图像的数字化与显示
图像数字化的流程的三个步骤
图像数字化的流程的三个步骤Digitalization of images involves a series of steps to convert physical photographs or documents into digital format. The three main steps in the process are scanning, digitizing, and storage. First, the physical image is scanned using a digital scanner to create a digital copy. This involves using a light source, sensors, and optical elements to capture the image and convert it into digital data.图像数字化涉及一系列步骤，将实体照片或文档转换为数字格式。
该过程的三个主要步骤是扫描、数字化和存储。
首先，使用数字扫描仪扫描物理图像，以创建数字副本。
这涉及使用光源、传感器和光学元件来捕捉图像并将其转换为数字数据。
The next step in the image digitization process is digitizing, which involves the conversion of the scanned image into a digital file format such as JPEG, PNG, or TIFF. This process typically involves using software to enhance the image quality, adjust the color balance, and remove any imperfections introduced during the scanning process.图像数字化过程的下一步是数字化，涉及将扫描的图像转换为数字文件格式，如JPEG、PNG或TIFF。
《图像的数字化》说课稿
说 重 点 、难 点
重点：理解图像编码的基本方式和了解图像数字化过程
难点：图像色彩深度与颜色数之间的关系
说教法与学法
讲授法、分组教学法、自主探究
分组教学
讲授法
多媒体展示
自主探究
说教学策略
解决问题的策略 避免平铺直叙地讲解，将深奥、 抽象的知识溶解在贯穿课堂的 学生对纯理论的内容不感 实 践 活 动 中 ， 以 Excel 表 格 的 兴趣 “图像编码”让学生从理论和 实践的相互交融中深切感受知 识的魅力。 将 excel 表格作为研究对象，并 图像色彩一般较复杂，研 制作模型图作为教具。使复杂 究起来比较麻烦 抽象的问题简单化、具体化。
说 教 学 过 程----总 结 展 望
总结：
1.回顾这节课，我们了解了图像数字化的过程、通过体验探索了图像编码 的基本方式、通过计算比较了解了图像数据量的计算方法并且了解到文件大小
与分辨率、色彩深度还有编码方式都有关系。
2.归纳梳理图像数字化过程，理解图像数字化是各类图像处理的基础。 3.利用电子教室的在线考试功能，提供课堂自测，要求学生3分钟完成并 查看结果。
学生真正体会到计算机是如何具体地表示与存储图像的。在整个
教学中，在汉字编码知识了解的基础上，后续还有音频、视频等 多媒体信息的数字化的学习，因此，起到承前启后的作用，对编 码思想与编码方式的理解进行巩固和加深，并为音视频编码的理 解打下基础，这对于后面要学习音频和视频的数字化可以起到知 识迁移的作用。
意在计算机课上去理解与记忆。
说教学目标
1、知识与技能目标 （1）理解图像编码的基本方式
（2）理解图像颜色数与色彩深度之间的关系
（3）了解图像数字化过程 （4）能够计算图像数据量的大小 （5）知道压缩编码的思想 2、过程与方法 （1）体验不同颜色图案的编码过程，发现问题、分析问题，解决问题 （2）通过彩色图像的编码任务，分析解决问题的条件，以计算机的身份思考图像数字化过程。 （3）通过具体图像的计算，并且通过具体数据的对比，发现问题，分析疑惑，最终得出结论。 3、情感态度价值观 （1）在探究实验中，培养勇于实践，严谨实施的科学态度。 （2）逐步养成勤于思考，自主解决问题的习惯
第2课图像编码课件(共12张PPT)四下信息科技浙教版2023
