第二章 图像数字化 图像数字化器 图像数字化器的组成 图像的采样和量化 常用图像数字化设备 图像的灰度直方图 图像的文件格式 胶片扫描.

Slides:



Advertisements
Similar presentations
第五节 函数的微分 一、微分的定义 二、微分的几何意义 三、基本初等函数的微分公式与微分运算 法则 四、微分形式不变性 五、微分在近似计算中的应用 六、小结.
Advertisements

2.8 函数的微分 1 微分的定义 2 微分的几何意义 3 微分公式与微分运算法则 4 微分在近似计算中的应用.
2.5 函数的微分 一、问题的提出 二、微分的定义 三、可微的条件 四、微分的几何意义 五、微分的求法 六、小结.
第四单元 100 以内数的认识
第四单元 100 以内数的认识
§3.4 空间直线的方程.
3.4 空间直线的方程.
第三章 数据类型和数据操作 对海量数据进行有效的处理、存储和管理 3.1 数据类型 数据源 数据量 数据结构
PRESENTED BY OfficePLUS
第四章 定积分及其应用 4.3 定积分的概念与性质 微积分基本公式 定积分的换元积分法与分部积分法 4.5 广义积分
第5章 定积分及其应用 基本要求 5.1 定积分的概念与性质 5.2 微积分基本公式 5.3 定积分的换元积分法与分部积分法
利用定积分求平面图形的面积.
第三节 格林公式及其应用(2) 一、曲线积分与路径无关的定义 二、曲线积分与路径无关的条件 三、二元函数的全微分的求积 四、小结.
§5 微分及其应用 一、微分的概念 实例:正方形金属薄片受热后面积的改变量..
2-7、函数的微分 教学要求 教学要点.
§5 微分及其应用 一、微分的概念 实例:正方形金属薄片受热后面积的改变量..
第三章 多维随机变量及其分布 §2 边缘分布 边缘分布函数 边缘分布律 边缘概率密度.
Overview of Python Visualization Tools
以ISI平台为例,为您演示一下如何在Endnote文献中查看该文献的References
数学基础及图像的基本概念 (研究生) 巫义锐 河海大学计算机与信息学院 个人网址:wuyirui.github.io
1.
实验六 积分器、微分器.
整合思维导图的初中英语教学设计 主讲人:卢璐.
POWERPOINT TEMPLATE HI.
多媒体技术 中南大学信息科学与工程学院 黄东军.
第七章 操作符重载 胡昊 南京大学计算机系软件所.
28.1 锐角三角函数(2) ——余弦、正切.
数字图像处理 第三章 灰度直方图.
2.1.2 空间中直线与直线 之间的位置关系.
宁波市高校慕课联盟课程 与 进行交互 Linux 系统管理.
第一章 函数与极限.
图片与视频数字化. 图片与视频数字化 图片分类 根据图片的构成元素来分 位图: 由像素组成,计算机按顺序存储每个像素点 的颜色信息的保存方式获得的图片。 位图放大后会模糊失真,存储空间相对较大。 矢量图: 由图元组成,通过数学公式计算获得的图片。 放大后不会失真,占用空间小。
习题 一、概率论 1.已知随机事件A,B,C满足 在下列三种情况下,计算 (1)A,B,C相互独立 (2)A,B独立,A,C互不相容
简单介绍 用C++实现简单的模板数据结构 ArrayList(数组, 类似std::vector)
现代教育技术应用 第六章 素材的加工与处理 第19讲 动画的类型和采集 单 位: 北京师范大学 作 者: 毛荷&王翠霞.
第二十二章 曲面积分 §1 第一型曲面积分 §2 第二型曲面积分 §3 高斯公式与斯托克斯公式.
产品推广 PRODUCT PROMOTION PRESENTED BY OfficePLUS.
直接扫描保存成TIF格式, 其他图片格式用Windows XP自带的 Windows图片与传真查看器打开
概 率 统 计 主讲教师 叶宏 山东大学数学院.
线 性 代 数 厦门大学线性代数教学组 2019年4月24日6时8分 / 45.
第四章 一次函数 4. 一次函数的应用(第1课时).
5.2 常用统计分布 一、常见分布 二、概率分布的分位数 三、小结.
3.3 垂径定理 第2课时 垂径定理的逆定理.
成绩是怎么算出来的? 16级第一学期半期考试成绩 班级 姓名 语文 数学 英语 政治 历史 地理 物理 化学 生物 总分 1 张三1 115
电影海报设计 ——巧用“分层云彩”滤镜.
第4章 Excel电子表格制作软件 4.4 函数(一).
Word中活用“艺▪图▪框” 信息技术必修(一).
iSIGHT 基本培训 使用 Excel的栅栏问题
_13简单的GDI绘图操作 本节课讲师——void* 视频提供:昆山爱达人信息技术有限公司 官网地址:
第4课时 绝对值.
多层循环 Private Sub Command1_Click() Dim i As Integer, j As Integer
魏新宇 MATLAB/Simulink 与控制系统仿真 魏新宇
静定结构位移计算 ——应用 主讲教师:戴萍.
GIS基本功能 数据存储 与管理 数据采集 数据处理 与编辑 空间查询 空间查询 GIS能做什么? 与分析 叠加分析 缓冲区分析 网络分析
Photoshop处理数码照片的基本方法
课堂学习目标 了解位图、矢量图和分辨率 熟悉图像的不同色彩模式 熟悉软件常用的文件格式. 课堂学习目标 了解位图、矢量图和分辨率 熟悉图像的不同色彩模式 熟悉软件常用的文件格式.
第六章 Excel的应用 五、EXCEL的数据库功能 1、Excel的数据库及其结构 2、Excel下的数据排序 (1)Excel的字段名行
图片与视频数字化. 图片与视频数字化 图片分类 根据图片的构成元素来分 位图: 由像素组成,计算机按顺序存储每个像素点 的颜色信息的保存方式获得的图片。 位图放大后会模糊失真,存储空间相对较大。 矢量图: 由图元组成,通过数学公式计算获得的图片。 放大后不会失真,占用空间小。
24.4弧长和扇形面积 圆锥的侧面积和全面积.
第四节 向量的乘积 一、两向量的数量积 二、两向量的向量积.
第三章 从概率分布函数的抽样 (Sampling from Probability Distribution Functions)
第8章 创建与使用图块 将一个或多个单一的实体对象整合为一个对象,这个对象就是图块。图块中的各实体可以具有各自的图层、线性、颜色等特征。在应用时,图块作为一个独立的、完整的对象进行操作,可以根据需要按一定比例和角度将图块插入到需要的位置。 2019/6/30.
第五章 透镜及其应用 第2节 生活中的透镜.
第十七讲 密码执行(1).
FVX1100介绍 法视特(上海)图像科技有限公司 施 俊.
B12 竺越
位似.
香港城市大学 导师: 布礼文教授( Dr. L M Po ) 学生: 徐叙远 ( Xu Xuyuan )
§2 自由代数 定义19.7:设X是集合,G是一个T-代数,为X到G的函数,若对每个T-代数A和X到A的函数,都存在唯一的G到A的同态映射,使得=,则称G(更严格的说是(G,))是生成集X上的自由T-代数。X中的元素称为生成元。 A变, 变 变, 也变 对给定的 和A,是唯一的.
第三章 图形的平移与旋转.
Presentation transcript:

