计算机视觉————(CV)图像基础以及数字图像处理基础

1.数字图像

      客观世界中,以自然形式呈现出的图像通常称作物理图像,也叫做连续图像,图像信号值是连续变化的。因为计算机只可以识别离散数字,因此物理图像需要经过处理转化为数字形式,即数字图像,才可以使用。数字图像是二维图像用有限数字数值像素的表示。由数组或矩阵表示,其光照位置和强度都是离散的。数字图像是由模拟图像数字化得到的、以像素为基本元素的、可以用数字计算机或数字电路存储和处理的图像
       平常生活中,数码相机,是一种利用电子传感器把光学影像转换成电子数据的照相机。手机摄像头与数码相机区别在于感光元件的不同以及其他一些方面。
       数字图像存储有两种方式:位图存储和矢量存储。位图图像又称作点阵图像、位映射图像,它是由一系列像素组成的可识别的图像。 矢量图形直接描述图像数据的每一个点。常见的数字图像存储格式:PNG,GIF,JPEG,BMP等,都是数字图像位示存储。

2.数字图像的分类

       每个图像的像素通常对应于二维空间中一个特定的'位置',并且有一个或者多个与那个点相关的采样值组成数值。根据这些采样数目及特性的不同数字图像可以划分为:  

  • 二值图像

      二值图像 (Binary Image): 图像中每个像素的亮度值(Intensity)仅可以取自0到1的图像。 灰度图像 (Gray Scale Image),也称为灰阶图像: 图像中每个像素可以由0(黑)到255(白)的亮度值表示。0-255之间表示不同的灰度级。

  • 彩色图像

        彩色图像 (Color Image):每幅彩色图像是由三幅不同颜色的灰度图像组合而成,一个为红色,一个为绿色,另一个为蓝色。(RGB)

  • 伪彩色图像

       伪彩色图像(false-color)multi-spectral thematic 立体图像(Stereo Image):立体图像是一物体由不同角度拍摄的一对图像,通常情况下我们可以用立体像计算出图像的深度信息。

  • 三维图像

       三维图像 (3D Image):三维图像是由一组堆栈的二维图像组成。每一幅图像显示该物体的一个横截面。  

3.图像基础知识

        我们知道显示器上的图像是由许多点构成的, 这些点称为像素, 意思就是“构成图像的元素”。像素作为图像的一种尺寸, 只存在于电脑中, 像素是一种虚拟的单位, 现实生活中是没有像素这个单位的。

       屏幕分辨率:屏幕上像素个数。显示分辨率:计算机显示控制器所能提供的显示模式分辨率。文本显示方式为水平竖直方向所能显示的字符总数的乘积;图形显示方式为水平竖直方向所能显示的像素点总数乘积。 显卡分辨率:显卡输出给显示器并能在显示器上描绘像素点的数量。电脑提供的最高分辨率取决于显卡和显示器中较低的一个

主要了解像素和分辨率即可。

  • 图像的概念

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。

  • 图像的类别

图像按不同的标准可以采取不同的划分,下面介绍分成  模拟图像和数字图像 

        模拟图像可用连续函数描述。

        数字图像可用矩阵或者数组描述。其中像素或者像元的属性:表示空间位置和灰度

  • 数字图象处理

图像的数字化:如何由一幅模拟图像获取一幅满足需求的数字图像,使图像便于计算机处理分析。

图像变换:重点学习傅里叶变换的算法

图像增强:增强图像的有用信息,消弱噪声的干扰。

图像的恢复与重建:把退化。模糊的图像复原。   等等技术

  • 图像数字化

       图像数字化是将一幅画面转成计算机能处理的形式。就是把一幅图画分割成一个个小区域,并将各小区域灰度用整数表示,形成一幅点阵式的数字 图像。包括采样和量化两个过程。像素的属性=(位置,灰度/颜色) 。

       数字图像根据灰度级数的差异可以分为:黑白图像,灰度图像,彩色图像。

黑白图像:图像的每个像素只能是黑或白,没有中间的过度,又称二值图。

灰度图像:每个像素的信息由一个量化的灰度来描述的图像,没有彩色信息,1字节(8位)可表示256级灰度(0~255)

彩色图像:每个像素由RGB分量构成的图像,RGB由不同的灰度级来描述,3字节可表示各通道。

       图像数字化过程可分为  采样和量化。采样间隔越大,所得图像像素越少,采样间隔越大,所得图像像素越多越清晰,同时数据量也大。量化等级越大,所得图像层次越丰富,灰度分辨率越高,相反,量化等级越小,灰度分辨率越低。下图一是随着采样间隔增大,图像的变换,图二是量化等级越低,灰度值越小。

                

  • 图像灰度直方图

        一幅图像由不同灰度值的像素组成,图像中灰度的分布情况是该图像的一个重要特征。图像的灰度直方图就描述了图像中灰度分布情况,能够很直观的展示出图像中各个灰度级所占的多少。

  • 图像增强

主要记录空间域的增强。

1,线性变换和非线性变换

2,直方图修整法。灰度直方图反映了数字图像中每一灰度级与其出现频率间的关系,他能描述图像的概貌。直方图均衡化是将原图像通过某种变换,得到一幅灰度直方图为均匀分布的新图像的方法


 

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