一、认识数Байду номын сангаас图像
小知识：
像素是组成数字图像的最小单位，通常用于衡量图像的清晰度。如数字图 像的分辨率1200×900，表示水平方向有1200个像素，垂直方向有900个像素， 一共有1080000个像素。一般情况下，像素越多，图像越清晰，细节越丰富。
二、图像数字化
图像数字化过程
三、数字图像的应用
思考：数字图像越来越普及，一般都有哪些地方用到？ 航空航天 生物医学 工业工程 文化艺术
三、数字图像的应用
航空航天
生物医学
四、拓展
数字图像可以分为矢量图和位图。 矢量图不会因缩放而失真，任意放大都不会影响其清晰度； 位图放大时，可能会出现模糊或失真的现象。
五、练习
假设用“0”代表白色方格、“1”代表黑色方格，请根据左图在 右图中填写对应的编码。
谢谢聆听
数字图像分辨率 1200×900
数字图像分辨率 400×300
二、图像数字化
图像数字化： 相机、手机等数字设备将采集到的画面转化成计算机能处理的
数字图像的过程。在数字图像文件中，每个像素都由二进制数表示。
二进制： 二进制只有两个基本符号“0”和“1”，采用逢二进一的进位
规则。如十进制的10表示的数值是10，二进制的10表示的数值是2。
第2课 图像编码
浙摄版2023版 四年级下册
学习目标
1.数字图像的认识 2.图像数字化的过程 3.数字图像的应用
复习引入
数字化：将复杂多样的信息转化为计算机可以识别并处理的数据的过程。 数字图像：按照一定规则编码生成的图像文件，计算机才能处理。
一、认识数字图像
数字图像处理第2章图像数字化
续图像的频谱与它的平移复制品重叠。
的高频分量混入到它的中频或低频部分，这种现象称为
混叠。在这种情况下，由函数的采样值重建的图像将产生失真。如图 2-1-4 所示，由于采样间隔不满足
奈奎斯特条件，采样图像的频谱在阴影区及其附近产生了混叠。当我们用图示的低通滤波器
取
出
重建图像时，将会带来两个问题：
(1) 图像信号损失了一部分高频分量，致使图像变得模糊。
像，但需要付出更大的存储空间作为代价。
连续图像
在二维空间域里进行采样时，常用的方法是对
进行均匀采样。取得各点的亮
度值，构成一个离散的函数 函数来表示，即
。若是彩色图像，则以三基色 R、G、B 的亮度作为分量的三维向量
1
相应的离散向量函数用(1.1.7)表示。
图 2-1-2 采样示意图(2) 评价连续图像经过采样获得数字图像的效果，采用如下一些参数。 图像分辨率是指采样所获得图像的总像素。例如，640×480 图像的总像素数为 307 200 个。在购买 具有这种分辨率的数码相机时，产品性能介绍上会给出 30 万像素分辨率这一参数。 采样密度是指在图像上单位长度所包含的采样点数。采样密度的倒数就是像素间距。 采样频率是指一秒钟内采样的次数。它反映了采样点之间的间隔大小。采样频率越高，丢失的信息 越少，采样后获得的样本更细腻逼真，图像的质量更好，但要求的存储量也就更大。 扫描分辨率表示一台扫描仪输入图像的细微程度。它指每英寸扫描所得到的点，单位是 dpi (dot per inch)。数值越大，表示被扫描的图像转化为数字化图像越逼真，扫描仪质量也越好。无论采用哪种评价 参数，实际上在进行采样时，采样点间隔的选取是一个非常重要的参数。
(a) 中央上升型
(b) 中央平稳型
图像数字化
图像数字化是计算机图像处理之前的基本步骤，目的是把真实的图像转变成计算机能够接受的存储格式。
数字化过程分为采样与量化处理两个步骤，采样的实质就是要用多少点来描述一张图像，比如，一幅640×480的图像，就表示这幅图像是由307200个点所组成。
量化是指要使用多大范围的数值，来表示图像采样之后的每一个点。
这个数值范围包括了图像上所能使用的颜色总数，例如，以4个bits存储一个点，就表示图像只能有16种颜色，数值范围越大，表示图像可以拥有越多的颜色，自然可以产生更为细致的图像效果。
量化的结果是图像能够容纳的颜色总数。
两者的基本问题都是视觉效果与存储空间的取舍问题。
一个图像是如何数字化的呢？不妨从一张玩具鸭子图片说起。
首先要把图片打格子分成若干小块，每块用一个数字来表示一种颜色。
如果图像是纯黑白两色的，那每块只用1或0表示即可。
若图像是16色的，每块用4位二进数表示，因为2^4=16，即4位二进制有16种组合，每种组合表示一种颜色就行了。
