第5章图像信号数字化
印刷图像处理教案综述
西安理工大学教课设计（首页）学院：印刷包装工程学院系：印刷工程技术系课程名称印刷图像办理课程代码总学时： 40 学时学分授课： 32 学时课程类型必修课（√）校级任选课（）院级任选课（）学位课（）上机：8 学时实验：学时授课专业印刷技术授课班级印07级任课教师赵金娟职称授课老师教课目标：本课程系统地叙述了数字图像的基本理论和数字图像的基本办理方法，并牢牢环绕印刷图像的办理，叙述图像的数字化过程中参数的设置，图像的阶调层次校订原理和校订方法，图像的色彩模式及其合用的场合，色彩校订的原理和方法，图像输出时印刷工艺参数的设置。
经过这些内容的解说，使得学生在印前图像办理时，能够依据图像自己的特色和所使用的印刷工艺，对教课目标图像进行相应的办理。
教课要求：和要求认识印刷图像的发展史；数字图像的基本观点、分类、表示方式；图像的数字化、印刷图像的分辨率的选择；图像的色彩模式、图像的格式；掌握常用的图像增强方法；认识图像的二值化方法及常用的加网算法；掌握图像的几何变换方法及插值算法；掌握photoshop中图像的校订方法及印刷图像办理时参数的正确设置方法。
要点：图像的数字化；印刷图像办理流程；图像的增强方法（直接灰度变换、教课要点、直方图平衡、光滑、锐化）、插值技术。
难点难点：采样定律、空间域滤波办理、频域滤波办理、直方图平衡算法。
教材：1、《数字加网技术》，姚海根，印刷工业第一版社，2000参照书：教材和参1、《彩色数字印前技术-平面设计进阶》，顾桓，印刷工业第一版社，2000考书2、《图像工程》，上册，章毓晋，清华大学第一版社，20003、《adobe photosh标准培训教材》，adobe企业北京代劳处主编，人民邮电第一版社20014、《电脑平面设计及印前图文办理500问》，刘武辉，北京希望电子第一版社西安理工大学教课设计（章节备课）学时：2学时章节第一章概括认识印刷的基本流程；认识印刷成品的页面基本组成因素；教课目标认识数字图像的观点；和要求认识印刷图像办理的内容；要点：数字图像的基本观点；数字图像办理的目的；要点、难点印刷图像办理的目的；印刷图象办理的内容；教课内容：1.图像的观点2.数字图像的观点3.数字图像的发展教课进度4.印刷图像办理与数字图像办理的关系（含章节5.印刷图像办理的历史教课内容、6.印刷图像办理的内容学时分派、7.印刷图像办理系统教课方法、8.印刷图像办理的设施协助手段）教课方法：叙述为主，理论联合实质协助手段：多媒体课件1.什么叫数字图像？数字图像与图形的差别？本章思虑2印刷图像办理经过哪几个发展阶段？题3.印刷图像办理包含哪些内容？4.印刷图像办理与一般的数字图像办理有何差别？主要参照资料备注西安理工大学教课设计（章节备课）学时：4学时第二章印刷图像办理的色彩学基础章节目的：掌握印刷图像办理中如何保证获得正确的颜色要求：1、掌握色光加色法以及色料减色法；教课目标2、掌握CMYK模式的图像中黑版的作用；和要求3、掌握印刷流程中图像采纳适合的模式保证正确的输出4、认识色彩管理的原理；5、掌握色彩管理参数的正确设置方法要点：图像的模式；印刷图像办理中色彩管理参数的设置要点、难点难点：色彩管理参数的设置教课内容：颜色空间图像的色彩模式教课进度图像各色彩模式的用途（含章节图像色彩管理的原理教课内容、图像在不一样色域的变换方式教课方法：以叙述为主学时分派、教课方法、协助手段：photoshop软件演示说明原理协助手段）本章思虑题1. 哪些图像模式对应印刷输出？2. 图像在不一样的印前阶段应当采纳哪些色彩模式？3. 设施的特色文件在图像办理中如何使用？