第2章-数字图像基础(08)数字图像处理课件.ppt

1、第二章 数字图像处理基础 第二章 数字图像处理基础 2.1 图像数字化技术图像数字化技术 2.2 数字图像类型数字图像类型 2.3 图像文件格式图像文件格式 2.4 色度学基础与颜色模型色度学基础与颜色模型 2.5 图像质量的评价图像质量的评价第二章 数字图像处理基础 2.1 图像数字化技术图像数字化技术 图像处理的方法有模拟式和数字式模拟式和数字式两种。数字图像处理的一个先决条件就是将连续图像离散化，转换为数字图像。图像的数字化包括采样采样和和量化量化两个过程。第二章 数字图像处理基础 2.1.1 采样采样 图像在空间上的离散化称为采样图像在空间上的离散化称为采样。也就是用空间上部分点的灰度

2、值代表图像，这些点称为采样点。具体做法是，先沿垂直方向按一定间隔从上到下顺序地沿水平方向直线扫描，取出各水平线上灰度值的一维扫描。而后再对一维扫描线信号按一定间隔采样得到离散信号，即先沿垂直方向采样，再沿水平方向采样这两个步骤完成采样操作。对于运动图像（即时间域上的连续图像），需先在时间轴上采样，再沿垂直方向采样，最后沿水平方向采样由这三个步骤完成。第二章 数字图像处理基础 图2-2 采样示意图 采样行采样列像素行间隔采样间隔第二章 数字图像处理基础 采样点间隔：采样点间隔：决定了采样后图像的质量，即忠实于原图像的程度。采样间隔的大小选取采样间隔的大小选取要依据原图像中包含的细微浓淡变化来决定

3、。一般，图像中细节越多，采样间隔应越小。第二章 数字图像处理基础 一维采样定理一维采样定理:若一维信号g(t)的最大频率为，以T1/2为间隔进行采样，则能够根据采样结果g(iT)(i=,-1,0,1，)完全恢复g(t)，即 iiTtsiTgtg)()()(式中 ttts2)2sin()(第二章 数字图像处理基础 二维采样定理二维采样定理:(1)图像信号的频谱:二维傅立叶变换 f(x,y)F(u,v)图像的频谱大多局限在低频部分.(2)二维取样定理内容:取样点的水平间隔，垂直间隔，图像可被精确地恢复。(3)恢复原图像:用二维理想低通滤波器)2/(1mUx)2/(1mVy 第二章 数字图像处理基础

4、 2.1.2 量化量化 模拟图像经过采样后，在时间和空间上离散化为像素。但采样所得的像素值（即灰度值）仍是连续量。图像灰度的量化：图像灰度的量化：像素的灰度值从模拟量到离散像素的灰度值从模拟量到离散量的转换称为量化。量的转换称为量化。第二章 数字图像处理基础 图2-3 量化示意图（a）量化；(b)量化为8 bit 连续灰度值 量化值 (整数值)灰度标度 灰度量化Zi1ZiZi1qi1qi125525412812710(a)(b)第二章 数字图像处理基础 若连续灰度值用z来表示，对于满足zizzi+1的z值，都量化为整数qi。qi称为像素的灰度值；称为像素的灰度值；z与与qi的差称为量化误差。的

5、差称为量化误差。像素值量化后一般用一个字节一个字节8 bit来表示。灰度值的范围为灰度值的范围为0255，表示亮度从深到浅，对应图像中的颜色为从黑到白。第二章 数字图像处理基础 量化的方法有两种量化的方法有两种:均匀量化和非均匀量化均匀量化和非均匀量化 均匀量化：均匀量化：就是简单地把采样值的灰度范围等间隔等间隔地分割并进行量化。该方法也称为线性量化。特点：特点：实现简单，但量化误差较大。第二章 数字图像处理基础 为了减小量化误差，引入非均匀量化的方法。非均匀量化：非均匀量化：是依据一幅图像具体的灰度值分布的概率密度函数，按总的量化误差最小的原则来进按总的量化误差最小的原则来进行量化。行量化。

