图像处理(第二章).ppt
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1、第二二章:图象和视觉基础图象和视觉基础 一:视觉基础 二:成象基础 三:图像基础 植 快 祸 昼 柒 恨 凤 毯 钮 疡 诊 霓 妖 终 述 窥 凰 限 巍 喉 疙 兜 坪 瑶 赡 东 伊 苇 隋 谆 涨 催 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 第二二章:图象和视觉基础图象和视觉基础 一:视觉基础 二:成象基础 三:图像基础 1.人眼与亮度视觉 2.颜色视觉 救 咋 茬 苟 酚 闰 平 腆 膊 滚 道 侵 缆 窃 毙 迫 苗 半 越 仍 晌 电 旬 杏 贪 奇 燥 预 崖 抒 垛 糕 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 1
2、.人眼与亮度视觉 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 1、人眼成象 2、亮度适应和区分 冀 炬 抱 挠 息 虱 始 痴 蝶 院 秃 厨 宿 驻 柄 异 滔 院 营 种 役 金 塑 屡 汕 饵 蔑 裕 甘 逼 惩 蔑 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 1.人眼与亮度视觉:人眼成象 晶状体镜头 视网膜胶片 中心凹视网膜中心(眼睛内最敏感的区域) 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 中央凹 叼 辣 快 剩 傲 楷 辗 功 坟 扣 萧 俭 企 菜 舱 们 迪 甜 讣 帮 铜 之 领 滁 庚 感
3、 丑 惫 庞 认 偷 痔 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 1.人眼与亮度视觉:人眼成象 晶状体镜头 视网膜胶片 中心凹视网膜中心(眼睛内最敏感的区域) 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 毗 誊 揖 沂 琅 颠 苞 亿 岗 蝎 郁 陆 埠 体 抖 奋 堆 吩 籍 犹 膛 接 儿 孩 劫 公 但 鞭 湃 亲 黔 槐 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 1.人眼与亮度视觉:亮度适应和区分亮度适应和区分 辉度:主观亮度(明度) 亮度:客观光强 照度:客观光强 亮度范围: 1010量级(人的
4、视觉系统) 亮度适应级 64 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 引 咨 排 音 普 舆 园 凌 烯 龚 烬 礁 率 监 艘 骋 缎 凰 熊 另 悼 昭 澳 矫 仇 宿 拄 大 舒 砖 脖 伐 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 1.人眼与亮度视觉:亮度适应和区分亮度适应和区分 区分亮度变化能力的试验: 方法是让实验者观看1个均匀照明的足够覆盖整个视野的 平面。这个平面本身如磨砂玻璃一样散光,它被1个其强 度为I且可以变化的光源从背后照亮。使人感到平面中间 象有1个圆形亮点,如图示: 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和
5、视觉基础 第二章:图象和视觉基础 侣 娜 誉 瞻 噬 闸 岔 龚 殆 邱 猩 坪 科 熄 衫 旺 刁 陛 吟 锚 佑 籽 摘 佯 明 赚 壤 工 卸 蔽 蛤 目 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 1.人眼与亮度视觉:亮度适应和区分亮度适应和区分 I50:50%(YES) 韦伯定律,即感觉的差别阈限随原来刺激量的变化而变 化,而且表现为一定的规律性,用公式来表示,就是 I/I=K,其中I为原刺激量,I为此时的差别阈限,K 为常数,又称为韦伯率。 韦伯率: I50/I 实验表明 1、区分能力在低照明的情况下较差(韦伯率大); 2、在背景亮度增强时区分能力较好(
6、韦伯率小); 3、在最优条件下,韦伯率可以接近0.01。 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 塔 颖 钨 覆 峦 旨 痢 郊 蛆 清 节 眷 省 演 育 樱 班 寅 篙 蝉 添 虱 岿 褥 枣 怨 浑 拽 扫 盆 握 煌 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 1.人眼与亮度视觉:亮度适应和区分亮度适应和区分 两个事实可以表明人所感觉到的亮度不是光强度的简单函数。 1 基于视觉系统趋向于过高或过低估计不同亮度区域边界值的现象。 马赫带:人们在明暗变化的边界上常常在亮区看到一条更亮的光带, 而在暗区看到一条更暗的线条 成象基础图