主要参照色彩管理刘浩学等，电子工业第一版社2005 资料备注学时：2学时章节第三章图像的数字化目的：理解模拟信号变换成数字信号的方法，在图像数字化过程中设置正确教课目标的数字化参数和要求要求：掌握模拟图像的数字化方法；掌握分辨率的选择方法；掌握量化等级选择方法；要点、难点要点：数字化参数难点：数字图像分辨率确实定教课内容：教课进度（含章节教课内容、学时分派、教课方法、协助手段）1. 一维模拟信号的数字化2. 图像的数字化3. 图像数字化参数确实定4. 图像大小的计算5. 数码照片的分辨率确实定6. 数字化设施的参数教课方法：以叙述为主协助手段：多媒体图片演示配合黑板推导本章思虑题1. 设施的动向范围指的是什么？2. 图像、文字、图形扫描应当如何选择扫描参数？3. 图像的扫描精度由什么来确立？主要参照资料1．《数字加网技术》，姚海根，印刷工业第一版社，20002. 《数字印前技术》，高晶、张晓晖、李艳译，电子工业第一版社，2001备注学时：4学时章节第四章4.1 数字图像办理基础教课目标和要求目的：理解数字图像办理的算法分类要求：掌握数字图像的点办理算法；掌握数字图像的模板办理算法；认识数字图像的统计算法；要点、难点要点：数字图像的点办理算法与模板办理算法难点：数字图像的模板办理教课内容：教课进度（含章节教课内容、学时分派、教课方法、协助手段）1. 数字图像办理的目的2. 数字图像办理算法的分类3. 数字图像的点办理算法4. 数字图像办理的模板5. 模板的分类6. 不一样的模板办理的合用处合教课方法：以叙述为主协助手段：多媒体图片演示配合黑板推导本章思虑题1. 如何设计数字图像灰度调整算法？2. 数字图像的颜色彩整应当采纳如何的算法？说明办理的思路3. 图像中的噪声如何去除？主要参照1．《图像工程》，上册，章毓晋，清华大学第一版社，2000资料2．《数字加网技术》，姚海根，印刷工业第一版社，2000 备注学时：2学时章节第四章图像的直方图目的：认识直方图的作用，会利用直方图对图像的信息进行判断教课目标要求：和要求掌握图像的直方图的定义；掌握图像直方图的计算方法;依据直方图判断图像的特色要点、难点要点：直方图的各参数的意义；难点：图像特色如何用直方图去判断第四章教课进度1图像直方图的计算方法（含章节2.不一样的直方图代表的意义教课内容、3.直方图各参数学时分派、4.直方图的性质教课方法、5.直方图与图像的特色协助手段）教课手段：叙述和软件显示相联合，并联合板书的推导。
第 5 章 模拟信号数字化技术
第2章信道与噪声模拟信号数字化技术第5章5.25.15.45.3引 言模拟信号的抽样抽样信号的量化脉冲编码调制（PCM）5.5增量调制（DM）5.6差分脉冲编码（DPCM）5.7音视频编码技术目录5.1引 言•将模拟信号转换成数字信号要经过抽样（ sampling ，也称取样或采样）、量化（quantization）和编码（coding）三个过程。
•抽样的目的:实现时间的离散，但抽样后的信号（PAM信号）的幅度取值仍然是连续的，仍是模拟信号；•量化的目的:实现幅度的离散，故量化后的信号已经是数字信号，但它一般为多进制数字信号，不能被常用的二进制数字通信系统处理；•编码的目的:将量化后的多进制数字信号编码成二进制码。
5.2模拟信号的抽样假设模拟信号为f(t) ，梳状函数为δT (t)，抽样后信号为f s (t)。
则1．低通抽样定理假设模拟信号为f(t)的频谱为F(ω)，梳状函数的频谱为δT (ω)，抽样后信号为f s (ω)。
则1．低通抽样定理1．低通抽样定理1．低通抽样定理5.2.1 低通与带通抽样定理2．带通抽样定理可以证明：假设带通信号f(t)的下限频率为f L，上限频率为f H，带宽为B。
当抽样频率f s满足f(t)可以由抽样点值序列f s(nT s)完全描述。
