数字图像
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什么是数字图像随着数字技术的不断发展和应用,现实生活中的许多信息都可以用数字形式的数据进行处理和存储,数字图像就是这种以数字形式进行存储和处理的图像。
利用计算机可以对它进行常现图像处理技术所不能实现的加工处理,还可以将它在网上传输,可以多次拷贝而不失真。
一、获得图像的方法许多带有图像的文件都使用模拟图像如35mm幻灯片、透射片或反射片。
要获得一个数字图像必须将图像中的像素转换成数字信息,以便在计算机上进行处理和加工。
将模拟图像转换成数字图像的工作,通常可由扫描仪来完成。
扫描仪测量从图片发出或反射的光,依次记录光点的数值并产生一个彩色或黑白的数字拷贝。
这个图像被翻译成一系列的数字后存储在计算机的硬盘上或者其他的电子介质上,如可移动式硬盘,图形CD或记录磁带等。
一旦图像被转换成数字文件,它就能够被电子化地从一台计算机传输到另一台计算机上。
需了解的术语模拟图像——一个以连续形式存储的数据。
如在海边用传统相机拍摄的照片就是模拟图像。
数字图像——用二进制数字处理的数据(如通和断),如用数码相机拍摄的数字照片。
扫描仪——一个数字化的输入设备,产生比特图的拷贝,用以电子化地加工处理。
二、设计规划数字化的方法一个应用范围广泛的软件可以支持数字化的图像处理,如产生数字图形,修改数字图片,进行一些诸如页面设计之类的技术加工,并将一些图素组合在一个图像中。
通过应用这些软件所产生的图像被分成为两大类,即矢量图形和位图图像。
矢量图形经常用于线段绘图,标识语句作图和任何需要平滑过渡边缘清晰的图像。
矢量图形的一个优点就是它们能够被任意放大、缩小而不损失细节和清晰度,也不会扭曲。
位图图像通常是图片或照片一类的图像,如用扫描仪得到的图像。
位图图像利用扫描仪中的软件将图片的信息“映射”到虚拟的图形栅格中对应的空间,彩色像素填充每一个小格中,由此组成整个图像。
与矢量图形不同的是,如果没有非常好的图像质量,位图图像是不能被任意放大的。
•名词解释(每小题5分,本题共20分)数字图像数字图像是指由被称作像素的小块区域组成的二维矩阵。
将物理图像行列划分后,每个小块区域称为像素(PiXeI)O 数字图像处理指用数字计算机及其它有关数字技术,对图像施加某种运算和处理,从而达到某种预想目的的技术.8-连通的定义-对于具有值V的像素P和q ,如果q在集合N&p)中,则称这两个像素是8-连通的。
灰度直方图是指反映•幅图像各灰度级像元出现的频率。
灰度自方图是灰度级的函数,描述的是图像中该灰度级的像素个数。
即:横坐标农示灰度级,纵坐标衣示图像中该灰度级出现的个数。
性质:直方图是•幅图像中各像素灰度值出现次数(或频数)的统计结果,它只反映该图像中不同灰度值出现的次数(或频数),而未反映某•灰度值像素所在位置。
也就是说,它只包含了该图像中某•灰度值的像素出现的概率,而丢失了其所在位置的信息。
用途:用于判断图像量化是否恰当直方图给出了•个简单可见的指示,用来判断•幅图象是否合理的利用了全部被允许的灰度级范圉。
•般•幅图应该利用全部或几乎全部可能的灰度级,否则等于增加了量化间隔。
丢失的信息将不能恢复。
数字图像通常有两种表示形式:位图,矢量图位图和矢量图的比较:1、点位图由像素构成,矢量图由对象构成点位图的基本构图单位是像素,像素包含了色彩信息。
包含不同色彩信息的像素的矩阵组合构成了千变万化的图像。
矢量图形指由代数方程定义的线条或曲线构成的图形。
如:农示-个圆形,矢量图像保存了• 个画圆的命令、圆心的坐标、半径的长度等等。
欲显示该圆,矢量绘图软件则根据圆的坐标、半径等信息,经过方程式计算,将圆“画”在屏幕上。
矢量图像由许多矢量图形元素构成, 这些图形元素称为“对象”。
2、点位图面向像素绘画,矢量图面向对象“构画”两种图像的构成方式不同,其绘画力式也存在差别。
点位图是通过改变像素的色彩实现绘画和画面的修改。
点位图软件捉供了模拟手绘习惯的工具实现绘画。
