数字图像处理_冈萨雷斯

一.什么是数字图像处理？

数字图像处理是通过计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。一副图像可定义为一个二维函数f(x,y),x,y为空间平面坐标，而在任何一对空间坐标（x,y）处的幅值f称为图像在该点处的强度或灰度。当x,y，f是有限的离散数值时，我们称该图像为数字图像。（0<f(x)<∞）

数字图像处理：(1)改善图像信息便于人们解释.（2）解决机器感知，便于机器自动理解

二.数字图像处理与计算机视觉、计算机图形学的区别

数字图像处理（Digital Image Processing）：简称DIP。图像—>图像

计算机视觉（Computer Vision）：简称CV。图像—>理解

计算机图形学（Computer Graphics）：简称CG。虚拟场景描述（三维坐标）—>图像（二维数组）

三.图像获取

将照射变换为数字图像的传感器配置原理：通过组合输入电能和对特殊类型检测能源敏感的传感器材料，把输入能源转变为电压。输出电压波形是传感器的响应，通过把传感器响应数字化，从每个传感器得到一个数字量。

(1)使用单个传感器获取图像

为产生二维图像，在传感器和成像区域之间必须有x方向和y方向的相对位移。单个传感器安装引导螺杆上，提供与转动相垂直方向上的位移，每移动一次，输出图像的一行。

(2)使用条带传感器获取图像

重建算法：根据给定的数据重新建立算法。重建算法的目的：把感知数据转换为有意义的剖面图像。

传感器带在一个方向上提供成像单元，垂直于传感带的运动在另一个方向上成像。

(3)使用传感器陈列获取图像

成像系统收集入射能量，并将它聚集到一个图像平面上，与焦平面重合的传感器阵列产生与每个传感器接收到的光的总量成正比的输出。数字或模拟电路扫描输出，把他们转化成模拟信号，然后由成像系统的其他部分数字化，输出是一幅数字图像。

四.图像的取样和量化

取样：对坐标值进行数字化称为取样。就是把一幅连续图像在空间上分割成M×N个网格，每个网格用一亮度值来表示。一个网格称为一个像素。M×N的取值满足采样定理。

采样间隔越大，所得图像像素数越少，空间分辨率低；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。

采样分为上采样和下采样。

上采样：目的放大图像，显示在更高设备的分辨率的显示设备上

下采样：缩小图像，目的：1.使得图像符合显示区域的大小；2.生成对应图像的缩略图。

量化：对幅值数字化称为量化。就是把采样点上对应的亮度连续变化区间转换为单个特定数码的过程。量化后，图像就被表示成一个整数矩阵。每个像素具有两个属性：位置和灰度。位置由行、列表示。灰度表示该像素位置上亮暗程度的整数。此数字矩阵M×N就作为计算机处理的对象了。灰度级一般为0－255（8bit量化）。

在现实生活中，采集到的图像都需要经过离散化变成数字图像后才能被计算机识别和处理。

五.数字图像表示

通过取样和量化后，我们把函数转化成数字图像。图像的矩阵表示：

等式右边是定义的一幅数字图像。阵列中每个元素都被称为图像元素、图画元素或像素。以后，我们用图像和像素这两个术语表示数字图像及元素。

数字化过程：针对M值、N值和离散灰度级数L做出判定。M、N（必须正整数），灰度级数典型的取2的整数次幂.

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