图像信息处理期末重点

成像的基本原理

1.光圈与景深

景深(depth of field)：摄取有限距离的景物时，可在像面上构成清晰影像的物距范围。

光圈(aperture)越大，景深越小；光圈越小，景深越大。

2.数码相机成像基本过程

1)当使用数码相机拍摄景物时，景物反射的光线通过数码相机的镜头透射到CD上。

2)当CCD曝光后，光电二极管受到光线的激发而释放出电荷，生成感光元件的电信号。

3)CCD控制芯片利用感光元件中的控制信号线路对发光二极管产生的电流进行控制，由电流传输电

路输出，CCD会将一次成像产生的电信号收集起来，统一输出到放大器。

4)经过放大和滤波后的电信号被传送到ADC，由ADC将电信号（模拟信号）转换为数字信号，数值

的大小和电信号的强度与电压的高低成正比，这些数值其实也就是图像的数据。

5)此时这些图像数据还不能直接生成图像，还要输出到DSP（数字信号处理器）中，在DSP中，

将会对这些图像数据进行色彩校正、白平衡处理，并编码为数码相机所支持的图像格式、分辨率，然后才会被存储为图像文件。

6)当完成上述步骤后，图像文件就会被保存到存储器上,我们就可以欣赏了。

灰度图像和彩色图像表示

1.灰度图像和彩色图像如何表示

灰度图像：每个像素8位(0~255)；彩色图像：每个像素24位(RGB)。

色彩的物理意义以及色觉

1.加色和减色

加色：自身发光；减色：反射光。

2.加色和减色典型的颜色模型

CMY空间与RGB空间互补，也就是用

白色减去RGB空间中的某一颜色值就

等于同样颜色在CMY空间中的值

色彩空间的定义和转换

1.设备相关色彩空间与设备无关色彩空间

1)设备相关：RGB, CMY( Cyan, Magenta, Yellow), HSV(HIS)(H是色调，S是饱和度，V或I是亮度)。

2)设备无关：CIE,YUV(Y是亮度，U是R-Y，V是B-Y 色差)。

图像格式

1.常用图像格式

BMP, JPEG,TIFF, GIF, PNG…

Figure 1 run length coding

2.

表 3. Run length coding

In binary images, run length coding records only areas that belong to the object in the image; the area is then represented as a list of lists. Figure1

所示的编码为((11144)(214)(52355)).

二值化

1. 如何二值化灰度图像

二值图像的构建：通过对灰度图像阈值化操作，将图像的像素值进行重置，即

.

2. Threshold 设置策略（了解）

1) 基本思想：将二值化得到的二值图像视为两部分，一部分对应前景（Foreground ），另一部分对应

背景（Background ）。尝试找到一个合适的threshold 使得到的前景和背景的内部方差最小，而它们之间的方差则最大。最小的内部协方差意味着最大的外部（Between ）协方差。 2) 算法： Step 1: 确定原始图像中像素的最大值和最小值； Step 2: 最小值加1作为threshold 对原始图像进行二值化操作； Step 3: 根据对应关系确定前景和背景，分别计算当前threshold 下的内部协方差和外部协方差； Step 4: 回到Step 2直到达到像素最大值； Step 5：找到最大外部和最小内部协方差对应的threshold. 3) 改善：局部自适应操作

设定一个局部窗口，在整个图像上滑动该窗口； 对于每一窗口位置，确定针对该窗口的threshold 。

形态学

1. 包括哪几种操作？

腐蚀(erosion)、膨胀(dilation)、开运算(open)、闭运算(close)、击中击不中变换(HMT). 2.

3.

图像灰度变换 1. 直方图的定义

1) 灰度直方图是一类统计图形，它表示一幅图像中各个灰度等级的像素个数在像素总数中所占的比

重.

2) 彩色直方图是一类统计图形，它表示一幅图像中r,g,b 通道上各个灰度等级的像素个数在像素总数

中所占的比重。

2. 如何计算一幅灰度图像的直方图

设灰度等级范围为[0,L-1]，灰度直方图用下列离散函数来表示：

H(r k )=n k (其中，r k 为第k 级灰度，n k 是图像中具有灰度级r k 的像素数目，0≤k ≤L-1,0≤n k ≤n-1，n 为 图像总的像素数目).

3. 利用图像直方图可以做哪些事情（举例）

图像增强：直方图均衡化与匹配，通过直方图变换来增强图像； 压缩、分割；拼图效果。

4. 直方图均衡化的概念、如何计算（转换公式）？

概念：将原图像的非均匀分布的直方图通过变换函数T 修正为均匀分布的直方图，然后按均衡直方图修正原图像。

计算：0

()()r

s T r P r dr ==

⎰，0

1

k

k

i i

s n n ==

∑ 5. 直方图匹配的基本概念

概念：修改一幅图像的直方图，使得它与另一幅图像的直方图匹配或具有一种预先规定的函数形状。 目标：是突出我们感兴趣的灰度范围，使图像质量改善。 利用直方图均衡化操作，可以实现直方图匹配过程。

简单几何变换 1.

, y ’=xsin θ+ycos θ