第二章 图像数字化 图像数字化器 图像数字化器的组成 图像的采样和量化 常用图像数字化设备 图像的灰度直方图 图像的文件格式 胶片扫描

一、图像数字化器 图像数字化器的功能组件 图像数字化器的性能 图像数字化器的类型

图像数字化器的功能组件 采样孔:使图像数字化器能不受图像其他部分的影响,而在整幅图像中扫描特定的独立像素单元 ; 扫描器件:使采样孔以预先确定的方式在图像上移动,按照顺序依次扫描图像的每一个像素; 光传感器:测量每一像素的亮度,将光亮度转化为电流或电压信号; 量化器:将传感器输出的连续值转化为整数值; 输出介质:将量化的灰度值以适当的格式存储。

数字化器的性能 分辨率:单位尺寸能够采样的像素数,由采样孔的大小和像素间距的大小决定; 灰度级:量化为多少等级; 图像大小:允许输入图像的大小; 扫描速度:采样数据的传输速度;

噪声:数字化器的噪声水平。 线性度:线性度是指对光强进行数字化时,灰度正比于图像亮度的实际精确程度,图像数字化设备的线性度是一个重要的性能指标,非线性的数字化器会影响后续处理的有效性。

图像数字化器的类型 主要包括: 数码相机 胶片扫描仪

二. 图像数字化器的组成 主要包括: 人工光源 光传感器 扫描装置

三、图像的采样和量化 模拟图像 数字图像 离散化 图像数字化:指将模拟图像经过离散化之后,得到用数字表示的图像。 模拟图像:照片、电视、录象、电影。 数学表达式: 二维分布函数,t表示时间变量。 离散化 模拟图像 数字图像

