1、2019/4/17,第四章 数字影像获取与重采样,4.1 数字影像传感器 4.2 数字影像 4.3 数字影像采样 4.4 数字影像量化,2019/4/17,4.1 数字影像传感器,一、传感器 二、数字影像传感器的检校,返回,2019/4/17,一、传感器,1.电子扫描器 2.电子光学扫描器 3.固体阵列式数字化器,返回,2019/4/17,1.电子扫描器,现在不仅可以利用专门的电子扫描仪获取数字影像，还可以利用电视摄像机与所谓多媒体卡获取数字影像，但其精度要差一些。,返回,2019/4/17,2.电子光学扫描器,这种电子光学扫描器一般用于光学影像或图件的扫描数字化，而不能用于实物数字影像的获取
2、。,返回,2019/4/17,3.固体阵列式数字化器,将半导体传感器CCD（charge coupled device）排列在一行或一个矩形区域中构成线阵列或面阵列CCD相机或称数字相机。 在对影像数字化或获取实物数字影像时不需扫描头逐像素的移动。,返回,2019/4/17,二、数字影像传感器的检校,对数字影像传感器（影像数字化扫描仪、CCD相机等）进行几何质量检校，一方面可对其质量进行评定，另一方面可对其输出的影像进行几何畸变差校正，改善系统定位精度。,返回,2019/4/17,4.2 数字影像,一、影像的灰度 二、数字影像,返回,2019/4/17,一、影像的灰度,1.影像数字化 2.影像
3、灰度,返回,2019/4/17,1.影像数字化,将透明正片（或负片）放在影像数字化器上，把相片上像点的灰度值用数字形式记录下来，此过程称为影像数字化。,返回,2019/4/17,2.影像灰度,影像的灰度又称为光学密度。透明相片（正片或负片）上影像的灰度值，反映了他透明的程度，即透光的能力（透过率T和不透过率O ）。 人眼对明暗程度的感觉是按对数关系变化的。为了适应人眼的视觉，不直接用透过率或不透过率表示其黑白程度，而用不透过滤的对数值表示。,返回,2019/4/17,透过率T： T =F /F0 不透过率O： O= F0/ F 像点愈黑，则透过的光通量愈小，所以，透过率和不透过率都可以说明影像
4、黑白的程度。,返回,2019/4/17,D = lgO = lg1/T,D称为影像的灰度。 当光线全部透过时，即透过滤等于1，则影像的灰度等于0；当光通量仅透过百分之一，既不透过率是100时，则影像的灰度是2。 实际的航空底片的灰度一般在0.31.8范围之内。,返回,2019/4/17,二、数字影像,1.灰度矩阵g 2.像素 3.数字化间隔 4.空间域和频率域,返回,2019/4/17,1.灰度矩阵g,2019/4/17,返回,2019/4/17,2.像素,矩阵的每个元素gj,i是一个灰度值，对应着光学影像或实体的一个微小区域，称为像元素或像元或像素。 各像元素的灰度值gj,i代表其影像经采样
5、与量化了的“灰度级”（灰度等级）。,返回,2019/4/17,3.数字化间隔,若x与y是光学影像上的数字化间隔，则灰度值gj,i随对应的像素的点位坐标（x,y）：x = x0 + i xy = y0 + j y 而异。通常取x=y，而gj,i也限于取用离散值。,返回,2019/4/17,4.空间域和频率域,在空间域内是表达像点不同位置(x,y)处（或用(i,j)表达）的灰度值。 而在频率域内则表达在不同频率中（相片上每毫米的线对数，即周期数）的振幅谱（傅立叶谱）。,返回,2019/4/17,4.3 数字影像采样,1.采样 2.样点 3.采样间隔 4.问题,返回,2019/4/17,1.采样,a
6、.定义 b.特点,返回,2019/4/17,a.定义,将传统的光学影像数字化得到的数字影像，或直接获取的数字影像，不可能对理论上的每一个点都获取其灰度值，而只能将实际的灰度函数离散化，对相隔一定间隔的“点”量测其灰度值。这种对实际连续函数模型离散化的量测过程就是采样。,返回,2019/4/17,b.特点,1.灰度是不连续的模拟相片是连续的灰度值灰度值是采样区域中的近似值 2.等间隔采样,返回,2019/4/17,2.样点,被量测的点称为样点,返回,2019/4/17,3.采样间隔,样点之间的距离即采样间隔。,返回,2019/4/17,4.问题,采样过程会给影像的灰度带来误差。例如相邻两个点的影
7、像灰度的变化被丢失，亦即影像的细部受到损失，则采样间隔越小越好。 但是采样间隔越小，数据量越大，增加了运算工作量和提高了对设备的要求。,返回,2019/4/17,4.4 数字影像量化,1.定义 2.方法 3.量化参数与数字化图像间的关系,返回,2019/4/17,1.定义,影像灰度的量化是把采样点上的灰度数值转换成为某一种等距的灰度级。将像素灰度转换成离散的整数值的过程叫量化。一幅数字图像中不同灰度值的个数称为灰度级数，用G表示。一般来说，G=2g,g就是表示图像像素灰 度值所需的比特位数。,2019/4/17,一幅大小为MN、灰度级数为G的图像所需的存储空间，即图像的数据量，大小为MNg （
8、bit）,返回,2019/4/17,2.方法,方法是将透明相片有可能出现的最大灰度变化范围进行等分，等分的数目称为“灰度等级” ，然后将每个点的灰度值在其相应的灰度等级内取整，取证的原则是四舍五入。,2019/4/17,黑白图像:是指图像的每个像素只能是黑或白，没有中间的过渡，故又称为二值图像。二值图像的像素值为0或1。,2019/4/17,灰度图像:灰度图像是指每个像素由一个量化的灰度值来描述的图像。它不包含彩色信息。,2019/4/17,彩色图像:彩色图像是指每个像素由R、G、B三原色像素构成的图像，其中R、B、G是由不同的灰度级来描述的。,返回,2019/4/17,3.量化参数与数字化图像间的关系,数字化方式可分为均匀采样、量化和非均匀采样、量化。所谓“均匀”,指的是采样、量化为等间隔。图像数字化一般采用均匀采样和均匀量化方式。,2019/4/17,一般来说，采样间隔越大，所得图像像素数越少,空间分辨率低,质量差，严重时出现像素呈块状的国际棋盘效应；采样间隔越小，所得图像像素数越多，空间分辨率高，图像质量好，但数据量大。,2019/4/17,量化等级越多，所得图像层次越丰富，灰度分辨率高，图像质量好，但数据量大；量化等级越少，图像层次欠丰富，灰度分辨率低，会出现假轮廓现象，图像质量变差，但数据量小。,返回,
