Chap02_数字图像基础(中)

图像处理技术

§2.2.2 数字图像表示

非负整数矩阵；

f(0,0) f(1,0)

f(x,y)=

M

f(M 1,0)

a0,0 a1,0 A= M aM 1,0

f(0,1)f(1,1)

M

a0,1a1,1

......

......M

f(M 1,1)...

f(1,N 1) M

f(M 1,N 1)

f(0,N 1)

MMaM 1,1...

a0,N 1

a1,N 1

M

aM 1,N 1

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§2.2.2 数字图像表示(续)

每个元素：图像元素、或像素(pixel)；典型情况，灰度级数是2的整数幂次：

kL = 2

存储需求(bits):

b = M*N*k

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§2.2.2 数字图像表示(续)

图2.7

表示数字图像的坐标

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§2.2.2 数字图像表示(续)

表2.1不同N和k值的图像存储量(bits)

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§2.2.3 空间与灰度级分辨率

空间分辨率：

图像中可分辨的最小细节；由采样过程决定；可分辨的最小灰度差异；由量化过程决定；典型值为8或16 bits。

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灰度分辨率：

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§2.2.3 空间与灰度级分辨率(续)

图2.8 一个1024X1024 8-bit 图像，采样数逐渐减少到32X32像素。灰度值范围保持为256级。

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图2.9 (a) 1024X1024 8-bit 图像；(b) 512X512 图像经过行列复制重采样到1024X1024像素；(c) 到(f) 256X256, 128X128, 64X64, 和32X32图像重采样到1024X1024像素。2008-9-27wangzhiming@ 24

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图2.10 (a) 452X374 256灰度级图像；(b)-(d) 保持空间分辨率不变，灰度级分别降到128, 64, 和32。

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图2.10 (续)(e)-(h) 灰度级降到16, 8, 4, 和2 显示图像。

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§2.2.4 放大和缩小数字图像

放大(Zooming): 扩大分辨率(采样率)，需要生成新的像素位置及其灰度值； 最近邻插值法； 双线性插值法；

v(x’,y’)=ax’+by’+cx’y’+d

缩小(Shrinking): 降低分辨率(采样率)。

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图2.11 上排：采用最近邻插值法由128X128, 64X64, 32X32分辨率图像放大得到的1024X1024图像；下排：采用双线性插值法放大得到的图像。

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课后练习

2.1 设一个彩色视频的分辨率为352X288，帧速率为

25fps (PAL)。

(1) 计算每秒钟视频的存储量(bits)；

(2) 如果比特流要求为1.2Mb/s，计算需要的数据压缩率(近似到整数)。

2.2 已知图像中坐标(x, y)为(0,0)、(0,1)、(1,0)、

(1,1)点的灰度值分别为z=100、120、150、200，试采用双线性插值法计算坐标为(0.7, 0.3)点的灰度值。

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§2.3 彩色图像

彩色光波长：400~700nm.

图2.12可见光范围的电磁波的波长组成。

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§2.3 彩色图像(续)

人眼锥状体对3种基色较为敏感：红(65%), 绿(33%), 蓝(2%)；

1931，国际照明委员会CIE (International Commission on Illumination)指定:

Red = 700nm;Green = 546.1nm;Blue = 435.8nm.

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2.3.1 RGB彩色模型

图2.13RGB彩色立方体示意图。沿主对角线上的点是灰色，从原点黑色到点(1,1,1)白色。

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2.3.1 RGB彩色模型(续)

当每种彩色用8-bit编码时，形成24-bit直彩色；

总的颜色种类数：224=16,777,216。

图2.14RGB 24-bit 彩色立方体。

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2.3.2 CMY与CMYK彩色模型

第二色：

Cyan(青) = green + blue;Magenta (品红) = red + blue;Yellow(黄) = red + green

C R M =1 G Y B

用于彩色打印系统;

CMYK：用于生成真正的黑色。

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2.3.3 YIQ、YUV彩色模型(续)

用于彩色电视信号；从RGB转换到YIQ、YUV:

0.5870.114 R Y 0.299

I = 0.596 0.275 0.321 G 0.311 Q 0.212 0.523 B

0.59 Y 0.3

U = 0.15 0.29 0.52 V 0.61

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0.11 R

0.44 G 0.096 B

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2.3.4 HSI彩色模型

RGB、CMY等不符合人类对彩色的解释；HSI: 色调(hue)、饱和度(saturation)、强度(intensity, brightness)。

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2.3.4 HSI彩色模型(续)

图2.15RGB彩色模型与HSI彩色模型之间的概念关系。2008-9-27wangzhiming@ 37

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图2.16HSI彩色模型中的色调与饱和度。点表示任给一种颜色，与红色轴之间的夹角表示色调，向量的长度表示饱和度，所有彩色的

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强度由所在平面在强度轴上的位置来决定。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9t01.html