第二章图像的基本概念
图像的基本概念与类型
数 字 图像 是连 续 图像 的一 种 近似 表示 ，通常 用 由 ３ 位 图 ． Ｂ （ｉ ｐ Ｆｌ 图 形 文 件 是 Ｗｉｄｗ ＭＰＢｔ — ｉ １ ｍａ ｅ ｎ ｏ ｓ采 用 的 图 采样 点 的值 所组 成 的矩 阵来 表示 【 ２ 】 ： 形文 件格 式 ．在 Ｗｉｄｗ 环境 下运 行 的所有 图像 处理 ｎｏｓ ｆ Ｏ０ （，） ｆ ｏ ） … 一 ｆ ０Ｘ —） （， １ （， １ 软件 都支 持 Ｂ ＭＰ图像文 件格 式 。Ｗｉｄ ｗ 系 统 内部各 ｎｏ ｓ ｆ１ ） （， ０ ｆ（ １ １ ） …一 ｆ １ 一 ） ， （， １ Ｘ
实 训效 果 四个 子 系统 构成 的一 个 标 准化 整体 。可 采用 作 负担 。也 培养 了学 生学 习兴 趣 ．锻炼 了学生 动手 能 在 频 数统计 法 、专 家经 验建 立 实训 项 目评 价指标 的标 准 力 ． 提高 学生 素质方 面起 到 了不 可估 量 的积 极作 用 ．
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篓 蓑 扶页 材诈 站 立规 布 两 毒配 堆 一的 知识 结 构 ， 得 职业 技 能 ， 强 职业 素 质 如 ： 范 安 全 麓 黯 素 动 曲 和硒 。 站 和 ， 与 职 畴埘 两 建 发 集 爱 王 扩 体 业 获 增 规
考接
弹静
操作能力 ； 团结 梅作 能 力 ； 自我 学 习能 力 ； 自我 展示 能 力； 相互 沟通 能力 ； 运用 知 识 技 能解 决 问题 的 能力 ： 创 新 的能力 等 。 师生 通 过 “ 中 教 ” “ 中 学 ” 自形 成 做 和 做 各
（） １图像 颜 色表 中 的红 ， ， 绿 蓝颜 色分 量不 全 相等 。 ｆ１ 能表 示 ２ ６中彩色 ， 要 ８位 空 间 ， ２只 ５ 需 图像颜 色
电子信息工程《数字图像处理》总复习题(第1-7章)(1)
二.选择题
1. 下面说法正确的是：（ B ）
A、基于像素的图像增强方法是一种线性灰度变换；
B、基于像素的图像增强方法是基于空间域的图像增强方法的一种；
C、基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图
像域的方法计算复杂较高；
D、基于频域的图像增强方法比基于空域的图像增强方法的增强效果好。
灰度图像是指每个像素的信息由一个量化后的灰度级来描述的数字图像，灰度图像中 不包含彩色信息。标准灰度图像中每个像素的灰度值是 0-255 之间的一个值，灰度级数为 256 级。
彩色图像是根据三原色成像原理来实现对自然界中的色彩描述的。红、绿、蓝这三种 基色的的灰度分别用 256 级表示，三基色之间不同的灰度组合可以形成不同的颜色。
4. 图像与灰度直方图间的对应关系是：（ B ）
A、 一一对应 B、 多对一
C、 一对多
D、 都不对
一幅图像只有一个灰度直方图与之对应；但是内容不同的图像，他们的直方图有可能一
样。
5. 下列算法中属于局部处理的是：（ D ）
A、 灰度线性变换 B、二值化 C、 傅立叶变换 D、 中值滤波
6. 一幅 256*256 的图像，若灰度级数为 16，则该图像的大小是：（ B ）
分析。 ⑤图像识别与理解：通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述后，将其所期望获
得的目标物进行提取，并且对所提取的目标物进行一定的定量分析。 2. 简述图像几何变换与图像变换的区别。
①图像的几何变换：改变图像的大小或形状。比如图像的平移、旋转、放大、缩小等，这 些方法在图像配准中使用较多。
②图像变换：通过数学映射的方法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进行 分析。比如傅里叶变换、小波变换等。 3. 简述数字图像处理的至少 4 种应用。
第二章数字图像基础
总结：