真彩色位图的每个小块，都是由不同等级的红绿蓝三种色彩组合的，如图所示，每种颜色有2^8个等级，所以共有2^24种颜色，因此每小块需要24位二进制数来表示。
可见，数字图像越艳丽，则需要记录的二进制数就越多越长。
除此之外，打的格子越密，则一副图的总数据量就越大，此例中鸭子图片分成了11×14=154块，按真彩色位图来计算，则总数据量为154×24=3696比特。
这些小格子显然是太大了，不能表现图片的细节，实际中的格子要密得多，例如1024×768，这是大家都熟悉的显示分辩率。
看这张滑雪图，人体的色彩变化比较大，而天空和雪的色彩却非常单调，可以想象，代表每个小格颜色的数值也应该非常接近，图右下的原始数据是8个相邻格子的色彩数据，由于两个相邻格子的数据差异很小，所以可以用第一个格式数据当作第二个格子数据的预测值，经实际测量后，把真实值与预测值的差值求出来，并用这个差值来表示第二个格子的色彩。
数字图像处理知识点总结
数字图像处理知识点总结第一章导论1.图像：对客观对象的一种相似性的生动性的描述或写真.2.图像分类：按可见性（可见图像、不可见图像），按波段数（单波段、多波段、超波段），按空间坐标和亮度的连续性（模拟和数字)。
3.图像处理：对图像进行一系列操作，以到达预期目的的技术。
4.图像处理三个层次:狭义图像处理、图像分析和图像理解。
5.图像处理五个模块：采集、显示、存储、通信、处理和分析。
第二章数字图像处理的基本概念6.模拟图像的表示：f（x，y)＝i（x,y)×r(x，y），照度分量0< i（x,y）< ∞ ，反射分量0 <r（x,y）〈1.7.图像数字化:将一幅画面转化成计算机能处理的形式——数字图像的过程。
它包括采样和量化两个过程。
像素的位置和灰度就是像素的属性。
8.将空间上连续的图像变换成离散点的操作称为采样。
采样间隔和采样孔径的大小是两个很重要的参数。
采样方式：有缝、无缝和重叠。
9.将像素灰度转换成离散的整数值的过程叫量化。
10.表示像素明暗程度的整数称为像素的灰度级（或灰度值或灰度）。
11.数字图像根据灰度级数的差异可分为:黑白图像、灰度图像和彩色图像。
12.采样间隔对图像质量的影响：一般来说，采样间隔越大，所得图像像素数越少，空间分辨率低，质量差,严重时出现像素呈块状的国际棋盘效应；采样间隔越小，所得图像像素数越多，空间分辨率高，图像质量好，但数据量大。
13.量化等级对图像质量的影响：量化等级越多，所得图像层次越丰富，灰度分辨率高，图像质量好，但数据量大;量化等级越少,图像层次欠丰富，灰度分辨率低，会出现假轮廓现象,图像质量变差，但数据量小.但在极少数情况下对固定图像大小时，减少灰度级能改善质量，产生这种情况的最可能原因是减少灰度级一般会增加图像的对比度。
例如对细节比较丰富的图像数字化.14.数字化器组成：1)采样孔:保证单独观测特定的像素而不受其它部分的影响。
2)图像扫描机构：使采样孔按预先确定的方式在图像上移动。
《数字图像处理》习题参考答案与解析
《数字图像处理》习题参考答案第1 章概述1.1 连续图像和数字图像如何相互转换？答：数字图像将图像看成是许多大小相同、形状一致的像素组成。
这样，数字图像可以用二维矩阵表示。
将自然界的图像通过光学系统成像并由电子器件或系统转化为模拟图像（连续图像）信号，再由模拟/数字转化器（ADC）得到原始的数字图像信号。
图像的数字化包括离散和量化两个主要步骤。
在空间将连续坐标过程称为离散化，而进一步将图像的幅度值（可能是灰度或色彩）整数化的过程称为量化。
1.2 采用数字图像处理有何优点？答：数字图像处理与光学等模拟方式相比具有以下鲜明的特点：1．具有数字信号处理技术共有的特点。
（1）处理精度高。
（2）重现性能好。
（3）灵活性高。
2．数字图像处理后的图像是供人观察和评价的，也可能作为机器视觉的预处理结果。
3．数字图像处理技术适用面宽。
4．数字图像处理技术综合性强。
1.3 数字图像处理主要包括哪些研究内容？答：图像处理的任务是将客观世界的景象进行获取并转化为数字图像、进行增强、变换、编码、恢复、重建、编码和压缩、分割等处理，它将一幅图像转化为另一幅具有新的意义的图像。
1.4 讨论数字图像处理系统的组成。
列举你熟悉的图像处理系统并分析它们的组成和功能。
答：如图1.8，数字图像处理系统是应用计算机或专用数字设备对图像信息进行处理的信息系统。
图像处理系统包括图像处理硬件和图像处理软件。