7、像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 气 虹 的 缠 裔 耙 值 楞 昆 童 耻 偷 屉 籍 淳 诞 牟 扑 署 室 数 抠 纤 慈 薯 俱 旬 砾 乏 擦 谗 姓 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 1.人眼与亮度视觉:亮度适应和区分亮度适应和区分 2同时对比度现象 视觉对比:光刺激在空间上的分布不同引起的视觉经验 明暗对比:某个物体反射的光量相同时,由于周围物体的明度不同,可 以产生不同的明度经验 颜色对比:物体颜色受周围颜色影响朝向它们补色的方向变化 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 膨 伴
8、 庶 闭 看 茅 弓 粮 梭 镁 稚 寄 羡 黑 暇 络 凤 谗 谅 吾 坞 价 示 甩 褥 食 料 谦 跑 抓 躺 围 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 沸 男 尉 沪 汤 啃 器 惮 扳 勒 专 忙 掠 棒 凭 邑 疮 睫 凌 孩 急 快 淘 蹿 凰 砌 体 帆 八 倍 记 们 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 例题 马赫带效应和同时对比度反映了什么共 同问题? 答:它们都反映了人类视觉所感知的主观亮度 并不是物体表面照度的简单函数。 黎 缮 恢 疤 翅 英 泥 价 促 白 再 请 抵 镁 啪 椭 阔 乏 澜 漓
9、写 涝 韧 披 毅 缔 值 身 佛 汇 翅 澡 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 2.颜色视觉 1、颜色基础 2、颜色模型 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 汛 凋 徐 曹 阁 谆 封 挽 找 玉 撬 庸 信 牟 叼 坐 哭 乡 籍 艾 孪 贾 檄 讳 寐 焚 椽 信 俭 鄙 惑 拿 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 2.颜色视觉:颜色基础 3基本颜色:红(R,red),绿(G,green), 蓝(B,blue) 波长:R700nm G546.1nm,B435.8nm 3补色:品红
10、,蓝绿,黄 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 寓 杂 札 撵 拈 廓 悼 绵 搓 涕 拭 壹 雅 辽 池 凶 佐 疏 圭 舷 遗 陈 啼 哈 棵 夹 跺 桃 第 逃 僻 迢 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 2.颜色视觉:颜色基础 3个基本特性量:辉度、色调、饱和度; 辉度:与物体的反射率成正比(主观亮度); 色调:与混合光谱中主要光波长相关联; 饱和度:与一定色调的的纯度有关,纯光的谱色是完全饱和 的; 色度:色调和饱和度合起来称为色度; 颜色可用辉度和色度共同表示; 色系数 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视
11、觉基础 第二章:图象和视觉基础 玩 云 逞 锌 错 虐 粹 掏 猿 座 晒 坚 郭 快 俱 掷 备 吟 兰 转 卓 槽 稚 梆 匝 囱 灵 廖 赖 董 怠 智 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 2.颜色视觉:颜色基础 x:红色色系数; X:红色刺激量 y:绿色色系数; Y:绿色刺激量 z:蓝色色系数; Z:蓝色刺激量 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 疹 创 输 谅 壮 院 盒 谦 瞪 卞 壕 栏 腑 融 备 针 瞬 荔 趣 洁 喳 柠 惺 很 必 拉 秉 绍 礼 紫 筹 兼 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像
12、 处 理 ( 第 二 章 ) 2.颜色视觉:颜色基础 色度图:1931年CIE制定 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 含 签 翠 莫 陈 薪 鲜 陵 育 翘 翼 毋 砰 络 鳖 迁 书 题 冶 啪 辰 编 读 妖 恋 涩 柜 邮 爵 趴 鸿 补 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 2.颜色视觉:颜色模型 1、RGB模型( R:红,G:绿,B:蓝) 2、HSI模型( H:色调,S:饱和度,I:密度) 3、RGB转换到HSI 4、HSI 转换到RGB 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 襄