n为商（f H/B）的整数部分，n＝l，2，…；k为商（f H/B）的小数部分，0<k<l。
1．自然抽样假设抽样脉沖序列为其中p(t)为任意形状的脉沖（脉冲宽度为τ），模拟信号为f(t)，抽样后的信号为f s(t)，则对于周期脉冲序列可利用傅里叶级数展开，即1．自然抽样1．自然抽样1．自然抽样1．自然抽样2．平顶抽样模拟信号f(t)和非常窄的周期性脉冲（近似冲激函数）δT(t)相乘，得到乘积f s(t)，然后通过一个冲激响应是矩形的保持电路，将抽样电压保持一定时间。
2．平顶抽样2．平顶抽样5.3抽样信号的量化5.3.1 量化的基本原理设模拟抽样信号的取值范围在－V～V之间，量化电平数为L，则在均匀量化时的量化间隔Δv为为量化区间的端点mi若输出的量化电平q取为量化间隔的中点，则i对于给定的信号最大幅度V，量化电平数L越多，量化区间Δv越小，量化误差（噪声）越小，量化噪声具体可表示为压缩特性曲线A律压缩特性曲线1．A律压缩特性2．A律压缩的近似算法——13折线法3．μ律压缩特性μ律压缩特性曲线3．μ律压缩特性5.4脉冲编码调制（PCM）5.4.1 脉冲编码调制的基本原理PCM系统的原理图三种4位二进制码组折叠二进制码与自然二进制码相比，有两个突出的优点：（1）对于双极性的信号，若信号的绝对值相同，而只是极性不同，折叠二进制码就可以采用单极性的编码方法，这样可以简化编码电路。
第5章 数字媒体及应用 例题及答案分析
第 5 章数字媒体及应用★典型例题及考题分析一、选择题分析【例1】英文字母“C ”的十进制ASCII 码值为67 ，则英文字母“G ”的十六进制ASCll 码值为＿＿＿＿。
( A ) ( 0 1 1 1 1000 )2( B ) ( 01000111 ) 2( C ) ( 01011000 )2 ( D ) ( 01000011 ) 2分析：数字、大写字母、小写字母的ASCII 码值都是按照它们的自然顺序进行排列，所以" G ”的ASCII 码值为67 + 4 = 71 ，转化为二进制为01000111 。
答案：B【例 2 】对于汉字的编码，下列说法中正确的是＿＿＿＿。
①国标码，又称汉字交换码②GB2312 汉字编码为每个字符规定了标准代码③GB2312 国际字符集由三部分组成。
第一部分是字母、数字和各种符号；第二部分为一级用汉字；第三部分为繁体字和很多生僻的汉字。
④高位均为1 的双字节（16 位）汉字编码就称为GB2312 汉字的“机内码”，又称内码。
①GBK 编码标准包含繁体字和很多生僻的汉字②GB18030 编码标准所包含的汉字数目超过3 万( A ) ①②③④⑤（B ）①②④⑤( C ) ①④⑤（D ）③④⑤分析：GB2312 国际字符集由三部分组成。
第一部分是字母、数字和各种符号，包括拉丁文字母、俄文、日文平假名、希腊字母、汉语拼音等共682 个（统称为GB2312 图形符号）; 第二部分为一级常用汉字，共3755 个，按汉语拼音排列；第三部分为二级常用字，共3008 个，因不太常用，所以按偏旁部首排列。
GB18030 编码标准所包含的汉字数目为27000 多个。
答案：B【例 3 】文本编辑的目的是使文本正确、清晰、美观，下列＿＿＿＿操作不属于文本处理而属于文本编辑功能。
( A ) 定义超链（B ）词语错误检测( C ) 关键词提取（D ）词性标注分析：文本编辑的主要功能包括：( 1 ) 对字、词、句、段落进行添加、删除、修改等操作；( 2 ) 字的处理：设置字体、字号、字的排列方向、间距、颜色、效果等；( 3 ) 段落的处理：设置行距、段间距、段缩进、对称方式等；( 4 ) 表格制作和绘图；( 5 ) 定义超链；( 6 ) 页面布局（排版）：设置页边距、每页行列数、分栏、页眉、页脚、插图位置等。