A、图像质量一般随N和k的增加而增加。在极少数情况 下对固定的N，减小k能改进质量。最有可能的原因是减小k 常能可增加图像的视觉反差。
B、对具有大量细节的图像只需很少的灰度级数就可较 好地表示。
C、N×k为常数的图像主观看起来可以有较大的差异。
（6）采样和量化的原则
当限定数字图像的大小时, 为了得到质量较好的图像，一
第三部分为调色板(Palette)，只是对那些需要调色板的位图文 件而言的。调色板实际上是一个数组， 共有biClrUsed个元素（如 果该值为零，则有2的biBitCount次方个元素）。数组中每个元素 的类型是一个RGBQUAD结构， 占4个字节，其定义如下：
typedef struct tagRGBQUAD{
DWORD DWORD
biClrUsed; //实际使用的颜色数，若该值为0，则使用的颜 色数为2的biBitCount次方种。
biClrImportant; //图像中重要的颜色数，若该值为0，则所 有的颜色都是重要的。
} BITMAPINFOHEADER;
其中，biCompression的有效值为BI_RGB、 BI_RLE8、 BI_RLE4、BI_BITFIELDS，这都是一些 Windows定义好的常量。由于RLE4和RLE8的压缩格式 用的不多，今后仅讨论biCompression的有效值为 BI_RGB，即不压缩的情况。
（2） BMP文件的数据存放是从下到上，从左到右的。也就 是说， 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， 左边第二个像素。依次类推， 最后得到的是最上面一行 的最右边的一个像素。
DIB（Device Independent Bitmap）图像格式是设备无关位图 文件，描述图像的能力基本与BMP相同，并且能运行于多种硬件 平台，只是文件较大。
函数与图像的基本概念与性质
函数与图像的基本概念与性质一、函数的概念与性质1.函数的定义：函数是两个非空数集A、B之间的对应关系，记作f：A→B。
2.函数的性质：（1）一一对应：对于集合A中的任意一个元素，在集合B中都有唯一的元素与之对应。
（2）自变量与因变量：在函数f中，集合A称为函数的定义域，集合B称为函数的值域。
对于定义域中的任意一个元素x，在值域中都有唯一的元素y与之对应，称为函数值。
（3）函数的单调性：若对于定义域中的任意两个元素x1、x2，当x1<x2时，都有f(x1)<f(x2)，则称函数f在定义域上为增函数；若对于定义域中的任意两个元素x1、x2，当x1<x2时，都有f(x1)>f(x2)，则称函数f在定义域上为减函数。
3.函数的分类：（1）线性函数：形如f(x)=ax+b（a、b为常数，a≠0）的函数。
（2）二次函数：形如f(x)=ax²+bx+c（a、b、c为常数，a≠0）的函数。
（3）分段函数：形如f(x)={g1(x), x∈D1}{g2(x), x∈D2}的函数，其中D1、D2为定义域的子集，且D1∩D2=∅。
二、图像的概念与性质1.函数图像的定义：函数图像是指在平面直角坐标系中，根据函数的定义，将函数的定义域内的每一个点（x, f(x)）连接起来形成的图形。
2.函数图像的性质：（1）单调性：增函数的图像呈上升趋势，减函数的图像呈下降趋势。
（2）奇偶性：若函数f(-x)=-f(x)，则称函数f为奇函数；若函数f(-x)=f(x)，则称函数f为偶函数。
奇函数的图像关于原点对称，偶函数的图像关于y轴对称。
（3）周期性：若函数f(x+T)=f(x)，则称函数f为周期函数，T为函数的周期。
周期函数的图像具有周期性。
（4）拐点：函数图像在拐点处，曲线的斜率发生改变。
三、函数与图像的关系1.函数与图像的相互转化：通过函数的解析式，可以在平面直角坐标系中绘制出函数的图像；同时，根据函数图像的形状，可以反推出函数的解析式。
图像的基本概念
学习了数字图象的表示与运算， 请思考：
要进行数字图象处理，通 常要经过哪几个步骤？
滤波
边缘 提取
图象 分割
轮廓 表示