什么是数字图像?数字图像从诞生以来,一直为我们提供了无止境的创意和思维空间,给人们更多可能性。
那么,什么是数字图像呢?本文将详细解释:1、数字图像是指由电脑程序捕捉到的,用0和1等计算机可理解的指令代码来创建的图片。
它采用计算机程序来存储和捕捉图像的元数据,这种图像可以被重新用于数字媒体,诸如数字照片,绘画,图库等等,这是一种更为形象的表示方式。
2、数字图像的优势(1)可以有效控制图像的曝光度,使图像变得更清晰,明亮,逼真。
(2)可以增强图像的色彩,从而提升图像效果。
(3)可以进行图像处理,比如裁剪和抠图等,从而达到您想要的效果。
(4)可以随时保存电脑中的图像,可以无限次重复使用。
(5)可以实时显示图像,更适合电脑上的编辑、分析、浏览等操作。
3、数字图像的应用(1)在印刷行业中,可以使用以数字图像格式存储的图像,进行印刷图像的编辑、设计和制作。
(2)在摄影领域,数字图像可以被用于照片处理、拍摄照片、拍摄视频及后期制作等。
(3)在视觉造型艺术领域,数字图像可以用于设计图形、动画制作等。
(4)在场景中,数字图像可以使用于特效的制作,也可以拍摄、编辑虚拟世界的影像,表现出各种艺术性的场景。
(5)在社交媒体和网站上,数字图像可以被用来展示社交媒体活动和图片,以提升网站和社交媒体平台的表现力。
以上就是有关数字图像的介绍,总的来说,数字图像可以把原本模糊不清的图像还原成精确、逼真的形态,也可以进行各种复杂和有趣的实验。
它的许多特性和优势都体现出了它所能实现的强大功能,从而给摄影师和设计者们提供了无限的想象空间,让他们更进一步发挥想象力去创造出令人惊叹的艺术作品。
1树 2.鹅 3.耳朵 4.帆船
5.手套
6.手枪
7.镰刀8.葫芦10.十字架
11.筷子12.日历
13.医生14.钥匙
15.月饼16.石榴
17 玉器18.浴霸
19.药酒20.香烟
21.鳄鱼22.双胞胎23.两山24.闹钟25二胡26二流子27耳机28恶霸29阿胶30三轮车31山药32伞儿33星星34山寺
35珊瑚36 三鹿奶37山鸡38妇女39 胃药
40司令41湿衣42 丝儿(土豆)43石山44蛇45师傅46.四楼47.司机48.丝瓜49.
死狗50 五菱拖拉机55.无误
56.屋漏57武器58网吧
59五角星60.流脓61.儿童62.牛儿63硫酸64.律师
65礼物66.溜溜球67 油
漆68.篱笆69 遛狗70(冰)淇淋71棋艺
72企鹅73七仙(女)
74.气死75.骑
虎76 气流77织女
78西瓜79 汽酒80 巴黎
81军人82把儿83爬山84.巴士85宝物
86八路87 白旗88爸
爸89排球90酒令91球衣92球儿93救生圈94酒师
95旧屋96酒楼
97香港98洪水
99舅舅00眼睛。
数字图像定义:数字图像可以定义为与之相对应的物体的数字表示。
通常用一个二维数组表示一幅图像,也可以认为一幅图像就是一个二维矩阵。
二维矩阵的每个位置对应于图像上的每个像素点,而二维矩阵每个位置上存储的数值对应于图像上每个像素点所具有的信息,比如:灰度等等。
既然数字图像可以用二维矩阵来表示,那么数字图像的处理就可以认为是对对二维矩阵的操作。
图像的数字化:将一幅图像进行数字化的过程就是在计算机上创建生成一个二维矩阵的过程。
数字化过程包括三个步骤:扫描、采样、量化。
扫描:就是按照一定的先后顺序(如:行优先)对图像进行遍历的过程。
像素是遍历过程中寻址的最小单位,对应于数组寻址的单位。
采样:即遍历过程中在在图像的每个最小寻址单位即像素位置上测量灰度值,采样的结果是得到每一像素的灰度值。
量化:就是将采样得到的像素灰度值经过模数转换等器件转化为离散的整数值。
数字图像处理中的基本图像类型: 二值图像:二值图像的矩阵仅有两个值构成即“0”和“1”。
0 表示黑色,1表示白色。
因此二值图像在计算机中的数据类型为一个二进制位。
灰度图像:灰度图像的二维矩阵每个元素的值可能都不一样,它有一个范围【0~255】,其中0表示纯黑色,255表示纯白色,中间数字表示由黑到白的过度。
其数据类型一般为8位无符号数。