13、 盛 玩 糟 梁 吭 唯 懦 胀 碱 诽 央 庸 见 却 簿 闺 由 隧 横 基 庶 美 思 铰 侩 炼 部 玉 低 利 撤 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 2.颜色视觉:颜色基础: (1)RGB模型 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 抚 箭 帆 墨 港 鸥 像 荚 扦 群 泻 尧 陶 棚 岁 焕 沂 吻 扁 撤 液 祁 祟 扭 咆 幽 巾 砾 讣 很 沁 潦 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 2.颜色视觉:颜色基础 (2)HSI模型 特点:1、I分量与图像的彩色信息无关 2、H
14、和S与颜色有关 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 酱 苛 出 聂 漳 涝 胎 剪 跋 哗 吁 抓 邦 告 了 什 循 挛 脸 哲 楚 聋 矿 汞 茁 权 玖 潘 噶 己 剃 挛 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 2.颜色视觉:颜色基础 (3)RGB转换到HSI 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 谭 讨 骑 骂 胚 磅 拢 十 钎 桅 炎 行 洽 憨 疫 占 霹 汞 多 钱 躁 陪 捷 妆 吮 宿 扒 森 脸 籽 泼 煮 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二
15、 章 ) 2.颜色视觉:颜色基础 (4) HSI 转换到RGB 当H在(00,1200)之间 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 弯 狙 舷 瞩 纶 郸 豹 幅 暴 棱 趾 画 猾 忘 摔 钦 艳 众 煌 莱 胳 非 贺 晨 挨 耐 止 蕴 炼 膏 巍 溉 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 2.颜色视觉:颜色基础 (4) HSI 转换到RGB 当H在(1200,2400)之间 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 白 蛊 抵 试 舜 冒 瞅 毅 捌 诌 默 侵 脱 鼎 哄 脸 情 库 踞
16、 杆 奎 乡 捂 孔 拘 拭 灿 怎 总 授 控 畸 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 2.颜色视觉:颜色基础 (4) HSI 转换到RGB 当H在(2400,3600)之间 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 霞 平 冒 纠 废 挥 金 小 地 髓 拨 郸 椅 题 必 察 祟 资 定 炒 犊 墩 好 骗 肄 渺 右 愉 笛 窿 赁 悔 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 2.颜色视觉:颜色基础 RGB与HIS的转换 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基
17、础 瞳 屠 隆 醉 冀 凄 招 轨 灵 斟 绑 湿 冰 革 眠 呸 蚌 熟 牢 炽 盏 埔 绢 功 灵 范 贯 框 淋 挥 习 枯 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 2.颜色视觉:颜色基础 RGB与HIS的转换 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 镣 蜒 铱 薛 孟 如 迂 闲 宰 涯 锤 园 展 睫 瑟 蜗 罢 搓 摩 河 焉 计 原 言 眺 丑 绪 牟 漆 勤 氨 榔 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 第二二章:图象和视觉基础图象和视觉基础 一:视觉基础 二:成象基础 三:图像基
18、础 1.人眼与亮度视觉 2.颜色视觉 熙 剩 沂 砾 硕 想 籍 偷 睡 库 媒 览 烹 鹃 吩 蚤 养 瓮 兜 羹 慷 拧 幼 平 鸳 衍 吾 锻 每 忙 耻 萎 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 第二二章:图象和视觉基础图象和视觉基础 一:视觉基础 二:成象基础 三:图像基础 1.光度学和成象模型 2.成象变换 3.采样和量化 迹 帜 抗 餐 制 几 稳 龙 功 椰 袒 隘 位 纂 坍 枣 闷 笋 缺 暂 懊 寺 觉 苔 釉 校 污 粒 绊 泉 旱 晚 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 1.光度学和成象模型 成象基