6、具体做法是对图像中像素频繁出现的灰度值范围，量化间隔取小一些，而对那些像素灰度值极少出现的范围，则量化间隔取大一些。或对重要的变换系数量化间隔取小，不重要的系数量化间隔大。特点：特点：实现复杂，不同的对象用不同的方法。但量化误差总体较小。第二章 数字图像处理基础 2.1.3 采样与量化参数的选择采样与量化参数的选择 一幅图像在数字化时，采样间隔与量化的级数，既影响数字图像的质量，也影响到该数字图像数据量的大小。假定图像取MN个样点，每个像素量化后的二进制位数为Q，一般Q总是取为2的整数幂，即Q=2k,则存储一幅数字图像所需的QNMb（2-2）字节数字节数B为为)(8ByteQNMB（2-3）二

7、进制位数二进制位数b为为第二章 数字图像处理基础 采样点数的影响：采样点数的影响：采样点数越多，图像质量越好；但数据量增加。采样点数越多，图像质量越好；但数据量增加。对一幅图像，当量化级数Q一定时，采样点数MN对图像质量有着显著的影响。如图2-4所示，采样点数越多，图像质量越好；当采样点数减少时，图上的块状效应就逐渐明显。第二章 数字图像处理基础 图2-4 不同采样点数对图像质量的影响（a）原始图像(256256)；（b）采样图像1(128128)；（c）采样图像2(6464)；（d）采样图像3(3232)；（e）采样图像4(1616)；（f）采样图像5(88)第二章 数字图像处理基础 量化级

8、数的影响：量化级数的影响：量化级数越多，图像质量越好。但数据量增加。量化级数越多，图像质量越好。但数据量增加。同理，当图像的采样点数一定时，采用不同量化级数的图像质量也不一样。如图2-5所示，当量化级数越少时，图像质量越差，量化级数最小的极端情况就是二值图像，图像出现假轮廓。第二章 数字图像处理基础 图2-5 不同量化级别对图像质量的影响（a）原始图像(256色)；（b）量化图像1(64色)；（c）量化图像2(32色)；（d）量化图像3(16色)；（e）量化图像4(4色)；（f）量化图像5(2色)第二章 数字图像处理基础 一般，当限定数字图像的数据大小时,为了得到质量较好的图像可采用如下原则：

9、P48图 （1）对缓变的图像，应该粗采样，细量化，以避对缓变的图像，应该粗采样，细量化，以避免假轮廓。免假轮廓。（2）对细节丰富的图像，对细节丰富的图像，应细采样，应细采样，粗量化，粗量化，以避免模糊。以避免模糊。第二章 数字图像处理基础 2.1.4 数字图像的数学表示数字图像的数学表示 设连续图像f(x,y)经数字化后，可以用一个离散量组成的矩阵g(i,j)（即二维数组）来表示。)1,1()1,1()0,1()1,1()1,1()0,1()1,0()1,0()0,0(),(nmfmfmfnfffnfffjig矩阵中的每一个元素称为像元、像素像素或图像元素。而g(i,j)代表(i,j)点的灰度

10、值，即亮度值。第二章 数字图像处理基础 2.1.5 图像数字化设备（图像数字化设备（数字相机、扫描仪等）1.图像数字化设备的组成图像数字化设备的组成 如前所述，采样和量化是数字化一幅图像的两个基本过程。即把图像划分为若干图像元素(像素)并给出它们的地址（采样）；度量每一像素的灰度，并把连续的度量结果量化为整数（量化）；最后将这些整数结果写入存储设备。为完成这些功能，图像数字化设备必须包含以下五个部分：P36 第二章 数字图像处理基础 (1)采样孔采样孔(Sampling aperture)：使数字化设备能够单独地观测特定的图像元素而不受图像其他部分的影响。(2)图像扫描机构：图像扫描机构：使采