【数字图像处理】部分答案第一章到第五章
第一章习题基本概念2007-12-29 16:251.什么是图像？模拟图像与数字图像有什么区别？答：1）图像是对客观存在的物体的一种相似性的、生动的写真或描述。
2）模拟图像在数学上主要用连续函数来描述，主要特点表现为图像的光照位置和光照强度均为连续变化的。
数字图像主要用矩阵或数组来描述。
以往的胶片成象就是模拟的图象，它反映了事物在连续空间上的特征，而现在的数码相机成象就是数字图象，它反映了事物在离散空间上的特征，也可以说模拟图象经过抽样和量化就可以转化为数字图象。
而数字图象是随着计算机和数字技术发展起来的新的表现或再现外界事物的方式。
2.模拟图像处理与数字图像处理主要区别表现在哪些方面？答: 1)数学描述方法：模拟图像主要用连续数学方法，数字图像主要用离散数学方法。
2)图像分辨率表示：数字图像分辨率是指反映整个图像画面垂直和水平方向像素数乘积。
模拟图像分辨率是指反映整个画面最多的扫描线数。
3)图像处理：数字图像是通过对模拟图像采样，量化等处理获得的，模拟图像处理的方式很少，往往只能进行简单的放大、缩小等，而数字图像的处理方式可以非常精确、灵活。
数字图像处理再现性好，模拟图像的保存性较差，时间长了会有所变化，而数字图像不会因为保存、传输或复制而产生图像质量上的变化。
但数字图像处理速度较慢，存储容量大。
4)图像传输：模拟图像以实物为载体，传输相对困难，而数字图像以数字信息为载体，传输相对较快3.图像处理学包括哪几个层次？各层次间有何区别和联系？答：图像处理学包含3个层次：图像处理，图像分析和图像理解。
图像处理是比较底层的操作，它主要在图像像素级上进行处理，处理的数据量大。
图像分析，则进入了中层，分割和特征提取把原来以像素描述的图像转变成比较简洁的对目标的描述。
图像理解主要是高层操作，操作对象的基本上是从描述中抽象出来的符号，其处理过程和方法与人类的思维推理有许多类似之处。
各层次之间起着相辅相承联系，高层指导底层操作，底层为高层服务，中层起着桥梁的作用，为底层和高层联系起衔接作用。
第5章 图像通信网络与系统
1．H.324系统的主要建议
音频
音频编解码
接收
G.723.1
时延
视频 数据
视频编解码 H.263/H.261
T.120 协议
H.245
DRP /LAP M
系统
控制协议
过程
控制
复用 /
解复用
H.223
Modem/ V.34bis/
V.8
Modem/ 控制
V.2 5 t er/
H.324 建议
图5-8 H.324建议终端结构图
终端 MCU4
终端
终端 终端 终端 终端
终端
图5-4 星型配置的会议电视网络示意图
（4）多点会议的控制方式
① 语音控制方式 ② 主席控制方式 ③ 演讲人控制方式 ④ 导演控制方式
5.3.2 基于IP的H.323会议电视系统
1．IP网络的QoS
（1）资源预留和IPv6 （2）Internet和ATM结合 （3）RTP/RTCP
PST N MCU
2．H.324系统的主要特点
① 视频编码采用比H.261性能更为优越的 H.263标准 ② 语音编码采用压缩比更高的G.723标准
③ 多种媒体信息的复用不是采用固定时隙 的复用方式，而是采取以不定长度的逻辑 信道为基础的统计复用方式
④ 通信控制采用了更加灵活方便的消息驱 动方式
T.120 等
H.242 H.230 H.221
复用 /
解复用
用户/ 网络接口
系 端到端信令 C&I
统
控
制
端到端网络信令
H.320 建议
I.400
图5-2 H.320建议终端设备结构图
LAN 接口
《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。
