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第二章第二章 数字图像处理数字图像处理 的基本概念的基本概念 本章内容 第一节人眼的视觉基础 第二节图像的数字化 第三节图像直方图 第第四节图像像的数据结构与文件格格式 第五节第五节 图像的特征与噪声图像的特征与噪声 第第一节节人眼的视觉人眼的视觉 基础基础 人眼构造 蛋白质膜：角膜和巩膜 前室：水晶体 虹膜和脉络膜虹膜和脉络膜 后室后室：：胶质透明体胶质透明体 视网膜 人眼的视觉特性 视觉适应性 眼睛的状态适应明暗条件变化过程叫亮度适应 明亮明亮→→较暗较暗：暗适应暗适应 较暗→明亮：亮适应 人眼的视觉特性 对比灵敏度 图像对比度是图像中最大亮度Bmax和最小亮度Bmin之 比。 C=Bmax/Bmin 它表示图像最大亮度对最小亮度的倍数。 相对对比度是图像中最大亮度Bmax与最小亮度Bmin之 差同之比。 Cr=(Bmax-Bmin)/Bmin 人眼的视觉特性 分辨力 人眼的分辨力是指人眼在一定距离上能区分相近两点 的能力，可以用下面的公式来公式来描述： d θ⋅L 式中式中dd为能区分的两点间的最小距离为能区分的两点间的最小距离，θθ为人眼的分辨为人眼的分辨 角，L为眼睛和该两点连线的垂直距离。 θ 人眼的视觉特性 亮度 人眼对亮度差别的感觉取决于相对亮度的变化。主观 感觉亮度与实际亮度之间的关系不是线性关系感觉亮度与实际亮度之间的关系不是线性关系，而是而是 一个对数线性关系。 SS=KlogB+KKlogB+K00 式中，K 、K 均为常数。 0 这一规律为韦伯-费赫涅尔（Weber-Fechner ）定律 人眼的视觉特性 亮度 人眼的亮度感觉范围的确很 宽，但是在某一平均亮度下 却没有那么宽却没有那么宽，图中虚线表图中虚线表 示在和实线交点所对应的平 均亮度下人眼的相对视觉范 围围。 同时也看出，对于不同的平 均亮度均亮度，，相对视觉的范围也相对视觉的范围也 是不同的。 人眼的视觉特性 色觉 人辨别颜色的能力叫色觉，指在一般自然光线下分辨 各种种不同颜颜色的能力。 色的感觉有色调、亮度、饱和度三种性质。正常人色 觉光谱的范围由觉光谱的范围由400nm400nm 的紫色到的紫色到760nm760nm 的红色的红色，，其间大其间大 约可以区别出16个色调。 当当一种色光进入眼睛后种色光进入眼睛后，同时不同程度的激发着三种同时不同程度的激发着三种 锥状细胞，总的刺激结果产生了对该色彩的感觉。 第二节第二节 图像的数字图像的数字 化化 图像数字化 图像数字化是将一幅画面转化成计算机能 处理的形式——数字图像的过程。 采样和量化 将空间上连续的图像变换成离散点的操作 称为采样。 采样和量化 经过采样之后图像被分割成空间上离散的 像素，但是还需要将连续的灰度值转换成 离散的整数值离散的整数值，这个个过程称为量化程称为量化。 采样和量化 一幅数字图像中不同灰度值的个数称为灰 度级，用G表示。 88 如果如果一幅图像的量化灰度级幅图像的量化灰度级GG=22 =256256 ，则则 该图像为8位量化，像素灰度值范围一般在 0~255 的整数。 采样和量化 数字图像的表示 m ×n 的数字图像的矩阵表示 ⎡ ff ((0,0)) ff ((0,1)) L ff ((0, n −1)) ⎤ ⎢⎢