11、样孔按照预先确定的方式在图像上移动，从而按顺序观测每一个像素。(3)光传感器：光传感器：通过采样检测图像的每一像素的亮度，通常采用CCD阵列。(4)量化器：量化器：将传感器输出的连续量转化为整数值。典型的量化器是A/D转换电路。(5)输出存储装置：输出存储装置：将量化器产生的灰度值按适当格式存储起来，以用于计算机后续处理。第二章 数字图像处理基础 2.图像数字化设备的性能图像数字化设备的性能 1)像素大小像素大小:采样孔的大小和相邻像素的间距是两个重要的性能指标。2)图像大小：图像大小：图像大小即数字化设备所允许的最大输入图像的尺寸。3)线性度：线性度：对光强进行数字化时，灰度正比于图像亮度的

12、实际精确程度是一个重要的指标。4)噪声：噪声：数字化一幅灰度值恒定的图像，虽然输入亮度是一个常量，但是数字化设备中固有的噪声却会使图像的灰度发生变化。第二章 数字图像处理基础 2.2 数字图像类型数字图像类型 为了方便地处理数字图像，根据数字图像的特性将其分成不同的类型。静态图像可分为：位图（位图（Bitmap），），位图也称为栅格图像 矢量矢量(Vector)图图 第二章 数字图像处理基础 2.2.1 位图位图 位图是通过许多像素点表示一幅图像，每个像素具位图是通过许多像素点表示一幅图像，每个像素具有颜色属性和位置属性。有颜色属性和位置属性。位图又可分成如下四种：线画稿线画稿(LineArt

13、)、灰度图像灰度图像(GrayScale)、真彩色图像（真彩色图像（True Color）索引颜色图像索引颜色图像(Index Color)第二章 数字图像处理基础 图2-6 线画稿图xyO1.线画稿线画稿(LineArt)线画稿只有黑白两种颜色线画稿只有黑白两种颜色。用扫描仪扫描图像，当设置成LineArt格式时，扫描仪以一位颜色模式来看待图像。线画稿适合于由黑白两色构成而没有灰度阴影的图像。第二章 数字图像处理基础 2.灰度图像灰度图像(GrayScale)在灰度图像中，像素灰度级用像素灰度级用8 bit表示，所以每个像素都是介于黑色和白色之间的256（28=256）种灰度中的一种。灰度图

14、像只有灰度颜色而没有彩色。从技术上来说，就是具有从黑到白的256种灰度色域（Gamut）的单色图像。第二章 数字图像处理基础 3.真彩色图像真彩色图像 “真彩色”是RGB颜色的另一种流行的叫法。在真彩色图像中，每一个像素由红、绿和蓝三个字节组成，每个字节为8 bit，表示0到255之间的不同的亮度值，这三个字节组合可以产生1670万种不同的颜色。从技术角度考虑，真彩色是指写到磁盘上的图像类型，而RGB颜色是指显示器的显示模式。第二章 数字图像处理基础 4.索引颜色图像索引颜色图像 “真彩色真彩色”1670万种不同的颜色万种不同的颜色。索引颜色索引颜色 256种颜色种颜色。由于真彩色所表达的颜色

15、远远超出了人眼所能辨别的范围，在真彩色出现之前，由于技术上的原因，计算机在处理时并没有达到每像素24位的真彩色水平，为此人们创造了索引颜色。该模式下，颜色都是预先定义的，并且可供选用的一组颜色也很有限，索引颜色的图像最多只能显示256种颜色。当打开索引颜色图像文件时，构成该图像具体颜色的索引值就被读入程序里，然后根据索引值找到最终的颜色。第二章 数字图像处理基础 第二章 数字图像处理基础 2.2.2 位图的有关术语位图的有关术语1.像素（像素（Pixel）和样点（）和样点（Sample）样点：样点：扫描一幅图像时，扫描仪将源图像看成由大量的网格组成，然后在每一个网格里取出一点，用该点的颜色值来

