2 图象信息的基本知识图象信息的基本知识n2.1 视觉感知要素视觉感知要素n2.2 光和电磁波谱光和电磁波谱n2.3 图象感知和获取图象感知和获取n2.4 图象采样和量化图象采样和量化n2.5 象素间的一些基本关系象素间的一些基本关系n2.6 线性和非线性操作线性和非线性操作12.1 视觉感知要素视觉感知要素n人眼结构人眼结构2n视网膜视网膜n锥状细胞和杆状细胞锥状细胞和杆状细胞n锥状细胞锥状细胞n数目数目: 600万万-700万万n既可以分辨光的强弱，又可以分辨彩色。既可以分辨光的强弱，又可以分辨彩色。n锥状视觉：白昼视觉锥状视觉：白昼视觉/亮光视觉亮光视觉n杆状细胞杆状细胞n数目数目: 7500万万 15000万万n不能感觉彩色不能感觉彩色，只能感觉光的强弱只能感觉光的强弱。n杆状视觉：夜视觉杆状视觉：夜视觉/暗视觉暗视觉3n亮度适应亮度适应4n亮度鉴别亮度鉴别n马赫带效应马赫带效应 n同时对比现象同时对比现象 5n视觉错觉视觉错觉 6n2.1 视觉感知要素视觉感知要素n2.2 光和电磁波谱光和电磁波谱n2.3 图象感知和获取图象感知和获取n2.4 图象采样和量化图象采样和量化n2.5 象素间的一些基本关系象素间的一些基本关系n2.6 线性和非线性操作线性和非线性操作72.2 光和电磁波谱光和电磁波谱n伽马射线伽马射线nX射线射线n紫外线紫外线n可见光可见光 n红外线红外线n微波微波n无线电波无线电波n电磁波谱的各波段之间并没有明确的界限，而是由一个波段平滑电磁波谱的各波段之间并没有明确的界限，而是由一个波段平滑地过渡到另一个波段。地过渡到另一个波段。 8n2.1 视觉感知要素视觉感知要素n2.2 光和电磁波谱光和电磁波谱n2.3 图象感知和获取图象感知和获取n2.4 图象采样和量化图象采样和量化n2.5 象素间的一些基本关系象素间的一些基本关系n2.6 线性和非线性操作线性和非线性操作92.3 图象感知和获取图象感知和获取n各类图象都是由照射源和形成图象的场景元素对能量各类图象都是由照射源和形成图象的场景元素对能量的反射或吸收相结合而产生的。的反射或吸收相结合而产生的。 10照射照射电磁能源电磁能源非传统能源非传统能源n传感器感器n通通过将将输入入电功率和功率和对特殊特殊类型型检测能源敏感的能源敏感的传感器材料感器材料组合，把合，把输入能源入能源转变为电压。 1112n2.1 视觉感知要素视觉感知要素n2.2 光和电磁波谱光和电磁波谱n2.3 图象感知和获取图象感知和获取n2.4 图象采样和量化图象采样和量化n2.5 象素间的一些基本关系象素间的一些基本关系n2.6 线性和非线性操作线性和非线性操作132.4 采样和量化采样和量化n大多数传感器的输出是连续电压波形。大多数传感器的输出是连续电压波形。n连续连续 数字数字n采样和量化采样和量化 n采样：数字化空间坐标采样：数字化空间坐标n量化：数字化幅度值量化：数字化幅度值142.4.1 采样和量化的基本概念采样和量化的基本概念15162.4.2 数字图象表示数字图象表示171819nM, N: 正整数正整数nL: 2knb:存储数字图象需要的比特数存储数字图象需要的比特数 b=MN kn当当 M = N 时时, b=N2k202.4.3 空间和灰度级分辨率空间和灰度级分辨率 n空间分辨率空间分辨率n图象中可辨别的最小细节。图象中可辨别的最小细节。n灰度级分辨率灰度级分辨率 n在灰度级别中可分辨的最小变化。在灰度级别中可分辨的最小变化。 nMN, Ln空间分辨率为空间分辨率为MN象素，灰度级分辨率为象素，灰度级分辨率为L级的数字级的数字图象。图象。 21222324n2.1 视觉感知要素视觉感知要素n2.2 光和电磁波谱光和电磁波谱n2.3 图象感知和获取图象感知和获取n2.4 图象采样和量化图象采样和量化n2.5 象素间的一些基本关系象素间的一些基本关系n2.6 线性和非线性操作线性和非线性操作252.5 象素间的一些基本关系象素间的一些基本关系nf(x,y) : 一幅图象一幅图象np,q : 图象中的象素图象中的象素262.5.1 相邻象素相邻象素n4-邻域 : N4(p)0 1 00 1 00 1 00 1 00 0 1 0 0 1 n8-8-邻域邻域 : : N8( (p) )0 1 00 1 00 1 00 1 00 0 1 0 0 1 272.5.2 象素的邻接和连通象素的邻接和连通n象素的邻接象素的邻接n 两个象素的位置是否相邻；两个象素的位置是否相邻；n 两个象素的灰度值是否满足某个特定的相似准则。