数字图像:用矩阵来描述的。

数字化过程 第一步:空间采样 将在空间上连续的图像转换成离散的采样点(即像素)集的操作。由于图像是二维分布的信息,所以采样是在x轴和y轴两个方向上进行。

图像采样 采样处理:将xy平面分配到一个网格上。 xy平面 (a,b)

与采样相关的概念(分辨率) 分辨率 传感器摄像的精确度。通常指要精确测量和再现一定尺寸的图像所必需的像素个数。 单位:像素*像素

分辨率 320x240

分辨率 160x120

分辨率 80x60

分辨率:(a)127*176 (b)63*88 (c)31*44 (d)15*22 图象尺寸:127*176 分辨率:(a)127*176 (b)63*88 (c)31*44 (d)15*22

256×256 64×64 32×32 16×16

第二步:量化 将各像素的明暗信息离散化,用数字表示像素点信息称为图像的量化。 量化值一般用整数来表示。考虑人眼的识别能力,目前非特殊用途的图像均为8bit量化,即用0~255描述“黑~白”。

图2-3 量化示意图 (a) 量化; (b) 量化为8 bit

图像的量化与数字图象的质量 256灰度级 128灰度级 64灰度级 16灰度级

 对于彩色图像,是按照颜色成分——红(R)、绿(G)、蓝(B)分别采样和量化的。若各种颜色成分均按8 bit量化,即每种颜色量级别是256, 则可以处理256×256×256=16 777 216种颜色。

四. 常用图像数字化设备 数字相机 扫描仪 数字摄像机

数码相机的组成 镜头 CCD(电荷藕合器件 ) A/D(模/数转换器) MPU(微处理器) 内置存储器 LCD(液晶显示器) PC卡(可移动存储器) 接口(计算机接口、电视机接口) 数字相机前面板 数字相机背面板

数码相机的工作原理 (1)镜头将光线会聚到感光器件CCD上; (2)CCD是半导体器件,它代替了普通相机中胶卷的位置; (4)ADC将模拟信号到数字信号的转换; (5)MPU(微处理器)对数字信号进行压缩并转化为特定的图像格式,例如JPEG、BMP格式,并将图像文件被存储在内置存储器中; (6)LCD显示查看拍摄照片; 部分数字相机还提供连接计算机和电视机的接口。

扫描仪结构图1                                                                                                                                                                      

扫描仪结构图2

扫描仪各部分的功能 1.上盖:主要是将要扫描的原稿压紧,以防止扫描灯光线泄露。 2.原稿台:主要是用来放置扫描原稿的地方,其四周设有标尺线以方便原稿放置,并能及时确定原稿扫描尺寸。中间为透明玻璃,称为稿台玻璃。 3.光学成像部分:它是扫描仪的核心部件,其精度直接影响扫描图像的还原逼真程度。它包括以下主要部件:灯管、反光镜、镜头以及电荷耦合器件(CCD)。

扫描仪各部分的功能 4.光电转换部分:是指扫描仪内部的主板,它是一块安置有各种电子元件的印刷电路板。它是扫描仪的控制系统,在扫描仪扫描过程中,它主要完成CCD信号的输入处理,以及对步进电机的控制, 5.机械传动装置:主要包括步进电机、驱动皮带、 滑动导轨和齿轮组。

典型数字摄像机

五. 胶片扫描 胶片扫描的概念 常用胶片扫描设备 胶片扫描仪的性能指标

1. 胶片扫描的概念 胶片扫描在图像数字化过程中占有重要地位。 胶片扫描是对来自胶片上的信息进行数字化的过程,使这些信息能由计算机读取、处理和应用。 胶片是指投影仪、普通相机或胶片记录仪中使用的包括胶片、幻灯片、底片等在内的各种感光材料,它们能生成图像或影像。