物体 识别
图像的滤波处理
图象常被强度随机信号（也成为噪声）所 污染。一些常见的噪声有脉冲噪声、高斯噪声 等。对随机噪声的抑制，是图象预处理中的重 要方面，下面介绍几种抑制噪声的时域滤波器。 脉冲噪声：含有随机的白强度值（正脉冲）或黑 强度值（负脉冲）； 高斯噪声：含有亮度服从高斯或正态分布的噪声， 是许多传感器噪声的很好的模型
g ( x, y) e ( x, y) I ( x, y)
1
图象的点运算
直方图模型化
直方图模型化技术是指修正图象的直 方图，使重新组织后的具有一种期望的直 方图的形状。这对于展开具有偏的或者是 窄的直方图来说是非常有用的。
图A
图B 图 B
图C
图象的点运算
直方图模型化
一、直方图均衡化 直方图均衡是指将一个已知灰度分 布的图像经过一种变换，使之变成一幅具 有均匀灰度分布的新图像。
图象的代数运算
代数运算是指对两幅输入图象进行点对 点的加、减、乘或除运算而得到输出图 象的运算。对于相加和相乘的情形，可 能不止有两幅图像参加运算。在一般情 况下，输入图象之一可能为常数。然而， 加、减、乘、除一常数可按线性的点运 算来对待；当两幅输入图像完全相同时， 也如此。
图象代数运算的数学表达式
灰度直方图
２边界阈值选取 假设某图象的灰度直方图具有 二峰性， 则表明这个图象的较量的区域和较暗的区 域可以较好地分离，去这一点为阈值点， 可以得到好的２值处理的效果。
利用灰度直方图进行单阈值分割
图象的点运算
数字图像处理知识点总结
数字图像处理知识点总结第二章：数字图像处理的基本概念2.3 图像数字化数字化是将一幅画面转化成计算机能处理的数字图像的过程。
包括：采样和量化。
2.3.1、2.3.2采样与量化1.采样：将空间上连续的图像变换成离散点。
（采样间隔、采样孔径）2.量化：采样后的图像被分割成空间上离散的像素，但是灰度是连续的，量化就是将像素灰度转换成离散的整数值。
一幅数字图像中不同灰度值的个数称为灰度级。
二值图像是灰度级只有两级的。
（通常是0和1）存储一幅大小为M×N、灰度级数为G的图像所需的存储空间：（bit）2.3.3像素数、量化参数与数字化所得到的数字图像间的关系1.一般来说，采样间隔越大，所得图像像素数越少，空间分辨率低，质量差，严重时会出现国际棋盘效应。
采样间隔越小，所的图像像素数越多，空间分辨率高，图像质量好，但是数据量大。
2.量化等级越多，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，质量变差，但数据量小。
2.4 图像灰度直方图2.4.1定义灰度直方图是反映一幅图像中各灰度级像素出现的频率，反映灰度分布情况。
2.4.2性质（1）只能反映灰度分布，丢失像素位置信息（2）一幅图像对应唯一灰度直方图，反之不一定。
（3）一幅图像分成多个区域，多个区域的直方图之和是原图像的直方图。
2.4.3应用（1）判断图像量化是否恰当（2）确定图像二值化的阈值（3）物体部分灰度值比其他部分灰度值大的时候可以统计图像中物体面积。
（4）计算图像信息量（熵）2.5图像处理算法的形式2.5.1基本功能形式（1）单幅->单幅（2）多幅->单幅（3）多幅/单幅->数字或符号2.5.2图像处理的几种具体算法形式（1）局部处理（邻域，如4-邻域，8-邻域）（移动平均平滑法、空间域锐化等）（2）迭代处理反复对图像进行某种运算直到满足给定条件。
（3）跟踪处理选择满足适当条件的像素作为起始像素，检查输入图像和已得到的输出结果，求出下一步应该处理的像素。
数字图像处理 贾永红
第二章基本概念贾永红武汉大学第二章讲解内容1. 图像数字化概念、数字化参数对图像质量的影响、数字化器性能评价2. 图像灰度直方图的基本概念、计算、性质及其应用3.数字图像处理算法形式与数据结构4.图像图像文件格式与特征重点：图像数字化、图像灰度直方图和图像文件BMP格式难点：图像数字化、直方图应用、图像分层结构数据教学法：灵活应用示例法、启发式、提问法等目的：1. 熟悉本章基本概念和图像处理算法形式，了解图像的特征；2.重点掌握图像数字化图像灰度直方图的基本概念及应用、2.2 成象模型3-D客观场景到2-D成像平面的中心投影。