两个象素的灰度值是否满足某个特定的相似准则。n假设用假设用V表示定义邻接性的灰度值集合。表示定义邻接性的灰度值集合。n4 4邻接邻接n象素象素p和和q都在都在V中取值，并且中取值，并且q在在N4 4( (p) )中中n8 8邻接邻接n象素象素p和和q都在都在V中取值，并且中取值，并且q在在N8 8( (p) )中中280 1 00 1 00 1 00 1 00 0 1 0 0 1 0 1 00 1 00 1 00 1 00 0 1 0 0 1 在二值图中，考虑灰度值为在二值图中，考虑灰度值为1 1的象素之间的邻接性的象素之间的邻接性V=8=8，9 9，1515，1616V=1=1在灰度图中，考虑灰度值在在灰度图中，考虑灰度值在8 8到到1616之间象素的邻接性之间象素的邻接性12 8 1612 8 165 10 115 10 117 1 9 7 1 9 12 8 1612 8 165 10 115 10 117 1 9 7 1 9 29p 1 1 0 0 p 1 1 0 0p 1 1 0 0 p 1 1 0 0 0 0 1 1 q 0 0 0 1 q 0 0 1 1 q 0 0 0 1 qn路径路径n如果图象中的两点如果图象中的两点p和和q之间存在一系列点之间存在一系列点p= =p0，p1，pn= =q，其中，其中，pi与与pi-1邻接，邻接，11in，则称，则称p和和q之间存在长度为之间存在长度为n 的路径。的路径。n4-4-路径路径n8-8-路径路径30n象素在图象子集中的连通象素在图象子集中的连通n设设S是图象中的一个子集，是图象中的一个子集，p和和q是是S中的点。如果从中的点。如果从p到到q之间存在一条完全由之间存在一条完全由S中的点组成的路径，则中的点组成的路径，则称称p和和q在在S中是连通的。中是连通的。n如果这个路径是如果这个路径是4 4邻点路径，则称邻点路径，则称4 4连通；连通；n如果这个路径是如果这个路径是8 8邻点路径，则称邻点路径，则称8 8连通。连通。p 1 0 0 0p 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 q 0 0 1 1 qn对于对于S中的任意一点中的任意一点p， S中所有与中所有与p连通的点的连通的点的 集合称为集合称为S的连通分量。的连通分量。31n区域区域n边界边界n一个区域一个区域R的边界是区域中某些象素的集合，这的边界是区域中某些象素的集合，这些象素有一个或多个不在些象素有一个或多个不在R中的邻点。中的邻点。011100011110111111111111011110011110011100011110111111111111011110011110011 100011 110111 111111 111011 110011 110322.5.3 距离度量距离度量 np: (x, y) q: (s, t) z: (v,w)n如果如果n(a) D(p,q)0 (D(p,q)=0 iff p=q),n(b) D(p,q)= D(q,p),n(c) D(p,z) D(p,q)+ D(q,z).n则则D是距离函数或度量。是距离函数或度量。 33n欧几里德距离，简称欧氏距离欧几里德距离，简称欧氏距离 距点距点(x,y)的欧氏距离小于或等于某一值的欧氏距离小于或等于某一值r的象素形的象素形成一个中心在成一个中心在(x,y)半径为半径为r的圆。的圆。 34nD4距离（城市街区距离）距离（城市街区距离）35nD8距离（棋盘距离）距离（棋盘距离）36n2.1 视觉感知要素视觉感知要素n2.2 光和电磁波谱光和电磁波谱n2.3 图象感知和获取图象感知和获取n2.4 图象采样和量化图象采样和量化n2.5 象素间的一些基本关系象素间的一些基本关系n2.6 线性和非线性操作线性和非线性操作372.6 线性和非线性操作线性和非线性操作nH：算子：算子 f, ,g：图象象 a, ,b：常量：常量n线性算子性算子 对两幅图象各自与两个常数的乘积的和应用线性算子等对两幅图象各自与两个常数的乘积的和应用线性算子等同于分别对该图象应用该算子，并各自与适当的常数相同于分别对该图象应用该算子，并各自与适当的常数相乘，然后将结果相加。乘，然后将结果相加。 38