16、代表这一网格里所有点的颜色值，这些被选中的点就是样点样点。像素：像素：在计算机中，图像是由显示器上许多光点组成的，将显示在显示器上的这些点称为像素。像素并像素并不像不像“厘米厘米”那样是绝对的度量单位，而是可大可小那样是绝对的度量单位，而是可大可小的。的。如果获取图像时的分辨率较低（如50 dpi），则显示该图像时，每英寸所显示的像素个数也很少，这样就会使像素变得较大。第二章 数字图像处理基础 2.分辨率分辨率1）图像分辨率：图像分辨率：图像分辨率是指每英寸图像含有多少个像素，分辨率的单位为dpi。例如，250 dpi表示的就是该图像每英寸含有250个点或像素。2）屏幕分辨率：屏幕分辨率：显示

17、器上每单位长度显示的像素或点的数量称为屏幕分辨率。通常以每英寸点数(dpi)来表示。屏幕分辨率由计算机的显示卡决定，现在高性能的显示卡已支持12801024点以上的分辨率。第二章 数字图像处理基础 3）打印机分辨率：打印机分辨率：打印机分辨率又称输出分辨率，是指打印机输出图像时每英寸的点数(dpi)。新的激光打印机的分辨率可达6001200 dpi。4）扫描仪分辨率：扫描仪分辨率：扫描仪分辨率的表示方法与打印机相类似，一般也用用dpi表示表示，不过这里的点是样点，与打印机的输出点是不同的。第二章 数字图像处理基础 2.2.3 矢量图矢量图 是用一系列绘图指令来表示一幅图，如是用一系列绘图指令来

18、表示一幅图，如AutoCAD中的绘图语句。中的绘图语句。这种方法的本质是用数学(更准确地说是几何学)公式描述一幅图像。图像中每一个形状都是一个完整的公式，称为一个对象。对象是一个封闭的整体，所以定义图像上对象的变化和对象与其他对象的关系对计算机来说是简单的，所有这些变化都不会影响到图像中的其他对象。第二章 数字图像处理基础 公式化表示图像使得矢量图具有两个优点：一是它的文件数据量很小；一是它的文件数据量很小；二是图像质量与分辨率无关，二是图像质量与分辨率无关，这意味着无论将图像放大或缩小了多少次，图像总是以显示设备允许的最大清晰度显示。但是，矢量图有一个明显的缺点：不易制作色调丰富或色彩变化太

19、多的图像，而且绘出来的图像不是很逼真，同时也不易在不同的软件间交换文件。第二章 数字图像处理基础 2.3 图像文件格式图像文件格式 数字图像有多种存储格式，数字图像有多种存储格式，每种格式一般由不同的开发商支持。各种图像文件格式的制作主要涉及到图像文件的压缩方式和存储效率图像文件的压缩方式和存储效率等。随着信息技术的发展和图像应用领域的不断拓宽，还会出现新的图像格式。因此，要进行图像处理，必须了解图像文件的格式，即图像文件的数据构成。第二章 数字图像处理基础 下面介绍几种常见的图像文件格式。下面介绍几种常见的图像文件格式。BMP图像文件格式图像文件格式 TIF图像文件格式图像文件格式 GIF图

20、像文件格式图像文件格式 JPEG图像格式图像格式 PCX文件格式文件格式第二章 数字图像处理基础 2.3.1 BMP图像文件格式图像文件格式 BMP(BitMap Picture)格式是windows系统交换图形、图像数据的一种标准格式。其图像的数据由4部分组成。文件头文件头:每一种图像文件均有一个文件头，在文件头之后才是图像数据。文件头的内容由制作该图像文件的公司决定，一般包括文件类型、文件制作者、制作时间、版本号、文件大小等内容。第二章 数字图像处理基础 第二章 数字图像处理基础 第一部分为位图文件头第一部分为位图文件头BITMAPFILEHEADER，它是一个结构体；第二部分为位图信息头