物方点空间坐标与对应的像方点坐标满足几何透视变换关系（共线条件）。
f(x，y)---理想成像面坐标点（x，y）的亮度i(x，y)---照度分量r(x，y)---反射分量，则f(x，y)＝i(x，y)×r(x，y)其中：0< i(x，y)< ∞ ，0 <r(x ，y)<12.3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。
模拟图像数字图像正方形点阵具体来说，就是把一幅图画分割成如图2.3.1所示的一个个小区域（像元或像素），并将各小区域灰度用整数来表示，形成一幅点阵式的数字图像。
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。
2.3.1采样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。
当对图像进行实际的抽样时，怎样选择各抽样点的间隔是个非常重要的问题。
关于这一点，图像包含何种程度的细微的浓淡变化，取决于希望忠实反映图像的程度。
不同形状的采样孔径2.3.2量化经采样图像被分割成空间上离散的像素，但其灰度是连续的，还不能用计算机进行处理。
将像素灰度转换成离散的整数值的过程叫量化。
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）。
一幅数字图像中不同灰度级的个数称为灰度级数，用G表示。
photoshop基础学习教程教案初学者入门
Photoshop基础学习教程教案PPT 初学者入门第一章：Photoshop概述1.1 课程目标：了解Photoshop的基本概念、界面组成和基本操作。
1.2 教学内容：1.2.1 Photoshop的定义和发展历程1.2.2 Photoshop的界面组成1.2.3 图像的基本概念和基本操作1.3 教学方法：讲解、演示、实践。
1.4 教学资源：PPT、Photoshop软件。
第二章：图像编辑2.1 课程目标：掌握图像的基本编辑技巧，包括裁剪、旋转、变换等。
2.2 教学内容：2.2.1 图像的裁剪和选择2.2.2 图像的旋转和翻转2.2.3 图像的变形和变换2.3 教学方法：讲解、演示、实践。
2.4 教学资源：PPT、Photoshop软件。
第三章：图层的基本操作3.1 课程目标：熟悉图层的概念，掌握图层的基本操作方法。
3.2 教学内容：3.2.1 图层的概念和作用3.2.2 图层的创建、删除和隐藏3.2.3 图层的复制、粘贴和合并3.3 教学方法：讲解、演示、实践。
3.4 教学资源：PPT、Photoshop软件。
第四章：调整图像色彩4.1 课程目标：学会使用Photoshop调整图像的色彩，包括亮度、对比度、饱和度等。
4.2 教学内容：4.2.1 色彩调整的基本概念4.2.2 调整图像的亮度和对比度4.2.3 调整图像的饱和度和色相4.3 教学方法：讲解、演示、实践。
4.4 教学资源：PPT、Photoshop软件。
第五章：选择工具的使用5.1 课程目标：熟悉选择工具的概念和功能，掌握选择工具的基本操作方法。
5.2 教学内容：5.2.1 选择工具的概念和作用5.2.2 矩形选框工具、套索工具和魔术棒工具的使用5.2.3 快速选择工具和移动工具的使用5.3 教学方法：讲解、演示、实践。
5.4 教学资源：PPT、Photoshop软件。
第六章：修饰工具的使用6.1 课程目标：学习使用Photoshop的修饰工具，对图像进行细节修饰和美容处理。
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2.3 灰度直方图
２. 边界阈值选取
假设某图象的灰度直方图具有 二峰 性，则表明这个图象的较亮的区域和较暗 的区域可以较好地分离，去这一点为阈值 点，可以得到好的２值处理的效果。
作 业（共2题）