索引图像:索引图像可以表示彩色图像,其结构比较复杂,除了存储图像数据的二维矩阵以外,还有一个存储RGB 颜色的二维矩阵,称为颜色索引矩阵(COLORMAP )。
存储数据的二维矩阵里面存储的仍然是图像各个像素的灰度值,而颜色索引矩阵是一个【256】【3】形式的二维矩阵,256对应于0~255个灰度值,而每行的三个分量表示对应于每个灰度值的像素点,它的RGB 分量的值。
例如:COLORMAP[38][0~2]表示灰度值为38的像素点的RGB 各分量值。
由于每个像素只有256个灰度值,而每个灰度值决定了一种颜色,所以索引图像最多有256种颜色。
第2章数字图像的基础知识和基本概念一、数字图像数字图像是以二进制数字组形式表示的二维图像。
利用计算机图形图像技术以数字的方式来记录、处理和保存图像信息。
在完成图像信息数字化以后,整个数字图像的输入、处理与输出的过程都可以在计算机中完成,它们具有电子数据文件的所有特性。
通常把计算机图形主要分为两大类:位图(bitmap)图像和矢量(vector)图形(如图2-1所示)。
图2-1 计算机图形的主要分类1.关于位图图像(1)概念位图图像(在技术上称作栅格图像)使用图片元素的矩形网格(像素)表现图像。
每个像素都分配有特定的位置和颜色值。
在处理位图图像时,人们所编辑的是像素。
位图图像是连续色调图像(如照片或数字绘画)最常用的电子媒介,因为它们可以更有效地表现阴影和颜色的细微层次。
(2)分辨率位图图像与分辨率有关,也就是说它们包含固定数量的像素。
因此,如果在屏幕上以高缩放比率对它们进行缩放或以低于创建时的分辨率来打印它们,则将丢失其中的细节,并会呈现出锯齿,如图2-2所示。
图2-2 不同放大级别的位图图像示例(3)特点①位图图像有时需要占用大量的存储空间。
对于高分辨率的彩色图像,由于像素之间独立,所以占用的硬盘空间、内存和显存比矢量图都大。
②位图放大到一定倍数后会产生锯齿。
位图的清晰度与像素点的多少有关。
③位图图像在表现色彩、色调方面的效果比矢量图更加优越,尤其在表现图像的阴影和色彩的细微变化方面效果更佳。
④位图的格式有bmp、jpg、gif、psd、tif、png等。
⑤处理软件:Photoshop、ACDSee、画图等。
2.关于矢量图形(1)概念矢量图形(又称矢量形状或矢量对象)是由称作矢量的数学对象定义的直线和曲线构成的。
矢量根据图像的几何特征对图像进行描述。
(2)分辨率矢量图形是与分辨率无关的,即当调整矢量图形的大小、将矢量图形打印到PostScript 打印机、在PDF文件中保存矢量图形或将矢量图形导入到基于矢量的图形应用程序中时,矢量图形都将保持清晰的边缘(如图2-3所示)。
数字图像处理(1)(总16页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--一.名词解释1. 数字图像:是将一幅画面在空间上分割成离散的点(或像元),各点(或像元)的灰度值经量化用离散的整数来表示,形成计算机能处理的形式。
2.图像:是自然生物或人造物理的观测系统对世界的记录,是以物理能量为载体,以物质为记录介质的信息的一种形式。
3. 数字图像处理:采用特定的算法对数字图像进行处理,以获取视觉、接口输入的软硬件所需要数字图像的过程。
4. 图像增强:通过某种技术有选择地突出对某一具体应用有用的信息,削弱或抑制一些无用的信息。
5. 灰度直方图:灰度直方图是灰度级的函数,描述的是图像中具有该灰度级的像素的个数。
或:灰度直方图是指反映一幅图像各灰度级像元出现的频率。
6. 细化:提取线宽为一个像元大小的中心线的操作。
连通的定义:对于具有值V的像素p和q ,如果q在集合N8(p)中,则称这两个像素是8-连通的。
8.中值滤波:中值滤波是指将当前像元的窗口(或领域)中所有像元灰度由小到大进行排序,中间值作为当前像元的输出值。
9.像素的邻域:邻域是指一个像元(x,y)的邻近(周围)形成的像元集合。
即{(x=p,y=q)}p、q为任意整数。