胡学龙《数字图像处理(第二版)》课后习题解答
2
1．PHOTOSHOP：当今世界上一流的图像设计与制作工具，其优越性能令其产品望尘 莫及。PHOTOSHOP 已成为出版界中图像处理的专业标准。高版本的 P扫描仪、数码相机等图像输入设备采集的图 像。PHOTOSHOP 支持多图层的工作方式，只是 PHOTOSHOP 的最大特色。使用图层功能 可以很方便地编辑和修改图像，使平面设计充满创意。利用 PHOTOSHOP 还可以方便地对 图像进行各种平面处理、绘制简单的几何图形、对文字进行艺术加工、进行图像格式和颜色 模式的转换、改变图像的尺寸和分辨率、制作网页图像等。
1.5 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。 Microsoft 公司的 VC++是一种具有高度综合性能的面向对象可视化集成工具，用它开发 出来的 Win 32 程序有着运行速度快、可移植能力强等优点。VC++所提供的 Microsoft 基础 类库 MFC 对大部分与用户设计有关的 Win 32 应用程序接口 API 进行了封装，提高了代码 的可重用性，大大缩短了应用程序开发周期，降低了开发成本。由于图像格式多且复杂，为 了减轻程序员将主要精力放在特定问题的图像处理算法上，VC++ 6.0 提供的动态链接库 ImageLoad.dll 支持 BMP、JPG、TIF 等常用 6 种格式的读写功能。 MATLAB 的图像处理工具箱 MATLAB 是由 MathWorks 公司推出的用于数值计算的有 力工具，是一种第四代计算机语言，它具有相当强大的矩阵运算和操作功能，力求使人们摆 脱繁杂的程序代码。MATLAB 图像处理工具箱提供了丰富的图像处理函数，灵活运用这些 函数可以完成大部分图像处理工作，从而大大节省编写低层算法代码的时间，避免程序设计 中的重复劳动。MATLAB 图像处理工具箱涵盖了在工程实践中经常遇到的图像处理手段和 算法，如图形句柄、图像的表示、图像变换、二维滤波器、图像增强、四叉树分解域边缘检 测、二值图像处理、小波分析、分形几何、图形用户界面等。但是，MATLAB 也存在不足 之处限制了其在图像处理软件中实际应用。首先，强大的功能只能在安装有 MATLAB 系统 的机器上使用图像处理工具箱中的函数或自编的 m 文件来实现。其次，MATLAB 使用行解 释方式执行代码，执行速度很慢。第三，MATLAB 擅长矩阵运算，但对于循环处理和图形 界面的处理不及 C++等语言。为此，通应用程序接口 API 和编译器与其他高级语言（如 C、 C++、Java 等）混合编程将会发挥各种程序设计语言之长协同完成图像处理任务。API 支持 MATLAB 与外部数据与程序的交互。编译器产生独立于 MATLAB 环境的程序，从而使其他 语言的应用程序使用 MATLAB。
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1 / 1 第5章 图像信号数字化
第一节 图像信号的基本概念
● 图像的概念——就是指景物在某种成像介质上再现的视觉信息 ● 图像函数与强度
图像函数 ),,,(t y x f I λ= 图像函数在某一点的值称为强度或灰度。
● 图像的分类
黑白图像与彩色图像
黑白静止图像的图像函数),(y x f I = 静止图像与运动图像
模拟图像与数字图像
在空间和灰度取值上都是离散的
在空间和灰度取值上都是连续的
第二节 模拟图像的数字化
一、模拟图像的数字化过程
● 概念——将模拟图像信号转换成数字图像信号的变换过程。
● 过程
采样——图像在空间上的离散化称为采样。
量化——对样本值的离散化过程称为量化。
二、数字图像的特点
P90。