第2章數(shù)字圖像基礎(chǔ)ppt課件.ppt

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1、第2章數(shù)字圖像基礎(chǔ)DigitalImageFundamentals主要內(nèi)容視覺感知要素光和電磁波譜顏色基礎(chǔ)圖像取樣和量化像素間的一些基本關(guān)系2.1視覺感知要素ElementsofVisualPerception本節(jié)簡單地綜述了人類視覺系統(tǒng)的構(gòu)造、人眼中圖像的形成及對亮度的適應(yīng)和鑒別。2.1.1人眼的構(gòu)造(1)StructureoftheHumanEye眼球的平均直徑約20mm。有三層薄膜（眼角膜/鞏膜，脈絡(luò)膜和視網(wǎng)膜）包圍著眼睛。虹膜的收縮和擴張控制進入眼睛的光量。虹膜中間的瞳孔的直徑約2～8mm來自外部的光在視網(wǎng)膜上成像。每只眼睛有600～700萬個錐狀體（白晝視覺），主要

2、分布在中央凹。每只眼睛有7500萬～15000萬個桿狀體，用于給出總體圖像，它們沒有色彩感覺，在低照明度下對圖像較敏感（如：夜視覺）。可以把中央凹看作1.5×1.5mm的方形傳感器。眼睛中最高敏感區(qū)的錐狀體數(shù)量約為337,000個，與一個中等分辨率30萬像素的CCD（電荷耦合器，charge-coupleddevice）相當。2.1.2人眼中圖像的形成ImageFormationintheEye眼睛的晶狀體與普通光學(xué)透鏡之間的主要差別在于眼睛的適應(yīng)性強。晶狀體的聚焦中心與視網(wǎng)膜間的距離在14～17mm之間。視網(wǎng)膜圖像主要反射在中央凹域上，然后由光接收器的相應(yīng)刺激作用產(chǎn)生感覺，

3、感覺把輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖，最后由大腦解碼。h=2.55mm2.1.3亮度適應(yīng)和鑒別(1)BrightnessAdaptationandDiscrimination人的視覺系統(tǒng)能適應(yīng)的光強度級別范圍約量級。主觀亮度（人的視覺系統(tǒng)感覺到的亮度）是進入人眼的光強度的對數(shù)函數(shù)。人的視覺不能同時在這么大范圍工作，存在亮度適應(yīng)現(xiàn)象。人眼能同時鑒別的光強度級的范圍是很小的。在低照明級別，亮度辨別較差，在高照明級別，亮度辨別較好。亮度適應(yīng)級范圍2.1.3亮度適應(yīng)和鑒別(2)BrightnessAdaptationandDiscrimination在低照明級別，亮度辨別較差，在高照明級別，亮度

4、辨別較好。2.1.3亮度適應(yīng)和鑒別(3)BrightnessAdaptationandDiscrimination感覺亮度不是簡單的強度函數(shù)的例1：視覺系統(tǒng)傾向不同強度區(qū)域邊界周圍的欠調(diào)或過調(diào)現(xiàn)象2.1.3亮度適應(yīng)和鑒別(4)BrightnessAdaptationandDiscrimination感覺亮度不是簡單的強度函數(shù)的例2：視覺系統(tǒng)的同時對比現(xiàn)象，即感覺的亮度區(qū)域不是簡單地取決于強度。2.1.3亮度適應(yīng)和鑒別(5)BrightnessAdaptationandDiscrimination在錯覺中，眼睛填上了不存在的信息或錯誤地感知物體地幾何特點。2.1.3亮度適應(yīng)和鑒

5、別(6)BrightnessAdaptationandDiscrimination2.1.3亮度適應(yīng)和鑒別(7)BrightnessAdaptationandDiscrimination2.2光和電磁波譜(1)LightandtheElectromagneticSpectrum2.2光和電磁波譜(2)LightandtheElectromagneticSpectrum電磁波譜的可見光波段約為：0.43μm(紫色）～0.79μm（紅色）2.2光和電磁波譜(3)LightandtheElectromagneticSpectrum應(yīng)用實例：γ射線成像Gamma-RayImaging

6、γ射線成像主要用于核醫(yī)學(xué)和天文觀察．在核醫(yī)學(xué)中，這種處理是將放射性同位素注射到病人體內(nèi)，當這種物質(zhì)衰變時放射出γ射線，然后用γ射線檢測器產(chǎn)生圖像．應(yīng)用實例：Ｘ射線成像X-rayImagingX射線是最早用于成像的電磁輻射源之一。Ｘ射線管是帶有陰極和陽極的真空管．陰極加熱釋放自由電子，這些電子以很高的速度向陽極流動，當電子撞擊一個原子核時，能量被釋放并形成Ｘ射線輻射。Ｘ射線的能量由另一邊的陽極電壓控制，而Ｘ射線的數(shù)量由施加于陰極燈絲的電源控制。應(yīng)用實例：紫外波段成像ImagingintheUltravioletBand紫外線被用于熒光顯微鏡方法，這是顯微鏡方法中發(fā)展最快的領(lǐng)域。

7、熒光是在19世紀中葉發(fā)現(xiàn)的．當紫外輻射光子與熒光材料內(nèi)原子中的電子碰撞時，它把電子提高到較高的能級，隨后受激電子釋放到較低的能級并以可見光范圍內(nèi)的低能光子放光。應(yīng)用實例：可見光及紅外線波段成像用光顯微鏡方法獲取圖像的例子應(yīng)用實例：微波波段成像ImagingintheMicrowaveBand微波波段成像的典型應(yīng)用是雷達。成像雷達的獨特之處是在任何范圍、任何時間內(nèi)不考慮氣候、光照條件的收集數(shù)據(jù)能力。雷達波可以穿透云層，在一定條件下還可以通過植被、冰層和極干燥的沙漠。成像雷達的工作原理像一個閃光照相機，它自