1) 透射率和光密度 左边物体的透射率为: 左边物体的光密度: 光密度和透射率示意图

2) 摄影过程 胶片显影 胶片对光的响应 乳化剂的特性 胶片分辨率 照相复制

2. 常用胶片扫描设备 胶片扫描仪 胶片纪录仪 鼓式扫描仪

3. 胶片扫描仪的性能指标 介质 光学分辨率 色深度和动态范围

三、图像的灰度直方图 定义 性质 用途

图像灰度直方图的定义 灰度直方图是灰度级的函数,描述的是图像中该灰度级的像素个数。即:横坐标表示灰度级,纵坐标表示图像中该灰度级出现的个数。

1 2 3 4 5 6 14 1 2 3 4 5 6 灰度直方图

灰度直方图另一种定义方式 在下页图示中,有一条灰度级为D1的轮廓线,在更高的灰度级D2处还画有第二条轮廓线。 A1表示第一条轮廓线所包围区域的面积,同样,A2表示第二条轮廓线所包围的区域的面积。

在一幅连续图像中,将具有灰度级D的所有轮廓线所包围的面积,称为灰度级D的阈值面积函数,用A(D)表示,则直方图可定义为:

对于离散函数,固定△D为1,则上述定义变为: H(D)=A(D)-A(D+1)

设r代表图像中像素灰度级,作归一化处理后,r将被限定在[0, 1]之内。在灰度级中,r=0代表黑,r=1代表白。对于一幅给定的图像来说,每一个像素取得[0, 1]区间内的灰度级是随机的,即r是随机变量。假定对每一瞬间,它们是连续的随机变量,则可以用概率密度函数pr(r)来表示原始图像的灰度分布。若横轴代表灰度级r,纵轴代表灰度级的概率密度函数pr(r),这样就可以针对一幅图像在该坐标系中作出一条曲线。这条曲线在概率论中就是概率密度曲线,如图所示。

图像灰度分布概率密度函数

直方图表明每一个灰度有多少个象素

图像灰度直方图的性质 直方图是一幅图像中各像素灰度值出现次数(或频数)的统计结果,它只反映该图像中不同灰度值出现的次数(或频数),而未反映某一灰度值像素所在位置。也就是说,它只包含了该图像中某一灰度值的像素出现的概率,而丢失了其所在位置的信息。

任一幅图像,都能唯一地确定出一幅与它对应的直 方图, 但不同的图像,可能有相同的直方图。也就 是说,图像与直方图之间是多对一的映射关系。如 图就是一个不同图像具有相同直方图的例子。

空间信息丢失

图像与直方图间的多对一关系

图像灰度直方图的用途 用于判断图像量化是否恰当   直方图给出了一个简单可见的指示,用来判断一幅图象是否合理的利用了全部被允许的灰度级范围。一般一幅图应该利用全部或几乎全部可能的灰度级,否则等于增加了量化间隔。丢失的信息将不能恢复。

观察直方图可以看出不合适的数字化

较暗图象的直方图 P (r k) r k

较亮图象的直方图 P (r k) r k

对比度较低图象的直方图 P (r k) r k

对比度较高图象的直方图 P (r k) r k

边界阈值选取   假设某图象的灰度直方图具有二峰性,则表明这个图象的较亮的区域和较暗的区域可以较好地分离,取这一点为阈值点,可以得到好的二值处理的效果。

选取146为阈值的二值化

灰度图具有二峰性

具有二峰性的灰度图的2值化

灰度分布效果比较示意图

四、图像的文件格式 数字图像通常有两种表示形式: 位 图 矢量图

位图和矢量图的比较(1) 1、点位图由像素构成,矢量图由对象构成 点位图的基本构图单位是像素,像素包含了色彩信息。包含不同色彩信息的像素的矩阵组合构成了千变万化的图像。 矢量图形指由代数方程定义的线条或曲线构成的图形。 如:表示一个圆形,矢量图像保存了一个画圆的命令、圆心的坐标、半径的长度等等。欲显示该圆,矢量绘图软件则根据圆的坐标、半径等信息,经过方程式计算,将圆“画”在屏幕上。 矢量图像由许多矢量图形元素构成,这些图形元素称为“对象”。

位图和矢量图的比较(2) 2、点位图面向像素绘画,矢量图面向对象“构画” 两种图像的构成方式不同,其绘画方式也存在差别。 点位图是通过改变像素的色彩实现绘画和画面的修改。点位图软件提供了模拟手绘习惯的工具实现绘画。这些手绘工具在图像上移动,即可改变相应位置上像素的色彩。 矢量图操纵的是基本的图形(对象),以Corel Draw为例,如图所示,选择贝赛尔曲线工具,用鼠标在页面上定出一些节点,节点之间有线段,构成一个封闭图形。用修改工具把这个图形调整圆滑。然后选择色彩,该图形即可填充上工整的色彩。这个新产生的图形在矢量图像中,就是一个基本的矢量图形对象。

