度消失以后尚能保持1/20—1/10秒；當(dāng)閃爍光源每秒鐘閃爍次數(shù)越過(guò)10—20次時(shí)便會(huì)給人以均勻發(fā)光體的感覺(jué)，電影畫(huà)面24幅/s；遮光技術(shù)每幅畫(huà)放兩次—48幅/s(2)視覺(jué)惰性人眼的亮度感覺(jué)不會(huì)隨著物體亮度的消失554．人眼的錯(cuò)覺(jué)現(xiàn)象

人眼視覺(jué)系統(tǒng)所感覺(jué)到的物體的形狀，并不是簡(jiǎn)單的投影到視網(wǎng)膜上原封不動(dòng)的形狀，其對(duì)形狀的感覺(jué)受物體自身形狀及其周?chē)尘暗挠绊憽?．人眼的錯(cuò)覺(jué)現(xiàn)象56(1)人眼空間混色特性(2)人眼時(shí)間混色特性(3)人眼的生理混色特性5．人眼的混色特性(1)人眼空間混色特性5．人眼的混色特性571.5.2色度學(xué)基礎(chǔ)

1．三色原理在人的視覺(jué)系統(tǒng)中存在著桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞兩種感光細(xì)胞。桿狀細(xì)胞為暗視器官，錐狀細(xì)胞是明視器官，在照度足夠高時(shí)起作用，并能分別辨顏色。錐狀細(xì)胞將電磁光譜的可見(jiàn)部分分為三個(gè)波段：紅、綠、藍(lán)。由于這個(gè)原因，這三種顏色被稱(chēng)為三基色，圖2-7表示了人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)三類(lèi)錐狀細(xì)胞的光譜敏感曲線(xiàn)。1.5.2色度學(xué)基礎(chǔ)1．582顏色模型為了科學(xué)地定量描述和使用顏色，人們提出了各種顏色模型。目前常用的顏色模型按用途可分為兩類(lèi)，一類(lèi)面向諸如視頻監(jiān)視器、彩色攝像機(jī)或打印機(jī)之類(lèi)的硬件設(shè)備。另一類(lèi)面向以彩色處理為目的的應(yīng)用，如動(dòng)畫(huà)中的彩色圖形。面向硬件設(shè)備的最常用彩色模型是RGB模型，而面向彩色處理的最常用模型是HSI模型。另外，在印刷工業(yè)上和電視信號(hào)傳輸中，經(jīng)常使用CMYK和YUV色彩系統(tǒng)。2顏色模型59(1)RGB模型

RGB顏色空間是圖像處理中最基礎(chǔ)的顏色模型，它是在配色實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立的。其RGB彩色空間示意圖如圖1.5.7所示，RGB顏色空間的主要觀(guān)點(diǎn)是人的眼睛有紅、綠、藍(lán)3種色感細(xì)胞，它們的最大感光靈敏度分別落在紅色、藍(lán)色和綠色區(qū)域，其合成的光譜響應(yīng)就是視覺(jué)曲線(xiàn)，由此可推論出任何彩色都可以用紅、綠、藍(lán)3種基色來(lái)配制。

其中[C]為未知色光，[N]，[P]，[Q]為三基色光，c，n，p，q為調(diào)匹系數(shù)。(1)RGB模型其中[C]為未知色光，[60第1章圖像處理課件61第1章圖像處理課件62第1章圖像處理課件63

2.HSI模型

HIS顏色模型是Munseu（孟賽爾）顏色系統(tǒng)中的一種，以人眼的視覺(jué)特征為基礎(chǔ)，利用三個(gè)相對(duì)獨(dú)立、容易預(yù)測(cè)的顏色心理屬性：色度(Hue)、光強(qiáng)度(Intensity)和飽和度(Saturation)來(lái)表示顏色，反映了人的視覺(jué)系統(tǒng)觀(guān)察彩色的格式。色度是由物體反射光線(xiàn)中占優(yōu)勢(shì)的波長(zhǎng)來(lái)決定，不同的波長(zhǎng)產(chǎn)生不同的顏色感覺(jué)，如紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等。它是彩色最為重要的屬性，是決定顏色本質(zhì)的基本特性。顏色飽和度是指一個(gè)顏色的鮮明程度，飽和度越高，顏色越深，如深紅、深綠等。在物體反射光的組成中，白色光愈少，色飽和度愈大；顏色中的白色或灰色愈多，其飽和度就越小。光強(qiáng)度是指光波作用于感受器所發(fā)生的效應(yīng)，其大小是由物體反射系數(shù)來(lái)決定，反射系數(shù)越大，物體的光強(qiáng)度愈大，反之愈小。

2.HSI模型64第1章圖像處理課件65色調(diào)飽和度亮度色調(diào)飽和66

（3）

HIS與RGB之間的非線(xiàn)性映射對(duì)任何3個(gè)［0，1］范圍內(nèi)的R、G、B值，其對(duì)應(yīng)HSI模型中的I、S、H分量的計(jì)算公式為（3）HIS與RGB之間的非線(xiàn)性映射67第1章圖像處理課件681.5.3圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)是圖像工程的基礎(chǔ)技術(shù)之一。在圖像通信工程中、圖像被光學(xué)系統(tǒng)成像到接收器上，再經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換、記錄、編碼壓縮、傳輸、增強(qiáng)和復(fù)原處理及其他變換等過(guò)程。所有這些過(guò)程的技術(shù)優(yōu)劣的評(píng)價(jià)都?xì)w結(jié)到圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)。

1．圖像質(zhì)量的主觀(guān)評(píng)價(jià)對(duì)圖像質(zhì)量最普通和最可靠的評(píng)價(jià)是觀(guān)察者的主觀(guān)評(píng)價(jià)。主觀(guān)評(píng)價(jià)的任務(wù)是要把人對(duì)圖像質(zhì)量的主觀(guān)感覺(jué)與客觀(guān)參數(shù)和性能聯(lián)系起來(lái)。1.5.3圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)是圖像69表1.5.1主觀(guān)測(cè)試分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)損傷質(zhì)量比較每級(jí)的主觀(guān)質(zhì)量國(guó)別每級(jí)的主觀(guān)質(zhì)量國(guó)別比較的衡量國(guó)別五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)1.不能察覺(jué)2.剛察覺(jué)不討厭3.有點(diǎn)討厭4.很討厭5.不能用原聯(lián)邦德國(guó)、日本等五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)5.優(yōu)4.良3.中2.次1.劣原聯(lián)邦德國(guó)、日本、英國(guó)五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)+2好得多+1好0相同-1壞-2壞得多原聯(lián)邦德國(guó)、英國(guó)等六級(jí)標(biāo)準(zhǔn)1.不能察覺(jué)2.剛覺(jué)察到3.明顯但不妨礙4.稍有妨礙5.明顯妨礙6.極妨礙(不能用)英國(guó)、EBU等六級(jí)標(biāo)準(zhǔn)6.優(yōu)5.良4.中3.稍次2.次1.極次英國(guó)、EBU等七級(jí)標(biāo)準(zhǔn)+3好得多+2好+1稍好0相同-1稍壞-2壞-3壞得多EBU等表1.5.1主觀(guān)測(cè)試分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量比較每級(jí)的70表1.5.2CCI