1. 我们知道，要构成一幅数字图像需要采样 和量化，如果采样和量化都充分细的话，就 可以得到好的画质。但是数据量也就变得很 大。问当数据量设为一个定值时，在什么时 候将采样优先考虑？什么情况下将量化优先 考虑？为什么？
2.1 图像的数字化
2. 与采样相关的分辨率的概念
分辨率：是指映射到图像平面上的单 个像素的景物元素的尺寸。
单位：像素/英寸，像素/厘米 或者是指要精确测量和再现一定尺寸的
图像所必需的像素个数。 单位：像素*像素
2.1 图像的数字化
3．量化
是将各个像素所含的明暗信息离散化后，用数 字来表示称为图像的量化，一般的量化值用整数来 表示。充分考虑到人眼的识别能力之后，目前非特 殊用途的图像均为8bit量化，即用0~255描述“黑~ 白”。 在3bit以下的量化，会出现伪轮廓现象。
第二章 图像的基本概念
2.1 图像的数字化
所谓的图像数字化是指将模 拟图像经过离散化之后，得到用 数字表示的图像。
2.1 图像的数字化
1．采样
是将在空间上连续的图像转换成离散 的采样点（即像素）集的操作。由于图像 是二维分布的信息，所以采样是在x轴和y 轴两个方向上进行。
采样时的注意点是：采样间隔的选取。 采样间隔取得不合适除了画面出现马赛克 之外，还会发生频率的混叠现象（P34）。
123456 5 4 5 6 2 14
灰度直方图
2.3 灰度直方图
二、直方图的性质
１．所有的空间信息全部丢失。 ２．每一灰度级的像素个数可直接
得到。
2.3 灰度直方图
三、直方图ห้องสมุดไป่ตู้用途
1 . 数字化参数
直方图给出了一个简单可见的指示，用 来判断一幅图象是否合理的利用了全部被允 许的灰度级范围。一般一幅图应该利用全部 或几乎全部可能的灰度级，否则等于增加了 量化间隔。丢失的信息将不能恢复。
1 0 0 I = 0 0 1
1 1 0
2.2 数字图像的描述
2．灰度图像 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。
0 150 200 I = 120 50 180
250 220 100
灰度图像描述示例
2.2 数字图像的描述
3．彩色图像
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RBG是 由不同的灰度级来描述的。
255 240 240
R = 255 0
80
255 0 0
0 160 80 G = 255 255 160
0 255 0
0 80 160
B
=
0
0 240
255 255 255
2. 3 灰度直方图
在数字图像处理中，灰度直方 图是最简单且最有用的工具，可以 说，对图像的分析与观察直到形成 一个有效的处理方法，都离不开直 方图。
作业
2. 在图像量化中，有非均匀量化技术。当 灰度级的级低的时候用它比较有效。但是 为什么在灰度级级数高时几乎不用？
采样间隔效果示意图
返回
黑白图象
返回
灰度图象
返回
彩色图像
返回
彩色图的灰度直方图
返回
灰度图的灰度直方图
返回
灰度图具有二峰性
返回
具有二峰性的灰度图的2值化
返回
灰度分布效果比较示意图
返回
均匀量化效果示意图
返回
非均匀量化效果示意图
返回
低bit量化的伪轮廓现象示意图
返回
2. 3 灰度直方图
一、灰度直方图的定义
灰度直方图是灰度级的函数，描 述的是图像中该灰度级的像素个数。 即：横坐标表示灰度级，纵坐标表示 图像中该灰度级出现的个数。
2. 3 灰度直方图
1 2 3 45 6 6 4 3 22 1 1 6 6 46 6 3 4 5 66 6 1 4 6 62 3 1 3 6 46 6
2.1 图像的数字化
4．量化技术
量化可分为均匀量化和非均匀量 化。均匀量化是简单地在灰度范围内 等间隔量化。非均匀量化是对像素出 现频度少的部分量化间隔取大，而对 频度大的量化间隔取小。
2.2 数字图像的描述
1. 黑白图像 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。