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第二章 数字图像基础 §2.1 图像的表示 2.1.1 图像的数学表示 二维函数f(x, y) (x, y)说明像素的坐标 函数值f 说明该坐标的亮度值 二维矩阵A[m, n] m, n说明图像的宽和高 矩阵元素a(i j)的值表示图像在第i 行第j 列的像素的灰度值 2.2.2 图像的计算机表示 设备无关位图(DIB) typedef struct tagBITMAPFILEHEADER{ WORD bfType;?? /*文件类型 DWORD bfSize；??/*文件大小 WORD bfReserved1; ? WORD bfReserved2;  DWORD bfOffBits;  } BMP文件的数据是从下到上、从左到右的。即从文件中最先读到的是图像最下面一行的左边第一个像素，然后是左边第二个像素……接下来是倒数第二行左边第一个像素……最后得到的是最上面一行最后一个像素。 2.1 图像的表示 2.2 图像的质量 2.3 图像的颜色 2.4 灰度图像 2.5 数字图像处理的开发工具 §2.2图像的质量 层次 层次表示灰度级的数量 灰度级 表示象素明暗程度的整数量 图像数据的实际层次越多视觉效果就越好 对比度 对比度是指一幅图象中灰度反差的大小 对比度＝最大亮度/最小亮度 清晰度 相关因素：亮度、对比度、主题内容的大小、 细微层次、 颜色饱和度 层次与图像质量 对比度与图像质量 亮度与清晰度 对比度与清晰度 细微层次与清晰度 饱和度与清晰度 内容大小与清晰度 2.1 图像的表示 2.2 图像的质量 2.3 图像的颜色 2.4 灰度图像 2.5 数字图像处理的开发工具 §2.3图像的颜色 图像处理中引入颜色主要有两个因素： 颜色是强有力的描述子，它常常可以简化目标物的区分及从场景中抽取目标。 人类可以辨别几千种颜色色调和亮度，却只能辨别几十种灰度层次。 §2.3图像的颜色 RGB模型 CMYK模型（印刷和打印设备） HIS模型 YIQ模型(北美的电视系统) YUV (欧洲的电视系统) YCbCr模型(JPEG的电视系统) 伪彩色模型 CIE模型 §2.3图像的颜色 大多数彩色模型是面向硬件的（如彩色监视器和打印机）或面向应用的。 在数字图像处理中，最通用的面向硬件的模型是RGB模型，该模型用于彩色监视器和一大类彩色视频摄像机。 CMY、CMYK模型是针对彩色打印机的。 HIS模型符合人类描述和解释颜色的方式。 2.3.1 RGB 几乎所有的彩色成像设备和彩色显示设备都采用RGB（Red / Green / Blue，红绿蓝）三基色，不仅如此，数字图像文件的常用存储形式，也以RGB三基色为主，由RGB三基色为坐标形成的空间称为RGB彩色空间。 杨赫姆霍尔兹视觉三基色假说: C = R + G + B 2.3.2 CMYK模型 自然界物体颜色光的形成方式将物体划分为两类——发光物体和不发光物体，发光物体称为有源物体，不发光物体称为无源物体。有源物体是自身发出光波的物体，其颜色由物体发出的光波决定，因此采用RGB三基色相加模型和RGB彩色空间描述。有源物体的例子包括彩色电视、彩色显示器等。 2.3.2 CMYK模型 无源物体是不发出光波的物体，其颜色由该物体吸收或反射哪些光波来决定，因此采用CMY三基色相减模型和CMY彩色空间描述。例如，在彩色印刷和彩色打印时，纸张是不能发射光线而只能反射光线的，因此，彩色印刷机和彩色打印机只能通过一些能够吸收特定光波和反射其他光波的油墨和颜料以及它们的不同比例的混合来印出千变万化的颜色。 2.3.2 CMYK模型 油墨和颜料的三基色是CMY（Cyan / Magenta / Yellow，青/洋红/黄）而不是RGB，CMY三基色的特点是油墨和颜料用得越多，颜色越暗（或越黑），所以将CMY称为三减色。理论上讲，等量的CMY可以合成黑色，但实际上纯黑色是很难合成出来的，所以彩色印刷机和彩色打印机要提供专门的黑色油墨，被人们称为四色印刷，四色印刷的彩色模型为CMYK模型。 2.3.3 HIS模型 另一种常见的彩色模型是HSI（Hue / Saturation / Intensity，色调/饱和度/强度）模型。采用色调和饱和度来描述颜色，是从人类的色视觉机理出发提出的。 2.3.3 HIS模型 色调Hue表示颜色，颜色与彩色光的波长有关，将颜色按红橙黄绿青蓝紫顺序排列定义色调值，并且用角度值（0o～360o）来表示。例如红、黄、绿、青、蓝、洋红的角度值分别为0o、60o、120o、180o、240o和300o。 饱和度Saturation表示色的纯度，也就是彩色光中搀杂白光的程度。白光越多饱和度