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第2章 数字图像表示及其处理 第2章 数字图像表示及其处理 2.1 人眼成像过程—眼睛的生理结构 数字图像的概念与描述 —— 图像的坐标系 矩阵是按照行列的顺序来定位数据的，但是图像是在平面上定位数据的，所以有一个坐标系定义上的特殊性。 为了编程方便起见，这里以矩阵坐标系来定义图像的坐标。 图像的数字化过程包括三个步骤：扫描、采样和量化。 采样（Sampling）:对图像空间坐标的离散化，它决定了图像的空间分辨率。 采样举例 对一幅图像，当量化级数一定时，采样点数对图像质量有着显著的影响。采样点数越多，图像质量越好；当采样点数减少时，图上的块状效应就逐渐明显。 当图像的采样点数一定时，采用不同量化级数的图像质量也不一样。量化级数越多，图像质量越好，当量化级数越少时，图像质量越差。 量化级数最小的极端情况就是二值图像，图像会出现假轮廓。 二值图像 灰度图像 彩色图像 索引图像 二值图像是指图像的每个像素只能是黑或者白，没有中间的过渡，故又称为２值图像。 2值图像的像素值为0、1。 目标提取示例  灰度图像是指每个像素的信息由一个量化的灰度级来描述的图像，没有彩色信息。 如当像素灰度级用8 bit表示时，每个像素的取值就是256种灰度中的一种，即每个像素的灰度值为0到255中的一个。 彩色图像是指每个像素的信息由RGB三原色构成的图像，其中RGB是由不同的灰度级来描述的。 索引色模式的数据区 数字图像的存储位图文件(BMP) —— 文件的总体结构 数字图像的存储位图文件 —— 文件头信息 数字图像的存储位图文件 —— 信息头信息 subplot(m,n,p) 功能：将一个图形窗口划分为多个显示区域进行图形显示 例如： subplot(2,2,1) 描述数字图像的矩阵目前采用的是整数阵，即每个像素的亮暗，用一个整数来表示。 红绿蓝 红 255，0，0 真彩色 每个像素值要用3字节表示。 角膜，光线从这里进入眼内。 虹膜的中间有一个圆孔，称为瞳孔。它的大小可以由连接虹膜的环状肌肉组织来调节，以控制进入眼睛内部的光通量大小，其作用和照相机中的光圈一样。最内一层为视网膜，它的表面分布有大量光敏细胞。 除了三层薄膜，在瞳孔后面还有一个扁球形的透明水晶体。水晶体的作用如同可变焦距的一个透镜，它的曲率可以由睫状肌的收缩进行调节，从而使景象始终能刚好地聚焦于黄斑区。眼睛的晶状体和普通光学透镜之间的主要差别在于前者的适应性强。 如果近视，焦点将落在视网膜之前。 总结： 空间分辨率越高，图像质量越好；空间分辨率越低，图像质量越差，会出现棋盘模式。 灰度分辨率越高，图像质量越好；灰度分辨率越低，图像质量越差，会出现虚假轮廓。 2.4 数字图像的基本类型 2.4.1 二值图像 2.4.2 灰度图像 彩色图像不能用一个矩阵来描述了，一般是用三个矩阵同时来描述。 2.4.3 RGB彩色图像 彩色图像RGB（red-green-blue）形式。 2.4.4 索引图像 索引图像把像素值直接作为索引颜色的序号 根据索引颜色的序号就可以找到该像素的实际颜色。 当把索引图像读入计算机时，索引颜色将被存储到调色板中。 调色板是包含不同颜色的颜色表，每种颜色以红，绿，蓝三种颜色的组合来表示。调色板的单元个数是与图像的颜色数一致的。256色图像有256个索引颜色，相应的调色板就有256个单元。 BN GN RN N : : : ： B2 G2 R2 2 B1 G1 R1 1 B G R 索引值 数据区 像素的调色板索引值 2.7 图像文件格式 目前常用的图像格式有BMP、JPG、TIFF、GIF等，此外医学图像专用的格式还有DICOM、img等。不同的图像格式，其对数据和图像信息的存贮与表达方式均不相同 。 每一种图像文件均有一个文件头， 在文件头之后才是图像数据。 文件头的内容一般包括文件类型、文件制作者、制作时间、版本号、文件大小等内容。 图像文件的存储格式 BMP位图格式 最典型的应用是Windows的画笔; 应用广泛; 缺点：无损压缩，占用磁盘空间较大，多应用在单机上，不受网络欢迎。 文件头 BITMAPFILEHEADER 信息头 BITMAPINFOHEADER 调色板 RGBQUAD