《計(jì)算機(jī)圖象處理初步.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《計(jì)算機(jī)圖象處理初步.ppt（83頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、1,計(jì)算機(jī)圖像處理初步,南通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 陳德裕 Email:,2,課程的性質(zhì)、教學(xué)目的和要求,計(jì)算機(jī)圖象處理科學(xué)是一個(gè)跨學(xué)科的前沿科技領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)圖象處理是一門多學(xué)科交叉的應(yīng)用性很強(qiáng)的技術(shù)學(xué)科、是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要分支。計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于辦公自動(dòng)化、工業(yè)機(jī)器人、地理數(shù)據(jù)處理、醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)處理、地球資源遙感、交互式計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。因此開設(shè)計(jì)算機(jī)圖象處理課對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)是非常有現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值的。期望通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，同學(xué)們能掌握?qǐng)D象處理的基本理論和方法，能夠去解決應(yīng)用學(xué)科中需解決的一些基本圖象問(wèn)題，對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的前沿學(xué)科有一個(gè)初步的了解，為今后進(jìn)入相關(guān)

2、領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和研究打下一定的基礎(chǔ)。,課程的內(nèi)容,熟悉和理解計(jì)算機(jī)圖象處理的有關(guān)概念、理論和方法； 掌握有關(guān)計(jì)算機(jī)圖象處理的常規(guī)軟件的使用； 了解有關(guān)計(jì)算機(jī)圖象處理的原理和方法。,3,4,計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介,計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)的起源 計(jì)算機(jī)圖象處理承襲的技術(shù)和理論 計(jì)算機(jī)圖象處理的應(yīng)用領(lǐng)域,5,計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)的起源,圖像傳輸過(guò)程中的質(zhì)量改善 原始圖像質(zhì)量不佳 由于傳輸中噪音導(dǎo)致質(zhì)量不佳 模式識(shí)別中的場(chǎng)景數(shù)據(jù)處理 自動(dòng)識(shí)別要求對(duì)圖像進(jìn)行分析 人工視覺(jué)要求對(duì)圖像進(jìn)行解釋,6,計(jì)算機(jī)數(shù)字圖象處理承襲的技術(shù)和理論,信號(hào)處理 圖形學(xué) 色彩學(xué) 獨(dú)有技術(shù),7,數(shù)字圖象處理的應(yīng)用領(lǐng)域,傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域 醫(yī)

3、學(xué)、軍事、航天 模式識(shí)別、人工視覺(jué) 熱門應(yīng)用領(lǐng)域 印刷制版、電視、互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、DRM 電影特技、游戲、動(dòng)畫制作、數(shù)字相機(jī) 虛擬現(xiàn)實(shí)、電子商務(wù)、寬帶應(yīng)用,Digital Rights Management,DRM),8,第一節(jié) 基本概念,圖象和數(shù)字圖象,從廣義上說(shuō)，圖象是自然界景物的客觀反映，是人類認(rèn)識(shí)世界和人類本身的重要源泉。圖象對(duì)我們并不陌生。它是用各種觀測(cè)系統(tǒng)以不同形式和手段觀測(cè)客觀世界而獲得的，可以直接或間接作用于人眼并進(jìn)而產(chǎn)生視知覺(jué)的實(shí)體。人的視覺(jué)系統(tǒng)就是一個(gè)觀測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)它得到的圖象就是客觀景物在人眼中形成的影像。圖象信息不僅包含光通量分布，而且也還包含人類視覺(jué)的主觀感受。隨著計(jì)

4、算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們還可以人為地創(chuàng)造出色彩斑斕、千姿百態(tài)的各種圖像。,9,我們生活在一個(gè)信息時(shí)代，科學(xué)研究和統(tǒng)計(jì)表明，人類從外界獲得的信息約有75來(lái)自視覺(jué)系統(tǒng)，也就是從圖象中獲得的。這里圖象是比較廣義的，例如照片、繪圖、視象等等。圖象帶有大量的信息，百聞不如一見(jiàn)，就說(shuō)明了這個(gè)事實(shí)。,圖象和數(shù)字圖象,10,客觀世界在空間上是三維（3-D）的，但一般從客觀景物得到的圖象是二維(2-D)的。一幅圖象可以用一個(gè)2-D數(shù)組f(x, y)來(lái)表示，這里x和y表示2-D空間XY中一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的位置，而f則代表圖象在點(diǎn)(x, y)的某種性質(zhì)F的數(shù)值。例如常用的圖象一般是灰度圖，這時(shí)f表示灰度值，它常對(duì)應(yīng)客觀景

5、物被觀察到的亮度值。,11,常見(jiàn)圖象是連續(xù)定義的，即f, x, y的值可以是任意實(shí)數(shù)。為了能用數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)圖象進(jìn)行加工處理，需要把連續(xù)的圖象在坐標(biāo)空間XY和性質(zhì)空間F都進(jìn)行離散化。這種離散化了的圖象就是數(shù)字圖象，可以用I(r, c)來(lái)表示。這里I代表離散化后的f，(r, c)代表離散化后的(x, y)，其中r代表圖象的行（row）。c代表圖象的列(column)。這里I, c, r，的值都是整數(shù)。我們以后主要討論數(shù)字圖象，在不至引起混淆的情況下我們用f(x, y)代表數(shù)字圖象，如不特別說(shuō)明，f, x, y都在整數(shù)集合中取值。,12,早期英文書籍里一般用picture代表圖象，英文picture