21、第二部分为位图信息头BITMAPINFOHEADER，也是结构；第三部分为调色板第三部分为调色板(Palette)，是对那些需要调色板的位图文件而 言 的。真 彩 色 图 像 是 不 需 要 调 色 板 的，BITMAPINFOHEADER后直接是位图数据。调色板实际上是一个数组，共有biClrUsed个元素。第四部分就是实际的图像数据第四部分就是实际的图像数据。对于用到调色板的位图，图像数据就是该像素颜色在调色板中的索引值，对于真彩色图像，图像数据就是实际的R、G、B值。第二章 数字图像处理基础 例如：对于对于2色位图色位图，用1位就可以表示该像素的颜色（一般0表示黑，1表示白），所以一个字

22、节可以表示8个像素。对于对于16色位图色位图，用4位可以表示一个像素的颜色，所以一个字节可以表示2个像素。对于对于256色位图，色位图，用8位可以表示一个像素的颜色，一个字节刚好可以表示1个像素。第二章 数字图像处理基础 下面两点请注意：（1）每一行的字节数必须是4的整数倍；（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。第二章 数字图像处理基础 2.3.2 TIF图像文件格式图像文件格式 标记图像文件格式T

23、IF(Tag Image File Format)，是现存图像文件格式中最复杂的一种，它提供存储各种信息的完备手段，是目前流行的图像文件交换标准之一。TIF格式文件的设计考虑了扩展性、格式文件的设计考虑了扩展性、方便性和可修方便性和可修改性，因此非常复杂，改性，因此非常复杂，要求用更多的代码来控制它，结果导致文件读写速度慢，TIF代码也很长。TIF文件由文件头、参数指针表与参数域、参数数文件头、参数指针表与参数域、参数数据表和图像数据据表和图像数据4部分组成部分组成。第二章 数字图像处理基础 2.3.3 GIF图像文件格式图像文件格式 GIF（Graphics Interchange Form

24、at）是图形交换）是图形交换文件格式。文件格式。目的是在不同的系统平台上交流和传输图像。它是在Web及其他联机服务上常用的一种文件格式，用于超文本标记语言(HTML)文档中的索引颜色图像，但图像最大不能超过64 M，颜色最多为256色。GIF图像文件采取LZW压缩算法，存储效率高，支持多幅图像定序或覆盖，交错多屏幕绘图以及文本覆盖。第二章 数字图像处理基础 GIF主要是为数据流而设计的一种传输传输格式，而不是作为文件的存储格式。换句话说，它具有顺序的组织形式。GIF有五个主要部分以固定顺序出现，所有部分均由一个或多个块(block)组成。每个块第一个字节中存放标识码或特征码标识。这些部分的顺序

25、为：文件标志块文件标志块 可选的可选的“全局全局”色彩表块色彩表块(调色板调色板)逻辑屏幕描述块逻辑屏幕描述块 各图像数据块（或专用的块）各图像数据块（或专用的块）尾块（结束码）尾块（结束码）GIF图像文件格式如表2-5所示。第二章 数字图像处理基础 第二章 数字图像处理基础 2.3.4 PCX文件文件 PCX文件格式由ZSoft公司设计,是最早使用的图像文件格式之一，由各种扫描仪扫描得到的图像几乎都能由各种扫描仪扫描得到的图像几乎都能保存成保存成PCX格式。格式。PCX支持256种颜色，不如TIF等格式功能强，但结构较简单，存取速度快，压缩比适中，适合于一般软件的使用。PCX 格式常用于 I