图像处理硬件主要由图像输入设备、图像运算处理设备（微计算机）、图像存储器、图像输出设备等组成。
软件系统包括操作系统、控制软件及应用软件等。
图1.8 数字图像处理系统结构图11.5 常见的数字图像处理开发工具有哪些？各有什么特点？答．目前图像处理系统开发的主流工具为 Visual C++（面向对象可视化集成工具）和 MATLAB 的图像处理工具箱（Image Processing Tool box）。
两种开发工具各有所长且有相互间的软件接口。
数字图像处理 第2章 图像的数字化与显示
（2.20）
2.3.3 空间与灰 度级分辨率
对一幅图像，当量化级数Q一定 时，采样点数 M×N 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，图像越小，图 上的块状效应就逐渐明显。
图像的采样与数字图像的质量
图像的量化与数字图像的质量
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，图像出现假轮廓。
2.2 图像场取样
2.2.1 取样和量化的基本概念
数字化包括取样和量化两个过程 ：
取样(sampling)：对空间连续坐标(x, y)的 离散化 量化(quantization)：幅值 f (x, y)的离散化
（a）连续图像
（b）数字化结果
图2.1 图像的数字化过程
(a)
(b)
图2.2 采样网格 (a) 正方形网格; (b) 正六角形网格
截止频率。
u U c , v Vc u U c , v Vc
（2.8）
其中 U c , Vc 对应于空间位移变量x和y的最高
则当采样周期
x, y满足
（2.9）
1 u s 2U c x 1 vs 2Vc y
此时，通过采样信号 f ( mx, ny ) 能唯一地恢 复或重构出原图像信号f (x,y)。该条件称为 Nyquist采样定理。
• 2.3.1
•
标量量化
标量量化：将数值逐个量化 。 例：假设抽样信号的范围是0~5 V，将它分为8等
分，这样就有8个量化电平，分别是5/8 V，10/8 V，15/8 V，…，35/8 V。 对每一个采样将它量化为离它最近的电平。 在量化后，为了能在数字信号处理系统中处理 二进制码，还必须经过编码操作。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4、各种遥感图像获取设备
❖遥感中常用的图像获取设备有光学摄影设 备， 如摄像机、 多光谱像机等； 红外摄 影设备，如红外辐射计、 红外摄像仪、 多通道红外扫描仪、 多光谱扫描仪 （MSS）；微波设备，如微波辐射计、 侧 视雷达、 真空孔径雷达、 合成孔径雷达 （SAR）。
❖CCD排列成横行，每一个单元对应着一行里 的一个像素，CCD将光学信号转换为相应的 电信号，即模拟信号（电压），同时量化 出像素的灰暗程度，这些信号最终通过A/D 转换器转化为计算机所能识别的数字信号， 然后经不同的接口，EPP、USB或SCSI输送 到计算机。整个扫描过程涉及到光学、机 械、电子等不同方面，任何一个部件的设 计都会影响到最终的数字化结果。不同级 别的扫描仪的构造基本一样，但所使用的 部件及技术却大不相同。
❖ 数码摄像机的核心部件是光电转换装置，也称为 固态阵。目前大多数感光基元多为电荷藕合器件 CCD（Charge Coupled Device），使用一种高感 光度的半导体材料制成，是位于数字摄像机后部 的一块集成电路板上的感光二极管阵列，该阵列 通常由对应于六十五万到一百多万个像素的感光 二极管组成，具体情况视摄像机的分辨率而定。 能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换 成数字信号。一个视频的每一帧只用到阵列的一 部分。对于各帧来说，是由红、绿、蓝三种镜头 来确定各个二极管记录何种色光。
❖ 数码摄像机的镜头由多片镜片组成，材质则分为 玻璃与塑料两类。如果数码摄像机镜头以玻璃为 材料。从右至左镜头组件依次由透镜、电子快门、 透镜组1、透镜组2以及CCD组成，拍摄的影像就是 沿着这条光路投射在CCD上成像的。如图2-3所示。 组件中的焦距调节系统和快门系统由透镜组1和电 子快门构成，二者连接在一起。在电机的带动下， 透镜组1和电子快门可以前后移动，进行焦距调节， 从而获得最清晰的图像，由电子快门控制曝光。 多组透镜用来完成光学成像，而最后的CCD把光信 号转换为电信号.