像素的四邻域:像素p(x,y)的4-邻域是:(x+1,y),(x-1,y) ,(x,y+1), (x,y-1)10.直方图均衡化:直方图均衡化就是通过变换函数将原图像的直方图修正为平坦的直方图,以此来修正原图像之灰度值。
11.采样:对图像f(x,y)的空间位置坐标(x,y)的离散化以获取离散点的函数值的过程称为图像的采样。
12.量化: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,称之为量化,即采样点亮度的离散化。
13.灰度图像:指每个像素的信息由一个量化的灰度级来描述的图像,它只有亮度信息,没有颜色信息。
14.图像锐化:是增强图象的边缘或轮廓。
1.数字图像:一幅图像f(x,y),当x,y 和幅值f为有限的离散数值时,称该图像为
数字图像。
2.像素:数字图像是由有限的元素组成的,每个元素都有一个特定的位置和幅值,
这些元素称为图像元素、画面元素或像素。
3.取样:数字化坐标值;量化:数字化幅度值。
4.空间分辨率:是图像中可辨别的最小细节。
灰度级分辨率:是指在灰度级别中可分辨的最小变化。
5.点操作、邻域操作的概念:点操作是T 的最简单的操作形式,T 称灰度级变换
函数(也称强度映射),这种处理在图像任一点的增强仅仅依赖于该点的灰度。
图像反转、幂次变换是点操作。
邻域操作记T(f(x,y)),是定义在(x,y)的领域对图像f 的操作。
对比拉伸是邻域操作。
6.灰度直方图:表示图像中具有某种灰度级的像素的个数,直观地显示了图像灰度分布的情况。
7.中值滤波器的概念:如果在某个模板中,对像素进行由小到大排列的重新排列,那么最亮的或者是最暗的点一定被排在两侧,取排在中间位置上的像素的灰度值替代待处理像素的值。
中值滤波器的主要功能是使拥有不同灰度的点看起来更接近于它的邻域值。
8.低通滤波器、高通滤波器的概念:使低频通过而使高频衰减的滤波器称为“低通滤波器”。
具有相反特性的滤波器称为“高通滤波器”。
9.RGB彩色模型:每种颜色出现红绿蓝的原色光谱分量中这个模型基于坐标系统
10.色调:任何一种颜色的光都是由若干波长不同的光混合而成,其中比重最大的那种光的颜色即为色调。
饱和度:给出一种纯白稀释的程度的度量。
11:HSI 彩色模型:可在彩色图像中从携带的彩色信息里消去强度分量的影响。
是HIS模型成为基于彩色描述的图像处理方法的理想工具。
人类来说自然而直观12:伪彩色图像处理:是根据特定的准则对灰度值赋以彩色的处理。
伪彩色:用于区分真彩色图像处理和对单色图像赋以彩色的处理。
13.线性算子、非线性算子:令H 是一种算子,其输出和输入都是图像。
如果对于任何两幅图像f 和g 及任何两个标量a 和b 有如下关系,则称H 为线性算子:H(af+bg)=aH(f)+bH(g)。
不能通过这个式子检验的算子定义为非线性算子。
14.带通滤波器:带通滤波器执行与带阻滤波器相反的操作。
作用:可利用带通滤波器提取噪声模式。
带阻滤波器:消除或衰减傅立叶变换原点处的频段,纯正弦波,在频率域中显示为脉冲对。
15.滤波方法:均值滤波器、统计排序滤波器、自适应滤波器。
算术均值滤波器:模糊了图像的同时减少了噪声。
几何均值滤波器:但在滤波过程中会更少丢失图像细节。
谐波均值滤波器:对于“盐”噪声效果更好,但是不适用于“胡椒”噪声。
它善于处理像高斯噪声那样的其他噪声。
逆谐波均值滤波器:这种滤波器适合减少或在实际中消除椒盐噪声的影响。
当Q 值为正数时,滤波器用于消除“胡椒”噪声;当Q值为负数时,滤波器用于消除“盐”噪声。
但它不能同时消除这两种噪声。
注意,当Q=0 时,逆谐波均值滤波器退化为算术均值滤波器;当Q=-1 时,逆谐波均值滤波器退化为谐波均值滤波器。
1.简述数字图像处理的基本步骤。
图像获取->图像增强->图像复原->彩色图像处理->小波变换和多分辨率处理->图像压缩->形态学图像处理->图像分割->表示与描述->目标识别。
2.欧式公式:221/2(,)[()()]e D p q x s y t =-+-
2.图像减法处理的作用与出现的问题。
两幅图像f(x,y)与h(x,y)的差异表示为g(x,y)=f(x,y)-h(x,y)。