26、BM PC 兼容计算机。大多数 PC 软件支持 PCX 格式的第 5 版。PCX 格式支持RGB、索引颜色、灰度和位图颜色模式。PCX 支持 RLE 压缩方法。第二章 数字图像处理基础 PCX图像文件由三个部分组成：文件头、文件头、图像数图像数据和据和256色调色板。色调色板。PCX的文件头有128个字节，它包括版本号，被打印或扫描的图像的分辨率(dpi)及大小(单位为像素)，每扫描行的字节数，每像素包含的位数据和彩色平面数。位图数据用行程长度压缩算法记录数据。第二章 数字图像处理基础 2.3.5 JPEG图像格式图像格式 JPEG(Joint Photographers Experts Gr

27、oup)格式即联合图像专家组,是由ISO和CCITT为静态图像所建立的第第一个国际数字图像压缩标准一个国际数字图像压缩标准，主要是为了解决专业摄影师所遇到的图像信息过于庞大的问题。由于JPEG的高压缩比和良好的图像质量，使得它广泛应用于多媒体和网络程序中。JPEG和GIF成为HTML语法选用的图像格式。第二章 数字图像处理基础 JPEG 格式支持 24 位颜色，并保留照片和其他连续色调图像中存在的亮度和色相的显著和细微的变化。JPEG一般基于DCT变换的顺序型模式压缩图像。JPEG 通过有选择地减少数据来压缩文件大小，因为它会弃用数据，故 JPEG 压缩为有损压缩。较高品质设置导致弃用的数据较

28、少，但是 JPEG 压缩方法会降低图像中细节的清晰度，尤其是包含文字或矢量图形的图像。第二章 数字图像处理基础 2.4 色度学基础与颜色模型色度学基础与颜色模型2.4.1 色度学基础（色度学基础（P224）如果把灰度值看成是二维空间变量和光谱变量的函数f(x,y,)，即多光谱图像，也就是通常所说的彩色图像。三色原理三色原理RGB颜色模型颜色模型 颜色的三个属性颜色的三个属性HSI颜色模型颜色模型第二章 数字图像处理基础 1 三色原理三色原理 在人的视觉系统中，锥状细胞将电磁光谱的可见部分分为三个波段：红、绿、蓝三个波段：红、绿、蓝。这三种颜色被称为三基色。根据人眼的结构，所有颜色都可看作是三种

29、基本颜色按照不同的比例组合而成。R（Red）表示红，）表示红，700 nm；G（Green)表示绿，表示绿，546.1 nm；B（Blue)表示蓝，表示蓝，435.8 nm。一幅彩色图像的像素值可看作是光强和波长的函数值f(x,y,)，但实际使用时，将其看作是一幅普通二维将其看作是一幅普通二维图像，图像，且每个像素有红、绿、蓝三个灰度值。且每个像素有红、绿、蓝三个灰度值。第二章 数字图像处理基础 图2-7 人类感光细胞的敏感曲线 400020406080100波长/nm光吸收性%蓝绿红450500550600650700第二章 数字图像处理基础 2 颜色的三个属性颜色的三个属性 颜色有三个基本

30、属性，颜色有三个基本属性，分别是分别是 色调：色调：H表示色调表示色调(Hue)饱和度：饱和度：S表示饱和度表示饱和度(Saturation)亮度：亮度：I表示亮度表示亮度(Intensity）基于这三个基本属性，提出了一种重要的颜色模型HSI（Hue、Saturation、Intensity）。第二章 数字图像处理基础 2.4.2 颜色模型颜色模型 为了定量描述和使用颜色，人们提出了各种颜色模型。目前常用的颜色模型按用途可分为两类：RGB模型：模型：面向硬件设备的最常用彩色模型，面向诸如视频监视器、彩色摄像机或打印机之类的硬件设备。HSI模型：模型：面向彩色处理的最常用模型，面向以彩色处理为

31、目的的应用，如动画中的彩色图形。CMYK：在印刷工业上使用：YUV色彩系统：电视信号传输中经常使用第二章 数字图像处理基础 1.RGB模型模型 RGB模型用三维空间中的一个点来表示一种颜色，模型用三维空间中的一个点来表示一种颜色，如图2-8所示。每个点有三个分量，分别代表该点颜色的红、绿、蓝亮度值，亮度值限定在0,1。在RGB模型立方体中，原点所对应的颜色为黑色，它的三个分量值都为零。距离原点最远的顶点对应的颜色为白色，它的三个分量值都为1。从黑到白的灰度值分布在这两个点的连线上，该线称为灰色线。立方体内其余各点对应不同的颜色。彩色立方体中有三个角对应于三基色红、绿、蓝。剩下的三个角对应于三基

32、色的三个补色黄色、青色（蓝绿色）、品红（紫色）。第二章 数字图像处理基础 图2-8 RGB模型单位立方体 z蓝(Blue)品红(Magenta)红(Red)绿(Green)黄(Yellow)青(Cyan)xyO第二章 数字图像处理基础 2.HSI模型模型 HSI模型是反映了人的视觉系统观察彩色的方式，在艺术上经常使用HSI模型。这个模型的建立基于两个重要的事实：I分量与图像的彩色信息无关；H和S分量与人感受颜色的方式是紧密相联的。这些特点使得HSI模型非常适合借助人的视觉系统来感知彩色特性的图像处理算法。第二章 数字图像处理基础 图2-9 色相环(描述了色相H和饱和度S两个参数)120绿240

33、蓝0红HS第二章 数字图像处理基础 色相色相由角度表示，它反映了该彩色最接近什么样的光谱波长。一般假定0表示的颜色为红色，120的为绿色，240的为蓝色。饱和度饱和度是指一个颜色的鲜明程度，饱和度越高，颜色越深，如深红，深绿。饱和度参数是色环的原点（圆心）到彩色点的半径的长度。亮度亮度是指光波作用于感受器所发生的效应，其大小由物体反射系数来决定，反射系数越大，物体的亮度愈大，反之愈小。第二章 数字图像处理基础 图2-10 柱形彩色空间I红绿蓝1200240HSI模型的三个属性定义了一个三维柱形空间，灰度阴影沿着轴线从底部的黑变到顶部的白，具有最高亮度。最大饱和度的颜色位于圆柱上顶面的圆周上。第

34、二章 数字图像处理基础 RGB转换到转换到HSI 对任何3个0，1范围内的R、G、B值，其对应HSI模型中的I、S、H分量的计算公式为 2/12)()(2/)()(arccos),min()(3)(31BGBRGRBRGRHBGRBGRISBGRI(2-4)第二章 数字图像处理基础 HSI转换到转换到RGB 假设S、I的值在0，1之间，R、G、B的值也在0，1之间，则HSI转换为RGB的公式为(分成3段以利用对称性)（1）当H在0，120之间)(3)60cos(cos1)1(RBIGHHSIRSIB(2-5)第二章 数字图像处理基础 (2)当H在120，240之间)(3)180cos()120

35、cos(1)1(GRIBHHSIGSIR(2-6)第二章 数字图像处理基础(3)当H在240，360之间)(3)300cos()120cos(1)1(BGIBHHSIBSIG(2-7)第二章 数字图像处理基础 3.CMYK表色系统表色系统 计算机屏幕显示通常用RGB表色系统，它是通过相加来产生其他颜色，这种做法通常称为加色合成法加色合成法(Additive Color Synthesis)。在印刷工业上则通常用在印刷工业上则通常用CMYK表色系统，表色系统，它是通过颜色相减来产生其他颜色的，所以称这种方式为减色合成法减色合成法(Subtractive Color Synthesis)。CMYK