扫描仪光源为长条形，并沿y方向扫过整个原稿；
照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝
隙，形成沿x方向的光带，根据稿件不同地方亮暗
程度的不同，形成强弱不等的反射光线，然后通 过一系列反射镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜， 经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色 光带分别照在镜头另一端的电荷藕合器（CCD）上，
❖ 扫描仪是将各种形式的图像信息（如照片、文本页面、图 纸、美术图画、照相底片、菲林软片，甚至纺织品、标牌 面板、印制板样品等三维对象）输入计算机的重要工具， 特点是精度和分辨率高。目前，1200DPI（Dot Per Inch） 以上精度的扫描仪很常见。而且扫描仪的成本很低，一台 平板式扫描仪的价格在千元左右。由于扫描仪良好的精度 和低廉的价格，已成为当今应用最为广泛的图像数字化设 备。但是用扫描仪获取图像信息速度较慢，不能实现实时 输入。扫描仪外形如图2-5所示。
❖ 1、数码摄像机 ❖数码摄像机（Digital Video），译成中文就是
“数字视频”的意思。如图2-2所示。
❖ 数码摄像机是目前使用最广泛的图像获取设备。 其工作原理为：数码摄像机的镜头聚焦来自摄像 对象的光线。经过聚焦的光线照射到电荷藕合器 件上，光能被转换成相应的电荷。电流顺序通过 A/D转换器后，被转换成一系列的数字信号。该数 字信号随后又送到编码解码器，编码解码器利用 压缩算法压缩各帧的比特数，但不丢失任何可视 信息。压缩值被写入磁带中多条磁轨中的一条上， 组成了完整的视频。其他磁轨包括音频、时间记 录和帧数等等，由于每一帧是分别压缩的，所以 它可被用作一个单独的快照。
❖扫描仪内部基本组成部件是光源、光学透 镜、感光元件，还有一个或多个的模拟-数 字转换电路。从最基本的原理讲，扫描仪 是把模拟数据转化为数字数据的图像输入 设备。
❖ 从上图扫描仪的工作过程来看，首先将欲扫描的 原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上；然后启动 扫描仪驱动程序后，灯管发出光线，照射到扫描 仪玻璃板上的反射稿件上，为了均匀照亮稿件，
❖数码摄像机的优点是体积小巧、 速度快、 成本低、灵敏度高，适用于作为实时图像 输入设备。缺点是灰度层次较差、非线性 失真较大、有黑斑效应，在使用中需要校 正。目前，CCD摄像机可达1920×1035的高 分辨率，快门速度可达10-4s。
2、数码照相机
❖数码照相机（Digital Camera，简称数码相机） 也叫数字相机，是传统照相技术与数字图像处理 技术相结合的产物。与普通照相机在胶卷上靠溴 化银的化学变化来记录图像的原理不同，它是由 光学镜头、CCD器件、A/D、MPU（微处理器）、 内置存储器、LCD（液晶显示器）、PC卡（可移 动存储器）和接口（计算机接口、电视机接口） 等部分组成。核心部件是CCD图像传感器，主流 机型分辨率已在400万像素以上。感光器件是CCD 阵列。CCD可以对亮度进行分级，但并不能识别 颜色。为此，数码照相机应用红、绿、蓝三个彩 色滤镜，当光线从红、 绿、 蓝滤镜中穿过时， 就可以得到每种色光的反应值，再通过软件对得 到的数据进行处理，从而确定每一个像素点的颜 色。
第2章 图像的数字化与显示
❖图像是人类获取和交换信息的主要来源。 图像处理的任务是将客观世界的景象进行 获取并转化为数字图像，进行增强、编码、 恢复和压缩等处理，将一幅原始图像 图像的输入
❖ 图像的输入主要是通过图像输入设备，图像输入 设备完成将模拟光学图像转换成模拟电图像的过 程，数字化图像输入设备进一步将模拟电图像进 行数字化以便于进行介质存储和计算机处理。根 据不同的需求，图像输入设备主要有数码摄像机、 数码照相机、扫描仪和各种遥感图像获取设备 （如红外摄影设备、微波设备）等。
❖ CCD生成的数字图像被传送到照相机的一块内部芯 片上。该芯片负责把图像转换成相机内部的存储 格式(通常为JPEG格式)。最后，把生成的图像保 存在存储卡中。再通过USB接口与计算机相连，将 拍摄的图像下载到计算机中，以便处理或插到文 档／Web页面中，或用彩色打印机输出。如图2-4 所示 .
3、扫描仪