减法处理最主要的作用是增强两幅图像的差异。
出现溢出问题。
3.标度差值图像可采用的两种方法,出现的问题。
(1)对每个像素值再加255 然后除以2。
无法保证像数的取值可以覆盖0到255
的全部8比特范围,在除2过程中固有的截尾误差通常将导致精确的损失。
(2)先提取最小差值,并且把它的负值加到所有差值图像的像素中,然后用
255/Max 值去乘每个像素,将图像中的所有像素标定到0 到255 的范围内。
问题:比前者更复杂而且难以实现。
4.频率域中图像滤波的基本步骤
1.用(-1)x+y 乘以输入图像来进行中心变化如下式子:
[(,)(1)](/2,/2)x y f x y F u M v N +ℑ-=--
2.由(1)计算图像的DFT ,即F(u,v);
3.用滤波函数H(u,v)乘以F(u,v)。
4.计算(3)中结果的反DFT 。
5.得到(4)中结果的实部。
6.用(-1)x+y 乘以(5)中的结果。
5.噪声参数的估计方法
(1)周期噪声的参数可以通过检测图像的傅立叶谱来进行估计。
(2)噪声PDF 的参数一般可以从传感器的技术说明中得到,但对于特殊的成像装置常常有必要去估计这些参数。
(3)当只有传感器产生的图像可用时,常可以从合理的恒定灰度值的一小部分图像估计PDF 的参数。
6.估计退化函数的方法:(1)观察法(2)实验法(3)数学建模法
7.平滑线性滤波器的使用
1. 平滑线性空间滤波器的输出(响应)是包含在滤波掩模邻域内像素的简单平均值。
因此,这些滤波器也称为均值滤波器。
2. 均值滤波器的主要应用是去除图像中的不相干细节,其中“不相干”是指与滤波掩模尺寸相比较小的像素区域。
3. 它用滤波掩模确定的邻域内像素的平均灰度值代替图像中每个像素点的值
8. 统计滤波器的使用
1.统计滤波器是将邻域内像素灰度的中值代替该像素的值。
2.常见的统计滤波器是中值滤波器,是一种非线性的滤波器,对椒盐噪声处理非常有效。
9.边界的两种处理方法:
最简单的方法是交掩模中心点的移动范围限制在距离图像边缘不小于(n-1)/2 个像素处。
另一种方法是在图像边缘以外再补上一行或一列灰度为0 的像素点,或者将边缘复制补在图像之外。
10.基于二阶微分的图像增强——拉普拉斯算子
最简单的各向同性微分算子是拉普拉斯算子,一个二元图像函数f(x ,y )的拉普拉斯变换定义为222
22f f f x y σ∂∂=+∂∂因为任意阶微分都是线性操作,所有拉普拉斯变换也是一个线性操作。
以上公式求解后得到如下式子:
2(1,)(1,)(,1)(,)4(,1)f f x y f x y f x y f x y f x y σ=++-+++--
综合题
1.数字图像表示
数字化过程对于M ,N 值和每个元素允许的离散灰度级数L 需要一个判定。
对于M 和N ,除了必须取正整数外没有其它要求。
然而,出于处理、存储和取样硬件的考虑,灰度级典型的取值是2 的整数次幂,即2k L =
数字b 是存储数字图像所需的比特数,有 b = M × N × k
当M = N 时,上式变为2b N k =
2.直方图均衡化的整个计算处理过程
直方图均衡化实现方法采用如下几步:
1、统计原始图像的直方图,求出pr(rk);
2、用累积分布函数作变换
3、求变换后的新灰度;修正数字,变换后的值只能选择最靠近的一个灰度级值。
4、用新灰度代替旧灰度,求出ps(sk) ,这一步是近似的,同时把灰度相等的或相近的合在一起。
【例题】已知一幅图像如下所示,即半边为深灰色,灰度等级为1/7,另半边为黑色,灰度级为0。
假定[0,1]划分为8 个灰度级,试对此
图像进行直方图均衡化处理,并描述一下均衡化后的图像是一幅什么样的图像。
解:左边的深灰色变为白的其灰度值为255。
右边的黑色变为灰色。
3.二维傅里叶公式计算:
112(//)011(,)(,)M N j ux M vy N x i F u v f x y e MN
π---+===∑∑ 欧拉公式: cos sin j e j θθθ=+。