88图像信息的基本知识

12图象信息的基本知识2.1视觉感知要素2.2光和电磁波谱2.3图象感知和获取2.4图象采样和量化2.5象素间的一些基本关系2.6线性和非线性操作22.1视觉感知要素人眼结构3视网膜锥状细胞和杆状细胞锥状细胞数目:600万-700万既可以分辨光的强弱，又可以分辨彩色。锥状视觉：白昼视觉/亮光视觉杆状细胞数目:7500万–15000万不能感觉彩色，只能感觉光的强弱。杆状视觉：夜视觉/暗视觉4亮度适应5亮度鉴别马赫带效应同时对比现象6视觉错觉72.1视觉感知要素2.2光和电磁波谱2.3图象感知和获取2.4图象采样和量化2.5象素间的一些基本关系2.6线性和非线性操作82.2光和电磁波谱伽马射线X射线紫外线可见光红外线微波无线电波电磁波谱的各波段之间并没有明确的界限，而是由一个波段平滑地过渡到另一个波段。92.1视觉感知要素2.2光和电磁波谱2.3图象感知和获取2.4图象采样和量化2.5象素间的一些基本关系2.6线性和非线性操作102.3图象感知和获取各类图象都是由照射源和形成图象的场景元素对能量的反射或吸收相结合而产生的。11照射电磁能源非传统能源传感器通过将输入电功率和对特殊类型检测能源敏感的传感器材料组合，把输入能源转变为电压。12132.1视觉感知要素2.2光和电磁波谱2.3图象感知和获取2.4图象采样和量化2.5象素间的一些基本关系2.6线性和非线性操作142.4采样和量化大多数传感器的输出是连续电压波形。连续→数字采样和量化采样：数字化空间坐标量化：数字化幅度值152.4.1采样和量化的基本概念16172.4.2数字图象表示18)1,1()1,1()0,1()1,1()1,1()0,1()1,0()1,0()0,0(),(NMfMfMfNfffNfffyxf191,11,10,11,11,10,11,01,00,0NMMMNNaaaaaaaaaA),(),(jifjyixfaij20M,N:正整数L:2kb:存储数字图象需要的比特数b=M×N×k当M=N时,b=N2k212.4.3空间和灰度级分辨率空间分辨率图象中可辨别的最小细节。灰度级分辨率在灰度级别中可分辨的最小变化。M×N,L空间分辨率为M×N象素，灰度级分辨率为L级的数字图象。222324252.1视觉感知要素2.2光和电磁波谱2.3图象感知和获取2.4图象采样和量化2.5象素间的一些基本关系2.6线性和非线性操作262.5象素间的一些基本关系f(x,y):一幅图象p,q:图象中的象素272.5.1相邻象素4-邻域:N4(p)0100100018-邻域:N8(p)010010001282.5.2象素的邻接和连通象素的邻接①两个象素的位置是否相邻；②两个象素的灰度值是否满足某个特定的相似准则。假设用V表示定义邻接性的灰度值集合。4邻接象素p和q都在V中取值，并且q在N4(p)中8邻接象素p和q都在V中取值，并且q在N8(p)中29010010001010010001在二值图中，考虑灰度值为1的象素之间的邻接性V={8，9，…，15，16}V={1}在灰度图中，考虑灰度值在8到16之间象素的邻接性1281651011719128165101171930p①1100p①11000011①q0001①q路径如果图象中的两点p和q之间存在一系列点p=p0，p1，…，pn=q，其中，pi与pi-1邻接，1≤i≤n，则称p和q之间存在长度为n的路径。4-路径8-路径31象素在图象子集中的连通设S是图象中的一个子集，p和q是S中的点。如果从p到q之间存在一条完全由S中的点组成的路径，则称p和q在S中是连通的。如果这个路径是4邻点路径，则称4连通；如果这个路径是8邻点路径，则称8连通。p①10001100000100000110011①q对于S中的任意一点p，S中所有与p连通的点的集合称为S的连通分量。32区域边界一个区域R的边界是区域中某些象素的集合，这些象素有一个或多个不在R中的邻点。011100011110111111111111011110011110011100011110111111111111011110011110011100011110111111111111011110011110332.5.3距离度量p:(x,y)q:(s,t)z:(v,w)如果(a)D(p,q)≥0(D(p,q)=0iffp=q),(b)D(p,q)=D(q,p),(c)D(p,z)≤D(p,q)+D(q,z).则D是距离函数或度量。34欧几里德距离，简称欧氏距离22)()(),(tysxqpDe距点(x,y)的欧氏距离小于或等于某一值r的象素形成一个中心在(x,y)半径为r的圆。35D4距离（城市街区距离）tysxqpD),(4221221012212236D8距离（棋盘距离）tysxqpD,max),(82222221112210122111222222372.1视觉感知要素2.2光和电磁波谱2.3图象感知和获取2.4图象采样和量化2.5象素间的一些基本关系2.6线性和非线性操作382.6线性和非线性操作H：算子f,g：图象a,b：常量线性算子对两幅图象各自与两个常数的乘积的和应用线性算子等同于分别对该图象应用该算子，并各自与适当的常数相乘，然后将结果相加。)()()(gbHfaHbgafH