書(shū)籍:數(shù)字圖像處理(岡薩雷斯)
一、圖像的概念
一幅圖像可以被定義為一個(gè)二維函數(shù) f (x胸嘴,y)雏掠,其中 x,y 是一個(gè)空間坐標(biāo)劣像,f 是該坐標(biāo)處的振幅稱為該點(diǎn)的亮度乡话。
灰度圖像:是一個(gè)二維灰度(或亮度)函數(shù) f(x,y) 。
彩色圖像:由三個(gè)(如RGB耳奕,HSV)二維灰度函數(shù) f (x绑青,y)組合形成的。
數(shù)字圖像:當(dāng) f 的 x,y 分量和振幅都是有限且離散的量時(shí)屋群,稱該圖像為數(shù)字圖像闸婴。
如下數(shù)字化圖像函數(shù)的表示:
該數(shù)組的每個(gè)元素稱為像元、圖元或像素芍躏。
a. 對(duì)于單色(灰度)圖像而言邪乍,每個(gè)像素的亮度用一個(gè)0-255的數(shù)值表示,0表示黑,255表示白庇楞,其他是黑白之間的灰度榜配。
b. 對(duì)于彩色圖像可以用紅、綠姐刁、藍(lán)三元組的二維矩陣來(lái)表示芥牌。0表示相應(yīng)的基色在該像素中沒(méi)有,255代表相應(yīng)的基色在該像素中取得最大值聂使。
二、圖像的采樣和樣化
將一幅圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式谬俄,就要求數(shù)字化坐標(biāo)和振幅柏靶。
a. 取樣:圖像空間坐標(biāo)的數(shù)字化。
b. 量化:圖像函數(shù)值(灰度值)的數(shù)字化溃论。
采樣的方法有兩類:
a. 一類是直接對(duì)表示圖像的二維函數(shù)值進(jìn)行采樣屎蜓。即讀取各離散點(diǎn)上的信號(hào)值。所得結(jié)果就是一個(gè)樣點(diǎn)值陣列钥勋。所以也稱為點(diǎn)陣采樣炬转。
b. 另一類是先將圖像函數(shù)進(jìn)行某種正交變換,用其變換系數(shù)作為采樣值算灸,故稱為正交系數(shù)采樣扼劈。
三、數(shù)字圖像的表示
由圖像頭部描述信息和圖像數(shù)據(jù)組成菲驴。
BMP格式:
- 位圖文件頭
- 位圖信息頭
- 調(diào)色板
- 圖像數(shù)據(jù)
四荐吵、像素之間的基本關(guān)系
1. 相鄰像素:4鄰域、D鄰域赊瞬、8鄰域
4鄰域:像素 p(x,y) 的4鄰域是:(x先煎,y+1);(x+1,y);(x巧涧,y-1);(x-1薯蝎,y)
D鄰域:像素 p(x,y) 的D鄰域是:(x-1,y+1);(x+1谤绳,y+1);(x+1占锯,y-1);(x-1,y-1)
8鄰域:像素 p(x闷供,y) 的8鄰域是:4鄰域的點(diǎn)+D鄰域的點(diǎn)
2. 連通性:4連通烟央、D連通、8連通
連通性是描述區(qū)域和邊界的重要概念
兩個(gè)像素連通的兩個(gè)必要條件:
a歪脏、兩個(gè)像素的位置是否相鄰
b疑俭、兩個(gè)像素的灰度值是否滿足特定的相似性準(zhǔn)則或者是否相等
4連通:p和q具有連通性
8連通:p和q具有連通性
m連通:4連通和D連通的混合連通
定義:對(duì)于具有值V(紅塊)的像素 p 和 q,如果 q 在 p 的4鄰域集合或 D鄰域集合中婿失,并且 p 的4鄰域與 q 的4鄰域交集為空(沒(méi)有值為V的像素)
3. 距離
像素之間距離的定義
對(duì)于像素p,q,z钞艇,分別具有坐標(biāo)(x啄寡,y),(s哩照,t)挺物,(u,v)飘弧,如果
a. D(p识藤,q) >= 0(D(p,q)=0次伶,當(dāng)且僅當(dāng)p=q),
b. D(p痴昧,q) = D(q,p)冠王,
c. D(p赶撰,z) <= D(p,q) + D(q柱彻,z)
則稱D是距離函數(shù)或度量
歐式距離定義
像素p(x,y)和q(s,t)間的歐式距離定義如下
具有與(x豪娜,y)距離小于等于某個(gè)值r的像素是:包含以(x,y)為圓心哟楷,以r為半徑的圓平面瘤载。
D4距離(城市距離)
像素p(x,y)和q(s吓蘑,t)之間的D4距離定義為:
D8距離(棋盤(pán)距離)
像素p(x惕虑,y)和q(s,t)之間的D8距離定義為: