数字图像基础
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一、数字图像:指能够被计算机存储、处理和使用的图像二、图像数字化:光学图象变为数字图象①模拟量——连续变量②数字量——离散变量③灰阶:黑白相片黑白的程度。
黑白变化是逐步过渡,人为设置灰标。
④数字化时:将一幅影像通过扫描仪或者数字摄像机等外部设备送入计算机时,就是对图像的位置变量进行离散化,对灰度值进行量化。
即包含两方面的内容:一是图像空间位置(坐标)的数字化(采样);二是图像灰度的数字化(量化)。
三、模/数转换:在遥感图像处理中, 既需要将光学图像转换为数字图像进行计算机处理,也需要将处理后的数字图像变成光学图像输出。
光学图像为模拟量,数字图像又称数字量,它们之间的转换称模/数转换,记作A/D, 反之称数/模转换,记D/A四、遥感数字图像①基本单位:像素②像元:一幅遥感数字影像由m行×n列的栅格组成,每个小栅格对应一个值,其值反映了一定面积大小地面(空间分辨率)的辐射特征,这些栅格称为像元。
③正(纯)像素:一个像素内只包含一种地物(水体…)混合像素:一个像素内包含多种地物(草地= 草+地)④像素的空间特征:几何位置及范围——空间位置离散化⑤像素的属性特征:亮度值——灰度值离散化五、遥感数字图像与光学图像相比的特点:①便于计算机处理;数字存储方式②获取、传输、分发等过程中没有信息损失③抽象性强(表示在计算机里是很抽象的“数据流”)六、影像直方图的作用:①直方图代表了影像中亮度值(像元值)的分布情况:亮度值分布范围、峰值范围、均值、亮度值分布的离散程度②直方图形状反映了影像的显示特征,说明了影像的明亮状况七、直方图与影像显示的关系①正态分布:影像的对比度适中,亮度分布均匀,层次丰富②偏态分布:影像的像元值集中在某个很小的范围,影像低对比度,影像偏亮或偏暗,层次少,质量较差。
③两端分布:影像像元值集中在直方图的左侧和右侧,中间色调少,则称为高对比度影像。
高对比度影像黑白分明,缺少色调变化的层次八、遥感图像处理的内容:图像复原、图像增强、图像分类九、遥感图像处理的特点:①与一般图像处理的特点:数据和运算量大;图像进出外部设备复杂;多终端多用户;软件系统庞大②与目视解译和光学处理比较的特点:图像的准确性;处理的灵活性;有利于长期保存十、遥感图像处理的过程:数据输入、校正处理、变换处理、分类处理、结果输出十一、遥感图像处理的设备:①输入设备:CCT---磁带机相片---扫描仪矢量信息---数字化仪②处理系统:计算机和显示设备③输出设备:磁带机、打印机。
数字图像1 数字图像,又称数码图像或数位图像,是二维图像用有限数字数值像素的表示。
2 图像种类:二值图像(Binary Image): 图像中每个像素的亮度值(Intensity)仅可以取自0到1的图像。
灰度图像(Gray Scale Image),也称为灰阶图像: 图像中每个像素可以由0(黑)到255(白)的亮度值表示。
0-255之间表示不同的灰度级。
彩色图像(Color Image):每幅彩色图像是由三幅不同颜色的灰度图像组合而成,一个为红色,一个为绿色,另一个为蓝色。
伪彩色图像(false-color)multi-spectral thematic 立体图像(Stereo Image):立体图像是一物体由不同角度拍摄的一对图像,通常情况下我们可以用立体像计算出图像的深度信息。
三维图像(3D Image):三维图像是由一组堆栈的二位图像组成。
每一幅图像表示该物体的一个横截面。
数字图像也用于表示在一个三维空间分布点的数据,例如计算机断层扫描(:en:tomographic,CT)设备生成的图像,在这种情况下,每个数据都称作一个体素。
3 图像显示目前比较流行的图像格式包括光栅图像格式BMP、GIF、JPEG、PNG等,以及矢量图像格式WMF、SVG等。
大多数浏览器都支持GIF、JPG以及PNG图像的直接显示。
SVG格式作为W3C的标准格式在网络上的应用越来越广。
4 图像校准:数字图像与看到的现象之间关系的知识,也就是几何和光度学或者传感器校准。
图像的基本属性亮度:也称为灰度,它是颜色的明暗变化,常用0 %~100 %( 由黑到白) 表示。
对比度:是画面黑与白的比值,也就是从黑到白的渐变层次。
比值越大,从黑到白的渐变层次就越多,从而色彩表现越丰富。
直方图:表示图像中具有每种灰度级的象素的个数,反映图像中每种灰度出现的频率。
图像在计算机中的存储形式,就像是有很多点组成一个矩阵,这些点按照行列整齐排列,每个点上的值就是图像的灰度值,直方图就是每种灰度在这个点矩阵中出现的次数。
数字图像基础1.1 数字图像及其类型1.图形与图像“图形”在英文中称为“graphic”,是一种说明性的视觉符号。
它是在特定思想意识支配下对某一个或多个元素组合的一种蓄意刻画,通过可视性的设计形态来表达创造性的意念,也就是给设计思想以形状,再通过视觉形象进行信息传递的载体。
图像是指各种图形和影像的总称。
可以说图像就是任意二维或三维景物呈现在人们心目中的影像,它代表客观世界中物体生动的图形表达,图像是通过不同的亮度和颜色来表现原景物的内容和相关信息的。
一幅图像在一定的光学条件下具有三大质量特征:即层次、色彩和清晰度。
文字和图形可以看成是图像的特例。
2.模拟图像对图像信息可采用光学、电子等模拟信号表示,称为模拟图像。
模拟图像能更直观地表现图像的信息和特征,也是印刷复制品的最终表现形式。
可以说模拟图像就是实物图像,是“看得见、摸得着”的图像,比如照片、照相底片、印刷品图片、画稿等。
3.数字图像数字图像是被数字化的、存储在磁记录介质上的、可以被显示、打印和进行其他输出的图像。
数字图像可以看成一个矩阵或一个二维数组,这是在计算机上表示的方式。
形象地说一幅数字图像就像纵横交错的棋盘,棋盘行和列的数目就表示图像的大小,我们说指纹图像大小是640×640,实际上就表示图像有640行和640列。
棋盘的格子就是图像的基本元素,称为像素。
每个像素一般都取0~255的整数,代表这个格子的亮度。
取值越大,则越亮,反之,则越暗。
正是或明或暗、密密麻麻的格子形成了在计算机上所见的指纹图像、人像和其他各种黑白图像。
图1.1.1是指纹图像在计算机上的数组表示,图1.1.2是指纹的“地形图”。
数字图像可以由许多不同的输入设备和技术生成,例如数码相机、扫描仪、坐标测量机等,也可以从任意的非图像数据合成得到,例如数学函数或者三维几何模型。
Photoshop CC述 2图1.1.1 指纹图像在计算机上的数组表示图1.1.2 指纹的“地形图”4.数字图像的类型1)矢量图矢量图是用一组指令集合来描述图形的内容,这些指令用来描述构成该图形的所有直线、圆、圆弧、矩形、曲线和文字等图元的位置、维数、形状和其他一些特性。
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。