1. 引言
1.1 影象的概念
影象：是對客觀存在的物體的一種相似性的、生動性的模仿或描述，是一種不完全的、不精確的，但在某種意義上是適當的表示。也是對客觀存在的物體的某種屬性的描述。
（非所見即所得，對事物不能完全描述）
1.2 數字影象的起源與應用
1.3 數字影象處理的概念
● 影象的型別：
從影象生成角度：物理影象（可見影象（光學影象）、不可見影象（紅外）、數學影象等）
從照明角度：多光譜影象（特指不可見光譜）和單光譜影象（雷射）；
從人眼視覺特點上：可見影象、不可見影象。
從波段多少分為：單波段（每點只有一亮度值）、多波段（每點不只一特性如紅綠藍光譜影象）和超波段影象。
從影象空間座標和明暗程度的連續性：模擬影象、數字影象（空間座標和灰度均不連續，用離散的數字表示）。
● 影象的表現形式
● 影象的屬性：構成數字影象的要素，灰度座標
影象的屬性：1.對比度：灰度差別 0~255（256個灰度級）
2. 灰度分辨力：適於人眼
3．空間分辨力：越高越好
4． 放大率
對比度與灰度的關係：量化？ 灰度量化最高、最暗差值盡可能大。 減少灰度級一般會提高影象的對比度。
構成數字影象的要素：位址（座標）和灰度值
● 數字影象的處理概念及三種分類：處理\分析\理解
操作物件：狹義數字影象處理：影象——影象
影象分析：影象——資料（特徵值）
影象理解：資料——概念
狹義影象處理強調影象之間進行變換，指對影象進行各種操作以改善影象的視覺效果，或對影象進行壓縮編碼以減少所需儲存空間或傳輸時間、傳輸通路的要求。
影象分析是對影象中感興趣的目標進行檢測的測量，從而建立對影象的描述，是從影象到數值或符號的過程。經分割和特徵提取，把原來以畫素構成的影象轉變成比較簡潔的非影象形式的描述。
影象理解研究影象中各目標的性質和它們之前的相互聯絡，並得出對影象內容含義的理解以及對原來客觀場景的解譯，人而指導和規劃行動
● 數字影象的運算形式：全域性、區域性、點，序列、並行
全域性：快速傅利葉變換
區域性：點運算：對於一幅輸入影象，經過點運算產生一幅輸出影象，後者的每個畫素的灰度值僅由相應輸入畫素的值決定（對比度增強，對比度拉伸，灰度變換）
序列：後一畫素輸出結果依賴於前面畫素處理的結果，並且只能依次處理各畫素而不能同時對各畫素進行相同處理的一種處理形式。
並行：對影象內的各同時進行相同形式運算的一種處理形式。
● 影象工程中的層次及與相關學科的關係
計算機圖形學研究是如何利用計算機技術來產生圖形、圖表、繪圖，以來表達資料資訊。與影象分析相比，處理物件和輸出結果正好相反。計算機圖形學試圖從非影象形式的資料描述來生成影象；模式識別把影象抽象成用符號描述的類別。
模式識別與影象分析有相同的輸入，而不同的輸出結果之間可以較方便的進行轉換；計算機視覺用計算機去實現人的視覺功能。
● 數字影象的獲取
掃瞄，取樣（空間分辨力），量化（灰度分辨力）
取樣：將空間上連續的影象變換成點的操作。取樣間隔分為均勻取樣量化及非均勻取樣量化；取樣孔徑的形狀和大小與取樣方式有關。
量化：將畫素灰度轉換成的整數值的過程，最亮最暗差值盡可能大
取樣量化的原則：1.細節豐富的影象（觀眾）：高的取樣分辨力細取樣，粗量化
2. 細節少，緩變的影象（人臉）：高的灰度分辨力細量化，粗取樣
2.數字影象處理的基本概念
2.1 bmp檔案結構及檔案操作程式
2.2 人眼形成的影象
● 物體的色，減色效應與加色效應
消色物體：加色效應黑白灰對照明光線有非選擇性吸收的特性，即光線照射到消色物體上時，被吸收的各種波長的入射光是等量的；被反射或透射的光線，其光譜成分也與入射光的光譜成分相同。
