数字图像处理入门

一、数字图像处理

什么是数字图像处理？

数字图像处理又称为计算机图像处理，它将模拟的图像信号转换成离散的数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。它的输入是原始图像，输出是改善后的图像或者是从图像中提取出的一些特征，用以提高图像的实用性，从而达到人们所要求的预期结果。

数字图像处理的目的？

1.存储、传输 2.显示、打印3.增强、恢复4.提取有用的信息

数字图像处理的特点？

1.信息量大 2.综合性强3.相关性大4.受人的因素影响大

数字图像处理的优点？

1.再现能力强 2.处理精度高3.适用面宽4.灵活性高

数字图像处理的主要研究内容？

1.图像的变换 2.图像的增强和复原3.图像编码压缩4.图像分割5.图像分析和理解

二、图像信息的基本知识和运算

1.基本术语

a.像素：图像可显示的最小细节

        b.分辨率：空间分辨率、灰度分辨率(灰度级)

    空间分辨率：图像中可以辨别的最小细节(像素)。如平常说的800x600就是指横向800个像素，纵向600个像素

    灰度分辨率：指像素的数值幅度级数。若用8个bit来存储某图像的每个像素，则这个图像的灰度级为2^8，即灰度分辨率为256

2.数字图像的表示方法：

数字图像实际就是用一个矩阵(mxn个像素)来表示一副图像

3.灰度图像的表示：

是每个像素只有一个采样颜色的图像

4.二值图像的数字化表示：

即只有黑色和白色两色的图像(灰度级为2)

因为二值图像的特殊性，因此二值图像可以用四方向和八方向来表示：

5.灰度图的数字化表示

灰度图是指灰度级为256(2^8)的图像

彩图转换为二值图像、灰度图像的方法：Acdsee、photoshop等

彩色图像的数字化表示：

它表示的彩色图像可由RGB表示法来表示：R表示红色、G表示绿色、B表示蓝色，若每种颜色各占8bit的话，整个像素共占用24bit

红色(255,0,0) 十六进制(FF,00,00)

绿色(0,255,0) 十六进制(00,FF,00)

蓝色(0,0,255) 十六进制(00,00,FF)

白色(255,255,255) 十六进制(FF,FF,FF)

黑色(0,0,0) 十六进制(00,00,00)

计算机在显示彩色图像时，可能还要考虑到透明因素和数据处理难易程度。因此出现了32位真彩色。在红绿蓝各占8位的基础上，再加了8位透明通道(阿尔法通道)

三、基本的图形图像处理

1.平移变换：将整块或某个区域的像素平移即可得到

2.放大、缩小变换：由于放大、缩小运算不是一一映射，只是简单的重复放大，因此将产生“方块”效应，为改善这种效果，需要进行插值运算。

最简单的插值运算：最近邻法。即输出图像像素的灰度值等于离它所映射到位置最近的输入像素的灰度值

双线性插值法：

3.图像的旋转

四、图像增强

1.图像负片(底片)变换

将各像素的灰度值理论最高值减去当前值即可得出底片效果

胶卷是负片。冲洗出来的照片是负片的负片。负负得正，照片是正片。

2.对比度增强

增强对比度即增强原始图像各部分的反差。

基本思想：增加原始图像中某两个灰度值间的动态范围来实现的。

3.灰度级分层

突出某个特定的灰度范围，主要有两种做法：

a.对感兴趣的灰度级以较大灰度值，另外的灰度级以较小的灰度值显示

b.对感兴趣的灰度级以较大灰度值，另外的灰度级保持不变。

4.位面图

a.对一副用多个比特表示其灰度值的图像而言，其中的每个比特可以看做表示了一个二值的平面，也称为位面。

b.一副灰度级用8比特(即2^8=256种颜色)表示的图像有8个位面。借助图像的位面表示形式可以采取对图像特定位面的操作来达到对图像的增强效果。

5.直方图

a.直方图即反映某一图中灰度级与出现这种灰度的概率之间的统计图形

b.灰度值为x轴，灰度出现的次数或概率为y轴

c.根据直方图，可以做到图像的总体亮度、对比度等信息。

d.直方图均衡化：把一个已知灰度概率分布的图像，经过变换，使之演变成一幅具有均匀概率分布的新图像。