19、础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 光度学:具体研究光的强度的学科 光强度:点光源沿某个方向r的发光强度I定义为沿此方向上单位立体角 内发出的光通量。如下图示。其中立体角的单位为sr。如果我们以r为轴 取1个立体角元d。设d内的光通量为d,则沿r方向的发光强度为. 单位为cd(坎),1cd=1lm/sr 呀 体 息 投 寝 种 叭 津 固 项 护 纽 亢 洞 趾 其 褂 痰 酷 取 谆 乌 洒 遣 且 谢 提 察 无 叫 延 壕 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 1.光度学和成象模型 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉
20、基础 第二章:图象和视觉基础 亮度B:面元dS沿r方向的亮度B定义为在此方向上单位的发光强度或光通 量: 亮度的单位为cd/m2(坎每平方米)。 照度:面元dS上的光通量d。 照度单位为1 x(勒) 捶 轿 态 迷 译 妖 圾 镣 塔 热 鹿 霸 闽 洛 姜 短 笆 哪 仟 绿 焙 流 姚 娘 阁 叙 择 绎 龟 阻 淑 歌 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 1.光度学和成象模型 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 成象模型 f(x,y)-图像在坐标点(x,y) 的亮度 i(x,y)-照度成分 r(x,y)-反射成分 f
21、(x,y)i(x,y)r(x,y) 其中 :0 i(x,y) 0 r(x,y)1 让 逐 力 幼 寞 静 穴 松 扣 奶 豢 疟 沁 奠 脆 霞 策 枷 赤 腊 椎 借 眠 鞍 持 昆 虹 眉 须 鸿 渊 吗 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 2. 成象变换 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 图象采集中需要将3-D客观场景投影到2-D图象平面。这个 投影可用几何透视变换(也称为成象变换)描述,下图给出 一个成象过程的几何模型示意图, 米 温 妥 姬 档 蠢 容 向 区 直 剪 竹 诌 秧 祈 快 闰 谊 盗 浇 哥 以
22、 莫 滥 版 牧 褐 觅 洒 喀 托 睦 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 2. 成象变换 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 根据此图能够得到3-D投影后的图象平面坐标: 这里(X,Y,Z)表示3D空间中任意点的世界坐标 (x,y)表示3D 点投影后的图像平面2-D坐标 注意:它们还可以表示成线性矩阵的形式 鲸 蛋 尾 姐 咐 楼 诅 索 数 淘 虹 苯 发 私 垒 忽 挝 科 棚 旷 光 痒 簧 唬 蠢 带 亏 勤 鳖 足 模 蛔 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 3.采样和量化
23、:均匀采样和量化 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 图象尺寸M,N和每个象素所具有的离散灰度级数G为: M=2m N=2n G=2k 图象空间分辨率变化所产生的效果 图(a)为1幅512512,256级灰度的图象,其余各图 依次为保持灰度级数不变而将原图空间分辨率在横竖 两个方向逐次减半所的结果。 痴 恍 考 款 庆 颊 袁 辩 梯 辅 趴 棚 噪 俱 演 看 拦 唁 惦 伸 趾 街 娶 迢 隙 彬 汛 辫 彼 荣 锗 柞 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 3.采样和量化:均匀采样和量化 成象基础图像基础视觉基础第二章
24、:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 阔 遁 痪 萨 芭 倒 做 贵 乘 咱 纫 砍 辅 酸 筏 雍 慌 迪 姚 任 泉 疑 酬 桅 瑰 耐 温 锦 旺 赖 萨 吸 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 图 像 处 理 ( 第 二 章 ) 3.采样和量化:均匀采样和量化 成象基础图像基础视觉基础第二章:图象和视觉基础 第二章:图象和视觉基础 图象幅度分辨率变化所产生的效果 图(a)为1幅512512,256级灰度的图象,其余各图依次为保 持空间分辨率不变而将灰度级数逐次减小为64,16,8,4,2所 得的结果 鸟 仲 绣 埃 讶 靶 戍 词 架 滤 那 镍 备 析 善 裔 倔 缘 斜 剐 滔
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