1、,图像分析基础,目录 CONTENT,1、图像的感知与获取2、图像的采样与量化3、数字图像的描述与表示4、灰度直方图的概念,1、图像的感知与获取,“图”与“像”的定义： “图”是物体透射或反射光的分布； “像”是人的视觉系统对图的接收在大脑中形成的印象或认识。,1、图像的感知与获取,图像数字化的过程也成为A/D转换：是将光电传感器产生的模拟量转换为数字量，以便计算机处理。 转换过程：采样，量化，编码 转换精度：ADC位数 转换速率：采样速率 量化误差,所谓的图像数字化，是指将模拟图像经过离散化之后，得到用数字表示的图像。 图像的数字化包括了空间离散化（即采样）和明暗表示数据的离散化（即量化）。
2、,2、图像的采样与量化,图像的数字化,采样 是指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轴两个方向上进行的。 一般情况下， x轴方向与y轴方向的采样间隔相同。,2、图像的采样与量化,采样概念,图像的数字化 采样效果演示示例,细节清晰，数据量为100%,细节无法辨认，数据量为1%,采样时的注意点是：采样间隔的选取。采样间隔太小，则增大数据量；太大， 则会发生信息的混叠，导致细节无法辨认。,2、图像的采样与量化,采样间隔,分辨率 是指映射到图像平面上的单个像素的景物元素的尺寸。 单位：像素/英寸，像素/厘米（如：扫描仪的指标 30
3、0dpi）,分辨率 或者是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（如：数码相机指标30万像素（640*480）,2、图像的采样与量化,采样指标分辨率,空间分辨率：是指像素所代表的的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。,灰度分辨率：体现显示器区分灰度的能力。灰度分辨率越大，可展现在屏幕上的灰度越多。,量化是将各个像素所含的明暗信息离散化后，用数字来表示。一般的量化值为整数。充分考虑到人眼的识别能力之后，目前非特殊用途的图像均为8bit量化，即采用0 255的整数来描述“从黑到白”。在3bit以下的量化，会出现伪轮廓现象。,2、图像的采样与量
4、化,量化概念,量化可分为均匀量化和非均匀量化。 均匀量化是简单地在灰度范围内等间隔量化。 非均匀量化是对像素出现频度少的部分量化间隔取大，而对频度大的量化间隔取小。,一般情况下，对灰度变化比较平缓的部分用比较多的量化级，在灰度变化比较剧烈的地方用比较高的分辨率。,2、图像的采样与量化,量化方法,均匀量化效果示意图,非均匀量化效果示意图,均匀量化与非均匀量化效果的比较,量化与采样的效果图例,原图 低灰度级量化 低分辨率,3、数字图像的描述与表示,所谓的数字图像的描述是指如何用一个数值方式来表示一个图像。数字图像是图像的数字表示，像素是其最小的单位。,基本概念,因为矩阵是二维的，所以可以用矩阵来描
5、述数字图像。 描述数字图像的矩阵目前采用的是整数阵，即每个像素的亮暗，用一个整数来表示。,3、数字图像的描述与表示,图像的描述,矩阵是按照行列的顺序来定位数据的，但是图像是在平面上定位数据的，所以有一个坐标系定义上的特殊性。 为了编程方便起见，这里以矩阵坐标系来定义图像的坐标。,3、数字图像的描述与表示,图像的坐标系,黑白图像是指图像的每个像素只能是黑或者白，没有中间的过渡，故又称为值图像。 2值图像的像素值为0、1。,3、数字图像的描述与表示,黑白图像,灰度图像是指每个像素的信息由一个量化的灰度级来描述的图像，没有彩色信息。,3、数字图像的描述与表示,灰度图像,彩色图像是指每个像素的信息由R
6、GB三原色构成的图像，其中RGB是由不同的灰度级来描述的。,彩色图像不能用一个矩阵来描述了，一般是用三个矩阵同时来描述。,3、数字图像的描述与表示,彩色图像,3、数字图像的描述与表示,彩色图像,灰度图像例,彩色图像例,在数字图像处理中，灰度直方图是最简单且最有用 的工具，可以说，对图像的分析与观察，直到形成一个有效的处理方法，都离不开直方图。,4、灰度直方图的概念,灰度直方图是灰度级的函数，是对图像中灰度级分布的统计。有两种表示形式 1）图形表示形式横坐标表示灰度级，纵坐标表示图像中对应某灰度级所出现的像素个数。 2） 数组表示形式数组的下标表示相应的灰度级，数组的元素表示该灰度级下的像素个数
7、。,4、灰度直方图的概念,定义,灰度直方图,4、灰度直方图的概念,计算例,所有的空间信息全部丢失；每一灰度级的像素个数可直接得到。,4、灰度直方图的概念,性质,前面提到过，灰度直方图是最简单的，最有用的工具。 简单性从其一维的数据形式，以及简单的计算方法可以感受到。 有用性，在这里通过几个应用例子来说明。,4、灰度直方图的概念,应用,灰度图的灰度直方图例,彩色图的灰度直方图例,灰度直方图具有二峰性,具有二峰性的灰度图的二值化,数字图像的灰度直方图应用 数字化参数,直方图给出了一个简单可见的指示，用来判断一幅图像是否合理的利用了全部被允许的灰度级范围。 一幅图像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。,4、灰度直方图的概念,定义,假设某图像的灰度直方图具有 二峰性，则表明这个图像较亮的区域和较暗的区域可以较好地分离。 取二峰间的谷点为阈值点，可以得到好的二值处理的效果。,4、灰度直方图的概念,分割阈值选取,谢,谢,欣,赏,
