1、1第四章图像的基本概念24.1 图像的基本概念概述n 我们日常生活中见到的图像一般是连续形式的模拟图像，可由一个二维连续函数 f（ x ， y）来描述。其中： （ x ， y） 是图像平面上任意一个二维坐标点，f （ x ， y） 则是该点颜色的深浅。n 图像处理的方法有模拟式和数字式两种。n 由于数字计算技术的迅猛发展，数字图像处理技术得到了广泛的应用。n 所以数字图像处理的一个先决条件就是将连续图像经采样、量（离散）化，转换为数字图像。34.1 图像的采样一 .概述n 量化的过程也称为 A/D转换：是将光电传感器产生的模拟量转换为数字量，以便计算机处理；u 转换过程：采样、量化、编码；u
2、转换精度： ADC位数；u 转换速度：采样速率；u 量化误差。n 如前所述，图像的数字化必须在空间上和在颜色深浅的幅度上都进行数字化： tf(t)采样间隔量化单位 量化误差图图 4.1 采样与量化采样与量化44.1 图像的采样一 .概述n由于图像是一种二维分布的信息，对它进行采样操作也是二维的。图图 4-2 采样示意图采样示意图54.1 图像的采样一 .概述n 经数字化的图像方可用计算机来处理。n 图像 f（ x ， y） 必须在空间上和在颜色深浅的幅度上都进行数字化：u 空间坐标 （ x ， y） 的数字化被称为图像采样；u 颜色深浅幅度的数字化被称为灰度级量化。n 假定连续图像 f（ x
3、， y） 被等距离取点采样形成一个 NN方形点阵，它可用下式表示：n 上式右边就是一个通常所说的数字图像。其中每一个元素称之为 象素 。64.1 图像的采样一 .概述n 数字化时，关键是要决定：u 采样点数 N （行和列）u 量化级别 G （灰度级数）n 为了便干处理，采样点数 N与量化级别 G都为 2的方次数，即 N=2n ， G=2m （ n， m均为正整数）。记录一幅图像所需的位（ bit）数 b可由下式计算：b NNmn 在计算机中，数据是以字节（ byte） 为单位进行处理的（1byte=8bits）。 从编程的角度来看，不希望把一个象素的数据跨字节记录。跨字节记录会给数据的存取带来
4、多余的麻烦，而每个字节中空着几个 bit不用无疑是一种浪费。n 一般地说，图像质量随 N和 m的增加而增高。n 实际上： N一般取 64、 128、 256、 640 、 1024、 1240、 1200、 1600等值；m一般取 1、 4、 8、 16、 24、 32等值。74.1 图像的采样一 .概述图图 4-3 不同采样点数对图像质量的影响不同采样点数对图像质量的影响 （ a） 原始图像原始图像 (256256)；（；（ b） 采样图像采样图像 1(128128)；（；（ c） 采样图像采样图像 2(6464)； （ d） 采样图像采样图像 3(3232)； （ e） 采样图像采样图像
5、4(1616)；（；（ f） 采样图像采样图像 5(88) 84.1 图像的采样一 .概述图图 4-4 不同量化级别对图像质量的影响不同量化级别对图像质量的影响 （ a） 原始图像原始图像 (256色色 )； （ b） 量化图像量化图像 1(64色色 )； （ c） 量化图像量化图像 2(32色色 )； （ d） 量化图像量化图像 3(16色色 )； （ e） 量化图像量化图像 4(4色色 )； （ f） 量化图像量化图像 5(2色色 ) 94.1 图像的采样二 .采样传感器n 采样传感器u CCD (Charge Couple Device)电荷耦合器件；u CMOS： 互补性金属氧化物半导
6、体。104.1 图像的采样二 .采样传感器1. CCDu CCD(Charge Couple Device)电荷耦合器件是 20 世纪 70 年代初发展起来的半导体器件。u CCD 以电荷为信号，而不是以或电压为信号。u CCD 基本单元采用 MOS（ 金属 -氧化物 -半导体）结构，从本质上讲， CCD 的基本功能是电荷的产生、存储和转移。u CCD 的基本原理：通过光学系统将景物成像在 CCD 象敏面上，象敏面将照在每一个象敏单元上的图像照度转换为少数载流子数密度信号存储在象敏单元中，然后再转移到 CCD 的移位寄存器中，在驱动脉冲的作用下顺序移出器件，形成强弱不同的电信号。即： 光光 -电转换电转换 电荷存贮电荷存贮 电荷转移电荷转移