36、模式的原色为青色(Cyan)、品红色(Magenta)、黄色(Yellow)和黑色（Black）。在处理图像时，一般不用CMYK模式，主要是因为这种模式的文件大，占用的磁盘空间和内存大。这种模式一般在印刷时使用。第二章 数字图像处理基础 4.YUV表色系表色系电视信号彩色坐标系统 YUV彩色电视信号传输时，将R、G、B改组成亮度信号和色度信号。PAL制式将R、G、B三色信号改组成Y、U、V信号，其中 Y信号表示亮度信号表示亮度 U、V信号是色差信号。信号是色差信号。RGB与YUV之间的对应关系如下：第二章 数字图像处理基础 VUYBGR0032.21581.0395.01140.101（2-9

37、）BGRVUY100.0515.0615.0437.0289.0148.0114.0587.0299.0（2-8）第二章 数字图像处理基础 2.5 图像质量的评价图像质量的评价 图像质量评价是对图像压缩与处理系统优劣的检验。图像质量评价是对图像压缩与处理系统优劣的检验。虽然图像质量评价与人的视觉心理有关，但是找一个合理的图像评价方法还是很有必要的。一般地，允许图像处理（压缩）后再恢复的图像具有一定误差，因此需要某种准则来评价压缩后图像的质量。保真度准则就是这样一种压缩后图像质量评价的标准。保真度准则有两种:客观保真度准则客观保真度准则,以处理前后图像的误差来度量；以处理前后图像的误差来度量；主

38、观保真度准则，取决于人的主观感觉。主观保真度准则，取决于人的主观感觉。第二章 数字图像处理基础 2.5.1 图像的客观评价图像的客观评价 对于灰度图像，设原图像为g(x,y)，降质图像为f(x,y)，且图像尺寸为MN,A为f(x,y)中的最大值。均方误差为均方误差为:10102),(),(1MxNyyxfyxgMNMSE归一化均方误差为归一化均方误差为:1010210102),(1),(),(1MxNyMxNyyxgMNyxfyxgMNNMSE第二章 数字图像处理基础 信噪比定义为信噪比定义为:dBSNRds2210log10在上式中，是原始图像的方差，是失真图像的方差。失真图像定义为原始图像

39、和降质图像的差。2s2d 101022),(1MxNysyxgMN101022),(),(1MxNydyxgyxfMN第二章 数字图像处理基础 dBAPSNRd2210log10峰值信噪比峰值信噪比PSNR定义为定义为:其中，A为f(x,y)中的最大值。第二章 数字图像处理基础 2.5.2 图像的主观评价图像的主观评价 如果被处理的图像最终是为了让人进行观察，如电视图像，那么用人的视觉来评价图像用人的视觉来评价图像的质量就更加有意义。事实上，具有相同客观保真度的不同图像，在人的视觉中可能引起不同的视觉效果。这是因为客观保真度准则是一种统计平均意义下的度量准则，对于图像中的细枝末节它是无法反映出

40、来的，而且人的视觉系统还有许多特殊的性质。第二章 数字图像处理基础 人的视觉系统的特殊性：人的视觉系统的特殊性：例如对光强敏感的对数特性，使得图像暗区的误差比其亮区误差影响更为重要。又如人的视觉系统对灰度突变的特别敏感性，使得发生于图像边缘轮廓附近的误差比发生于一般背景下的误差对图像质量有着更坏的影响等等。所有这些可能引起视觉明显差异的因素，用客观保真度准则往往是无法表示出来的。图像的主观评价：图像的主观评价：通过人来观察图像，对图像的优劣作主观评定，然后对评分进行统计平均，就得出评价的结果。第二章 数字图像处理基础 图1 原图像 图2 带噪声的图像 （PSNR21.691db）图5 平移不变硬取阈值 图6 平移不变软取阈值 （PSNR27.685db）（PSNR26.211db）第二章 数字图像处理基础 习题与思考题（第2章）1.采样间隔和量化级别各对图像有何影响？对缓变的图像和对细节丰富的图像，应分别采取怎样的采样、量化方案？2.常见的图像文件格式有哪些？各有何特点？3.何为索引彩色图像和真彩色图像？4.图像质量评价的客观指标有哪些？写出主要公式。