位图和矢量图的比较(3) 3、点位图受到像素和分辨率的制约,而矢量图形不存在这些制约 点位图是由像素阵列构成的图像,像素的多少和分辨率决定图像的质量。在用点绘图软件开始一幅新作品时,首先应确定图像的长宽大小和分辨率,一旦确定下来,以后要改变分辨率,就会影响图像的质量。另外点位图的缩放也会影响图像的质量。

矢量图形和设备无关,即和分辨率无关。 因为矢量图由数学公式和一些参数决定。图形的放大缩小以及分辨率的改变,仅仅是参数的相对变化,重新计算后再显示出来,依然保持精细的图像质量。当然,这些内部计算,用户是看不出来的,用户也不用理会。如图,一幅矢量图形无论怎样放大,边线依然平滑。而在绘画过程中,则可以任意放大若干倍(甚至上万倍),精确细致地描绘任意细节。如图

位图和矢量图的比较(4) 4、点位图修改麻烦,矢量图形修改随心所欲 点位图的编辑受到限制。点位图是像素的排列,局部移动或改变会影响到其他部分的像素(包括前面讲的对图像进行放大)。   虽然矢量图形的作画方式特别(如前述例子),但是在修改方面却是比点位图更胜一筹。在矢量图形中,一个图形对象的改变,不会影响其他图形对象。

图1是一幅点位图漫画,这位女孩的腰部画得太粗了,要修改苗条。在Painter中,可以选择一种笔工具,再选择和背景相同的颜色。把腰部多余的部分涂掉,如图2. 然后再选择黑色,用钢笔工具把边线补上,如图3;如用鼠标,很难把握精度,修改起来更麻烦。如果一次修改不满意,还要重复上面的步骤继续修改。                    

基本相同的一幅Corel Draw矢量图漫画。同样是要修改女孩的腰部。很简单,选择修改工具,如图2拖拉一下腰部曲线的节点就可以把腰部调细了,如图3.不满意,再调整一下即可(这种调整修改不会影响到其他图形对象,可以随意修改).

位图和矢量图的比较(5) 5、点位图难以重复使用,矢量图形可以随意重复使用 在漫画创作中,尤其在漫画故事创作中,若能重复使用一些图像元素,可以大大提高创作效率。而点位图的重复使用相对比较困难。因为图像元素的重复使用必然涉及图像元素的放大缩小和修改,这些正是点位图的弱点。 相反,矢量图形是以图形对象为基础,图形对象相对独立,而且放大缩小和修改都方便,可以十分随意地重复使用。例如,可以把人物的头部作为一个图形对象。只需要套上不同的身躯,就可以作出不同衣着和动态的形象了。

位图和矢量图的比较(6) 6、点位图效果丰富,矢量图形效果单调机械 点位图可以表现任何复杂形象,这是矢量图形的弱点。像云雾、自然界的树林花丛、山脉等,矢量图形很难生动表现。利用Painter等点位图软件,却可以很轻易地制作出来。 在漫画中,经常要绘画渲染气氛的背景。矢量图形只能勉强表现较机械的放射线等。若利用Painter等点位图软件,绘画者可以根据自己的创意,创作千变万化的背景效果。

点位图 矢量图

位图和矢量图相结合 1、矢量图输出成为点位图,用点位图软件进行修饰。 可利用矢量图形绘画主要形象的轮廓,然后输出成为一幅点位图,然后利用Painter等等软件,上色修饰。一方面可以利用矢量图形容易编辑修改的优点,把形象绘画得细致完美,另一方面利用Painter可以把画面变得富有自然风格。 如图是一幅矢量图和点位图结合的作品。

2、在矢量图中插入点位图,点位图作为矢量图形的一个图形对象。 这中方法可以用Painter等等点位图工具制作漫画的气氛背景,然后再插入矢量图像中。  

位图文件有多种格式,常见的文件扩展名为BMP、GIF、PCX、PSD、PCD、TIF、JPG等。WINDOWS自带的画笔是个很简单的位图制作软件,但功能太少。更常用的位图软件是PHOTOSHOP、PAINTSHOP、PHOTODRAW等,它们还能对图像进行特技效果处理。 矢量图文件的后缀常常是CDR、AI 或3DS,它们一般是直接用软件程序制作的,这些软件有CORELDRAW、3D Studio、Adobe Illustrator等。

本章小结 图像数字化过程 均匀采样与非均匀采样 线性量化与非线性量化 图像的灰度直方图( 定义、性质、用途)