有色物體：減色效應。對照明光線具有選擇性吸收的特性，光線照射到有色物體上，入射光中各種波長的色光是不等量被吸收。
白光照射到有色物體上，反射或透射光線不僅亮度有所減弱，光譜成分也改變，呈現各種顏色。
綠物反射綠光，減去綠光，如在暗場對其用藍光照射，吸收藍光，黑色
當有色光照射到消色物體，物體反射光與入射光顏色相同。兩種以上有色光同時照射消色物體，物體顏色呈加色法效應。當有色光照射到有色物體上，物體的顏色呈減色法效應。
如黃色物體在品紅光照射下呈紅色，在青色光照射下呈綠色，在藍色光照射下呈現灰色或黑色。
加色效應減色效應
● 馬赫效應與錯覺
從每一豎條內反射出來的光強是均勻的，相信豎條之間強度差是常數，而看起來每一豎條內右邊要比右邊稍亮一點。亮度過衝是眼睛對不同空間頻率產生不同視覺響應的結果。視覺系統對空間高頻和空間低頻的敏感性較差，對空間中頻有較高的敏感性，這衝過問對人眼所見的景物有其輪廓的作用。
● 連續影象的描述
灰度=照度*反射係數
用f(x,y) 表示靜止影象，因為光是能量的一種形式，故
人眼看到的影象都是由物體反射的光組成。f(x,y)可被看成是兩個分量組成：一分量是所見場景的入射光量，另一分量是場景中被物體反射的光量。
i(x,y)表示照射分量，性質由光源確定；r(x,y)表示反射分量，由景物中物體的特性而定。有式中，，反射分量在全吸收和全反射之間。
2.3 影象數位化
● 影象的數位化過程：掃瞄、取樣、量化
● 數位化與影象質量的關係
取樣間隔越大，所得影象畫素數越少，影象空間解析度低，質量差，嚴重時出現畫素呈塊狀的國際棋盤效應；取樣間隔越小，所得影象畫素數越多，影象空間解析度高，***，但資料量大。
量化等級越多，所得影象層次越豐富，灰度解析度越高，質量越好，但資料量大；量化等級越少，影象層次欠豐富，灰度解析度低，質量變差，會出現假輪廓現象，但資料量小。極少情況下影象大小固定時，減少灰度級能改善質量，由於會提高影象對比度，如對細節比較豐富的複雜影象。
取樣量化的原則：1.細節豐富的影象（觀眾）：高的取樣分辨力細取樣，粗量化
2. 細節少，緩變的影象（人臉）：高的灰度分辨力細量化，粗取樣
● 數位化取樣量化方法
統一的取樣和量化：隨著取樣解析度和灰度級提高，主觀質量也提高。對有大量細節的影象，質量對灰度級需求相應降低。（一般採用均勻取樣和均勻量化）
非統一的影象取樣和量化：在灰度級變化尖銳的區域，用細取樣（細量化），在灰度級比較平滑的區域，用粗取樣（粗量化）。避免或減少由於量化的太粗糙，在灰度級變化比較平滑的區域出現假輪廓。
● 影象的表示：灰度表面、矩陣
● 影象的顯示
2.4 數位化裝置
● 數位化過程：取樣，量化
● 數位化器的主要引數
畫素大小：取樣孔的大小和相鄰兩畫素的距離是兩個重要的效能引數；
影象大小：影象的大小由畫素數決定。
物理引數：數位化器採集和量化的物理引數；
線性度：對光強進行數位化時，應當知道灰度正比於影象亮度的實際精確程度。
雜訊：系統中固有雜訊會使影象的灰度發生變化 。
● 光感測器
1） ccd cid cmos特點
2）ccd相機引數：感光元件大小、放大倍率、解析度、畫素數、f數、景深；
2.5 光源的種類及照明形式
光源的種類：鹵素燈；高週波螢光燈；led燈源；金屬燈泡或氖燈；雷射光源；氙素燈。
照明形式：前照式（正向光源）（表面反射光）；背照式（背向光源）（工件遮光處不透光），側照式（側向光源）（輪廓邊緣光反射最大）。
2.6 灰度直方圖（定義、性質、作用）
定義：是灰度級的函式，描述的是具有該灰度級的畫素個數（或出現的頻次）
影象各灰度級在影象**現的頻次 （統計角度）
性質：1灰度直方圖只與畫素灰度有關，與位置無關(沒有位置資訊)
2 灰度直方圖與圖對應關係： 一對多的關係
3.灰度影象具有相加性（兩區域灰度直方圖之和等於影象灰度直方圖）
作用：1. 判斷影象量化是否可理
2. 利用閾值實現影象分割（用於確定影象二值化閾值）
3.計算影象對像（目標）大小（當物體部分的灰度值比其他部分灰度值大時，可統計影象中物體的面積）
4. 計算影象的熵熵：影象資訊量的反映，反映了影象資訊豐富的程度。
2.7 影象處理演算法形式
基本功能形式：按影象處理輸出形式
1. 單幅影象—單幅影象
2. 多幅影象—單幅影象
3. 單（或多）幅影象—數字或符號等（影象—統計量或特徵量的測量、編碼表示特徵提取影象—描述影象）
基本運算形式：
點運算（點處理）：輸出值僅與輸入畫素灰度有關的處理，如影象對比度增強、影象二值化。（點對點）
區域性運算：計算某一輸出畫素值由輸入影象畫素小領域中的畫素值確定，如移動平均平滑法，空間域銳化。
全域性運算：輸出畫素的值取決於輸入影象較大範圍或整幅影象畫素的值。如傅利葉變換
2.8 影象的資料結構（組合式、位元面、分層、樹）
1.組合方式：最常用的方式，乙個畫素的灰度按固定的字長表示，資料排列按畫素位置排列。
2.位元面方式：影象畫素（m*n）灰度以固定字長（nbit）,建立n個bit面，每個面有m*n個位，對於同乙個畫素，其n位資料分別佔據n個位元麵該畫素的位置。
優點：節省儲存空間。缺點：
使資料處理複雜化。位面：最高位資訊最重要，為影象輪廓，低位圖包含資訊細節。
3.分層方式：由原始影象依次構成畫素數越來越少的系列影象，就能使影象資料表示具有分層性，其代表就是錐形（金字塔）結構。
4.樹結構：對一幅二值影象的行、列都接連不斷二等分，如果被分割部分的影象中全體都變成具有相同的特徵時，這一部分不再分割。可用在特徵提取和資訊壓縮方面。(多分辨分析，由粗到精)
題目：1. 選用1/2英吋的ccd，若以光學放大倍率為1倍時，其真實視野範圍是多少？
2. 7mm*7mm的ccd晶元，有1024*1024個像元，將0.5m 遠的物體成像其上，攝像機的物體解析度？（配置35mm焦距鏡頭）
主要放大倍率： 35/500
攝像機解析度：512/7 線對/每單位長度
物體解析度：主要放大倍率*攝像機解析度 35/500 * 512/7= 512 ep/mm
3. 有一幅在灰度背景下的黑白足球影象，直方圖資料如下：
【0 520 920 490 30 40 5910 24040 6050 80 20 80 440 960 420 0】
數字影象處理考點總結
考試時間 120分鐘，選擇10分，填空10分，判斷10分，問答30分，綜合30分 1.計算機顯示器主要採用哪一種彩色模型 rgb2.影象銳化處理的處理方法 一階銳化和二階銳化。比如 sobel，水平一階銳化，垂直一階銳化3.常用濾波器的基本知識 維納濾波通常用於復原影象，需要計算雜訊功率譜和影象功率...
數字影象處理考試總結
1 數字影象處理的特點 1 影象資訊量大 2 影象處理技術綜合性強 3 影象資訊理論與通訊理論密切相關 一副遙感影象占用3240x2340x4 30mb 1 數字影象處理的主要內容 1 影象資訊的獲取 2 影象資訊的儲存 3 影象資訊的傳送 4 影象資訊的輸出和顯示 2 數字影象處理 集幾何處理 算...
數字影象處理實驗
數字影象處理數學方法 實驗指導 實驗目的和任務 通過實驗對數字影象的基本理論和基本運算 影象空域變換和頻域變換 影象增強等基本處理方法有更深入的理解。實驗要求 獨立完成各項實驗內容 記錄每一項實驗內容實現的步驟 列印輸出相應實驗中的原始影象和實驗生成影象 獨立撰寫實驗報告。實驗環境 計算機機房 實驗...