6、的原意是指圖片、圖畫、各種照片以及光學(xué)影像，是采用繪畫或者拍照的方法獲得的人、物、景的模擬?，F(xiàn)在普遍采用image代表離散化了的數(shù)字圖象。英文image的含義是“像”，是客觀世界通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的視覺(jué)印象。圖象中每個(gè)基本單元叫做圖象元素，簡(jiǎn)稱象素(picture element)。對(duì)2-D圖象，英文里常用pixel代表象素。對(duì)3-D圖象，英文里常用voxel代表其基本單元，簡(jiǎn)稱體素（volume element）。,13,與數(shù)字圖象相關(guān)的概念有視頻(video)、圖形(Graphics)和動(dòng)畫(Animation)。,視頻視頻圖象又稱為動(dòng)態(tài)圖象、活動(dòng)圖象或者運(yùn)動(dòng)圖象。它是一組圖象在時(shí)間軸上的有

7、序排列，是二維圖象在一維時(shí)間軸上構(gòu)成的序列圖象?？紤]到人眼的視覺(jué)特征，視頻圖象的刷新速度都有一個(gè)明確的限制。如NTSC制式的電視視頻是30幀/秒(fps，frame per second)，PAL制式的電視視頻是25幀/秒，電影則是24幀/秒。,14,圖形圖形是圖象的一種抽象，它反映圖像的幾何特征，例如點(diǎn)、線、面等。圖形不直接描述圖象中的每一點(diǎn)，而是描述產(chǎn)生這些點(diǎn)的過(guò)程和方法，被稱為矢量圖形。矢量圖形以解析的形式描述一幅圖中所包含的直線、圓、弧線的形狀和大小，甚至可用更復(fù)雜的形式表示圖象中的曲面、光照、材質(zhì)等。圖形的矢量化能夠?qū)D中多個(gè)部分分別進(jìn)行控制。所有圖形都可用數(shù)學(xué)的方法加以描述，因而可

8、以對(duì)其中任何對(duì)象進(jìn)行任意的變換：放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、變形、移位、疊加、扭曲等，但仍保持圖形特征。圖形變換的靈活性以及處理上的更大自由度等都給計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的活力。,15,動(dòng)畫動(dòng)畫屬于動(dòng)態(tài)圖象的一種。它與視頻的區(qū)別在于視頻的采集來(lái)源于自然的真實(shí)圖象，而動(dòng)畫則是利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生出來(lái)的圖象或圖形，是合成的動(dòng)態(tài)圖象。動(dòng)畫包括二維動(dòng)畫、三維動(dòng)畫、真實(shí)感三維動(dòng)畫等多種形式。,16,上圖給出2幅典型的數(shù)字圖象。圖(a)所用的坐標(biāo)系統(tǒng)常在屏幕顯示中采用，它的原點(diǎn)O(origin)在圖象的左上角，縱軸標(biāo)記圖象的行，橫軸標(biāo)記圖象的列。I(r,c)既可代表這幅圖象，也可表示在（r，c）行列交點(diǎn)處的圖象值。

9、圖(b)所用的坐標(biāo)系統(tǒng)常在圖象計(jì)算中采用，它的原點(diǎn)在圖象的左下腳，橫軸為X軸，縱軸為Y軸。f(x, y)即可代表這幅圖象，也可以表示在(x, y)坐標(biāo)處象素的值。,(a),(b),17,圖象技術(shù)和圖象工程,圖象技術(shù)在廣義上是各種與圖象有關(guān)的技術(shù)的總稱。目前人們主要研究的是數(shù)字圖象，主要應(yīng)用的是計(jì)算機(jī)圖象技術(shù)。這包括利用計(jì)算機(jī)和其它電子設(shè)備進(jìn)行和完成的一系列工作，例如圖象的采集、獲取、編碼、存儲(chǔ)和傳輸，圖象的合成和產(chǎn)生，圖象的顯示和輸出，圖象的變換、增強(qiáng)、恢復(fù)（復(fù)原）和重建，圖象的分割，目標(biāo)的檢測(cè)、表達(dá)和描述，特征的提取和測(cè)量，序列圖象的校正，3-D景物的重建復(fù)原，圖象數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、索引和抽取，

10、圖象的分類、表示和識(shí)別，圖象模型的建立和匹配，圖象和場(chǎng)景的解釋和理解，以及基于它們的判斷決策和行為規(guī)劃等等。另外，圖象技術(shù)還可包括為完成上述功能而進(jìn)行的硬件設(shè)計(jì)及制作等方面的技術(shù)。,18,盡管計(jì)算機(jī)圖象技術(shù)的歷史可追溯到1946年世界上第1臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生，但在50年代計(jì)算機(jī)主要還是用于數(shù)值計(jì)算，滿足不了處理大數(shù)據(jù)量圖象的要求。在60年代，第3代計(jì)算機(jī)的研制成功以及快速傅里葉變換算法的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用使得對(duì)圖象的某些計(jì)算得以實(shí)現(xiàn)，人們從而逐步開始利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖象進(jìn)行加工利用。在70年代，圖象技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，而且第一本重要的圖象處理專著Rosenfeld 1976也得以出版。在80年代，各種硬件

11、的發(fā)展使得人們不僅能處理2-D圖象而且開始處理3-D圖象。許多能獲取3-D圖象的設(shè)備和處理分析3-D圖象的系統(tǒng)研制成功，圖象技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。進(jìn)人90年代，圖象技術(shù)已逐步涉及人類生活和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)方面。以近年得到廣為宣傳和應(yīng)用的多媒體技術(shù)為例，圖象在其中占據(jù)了主要地位。廣義上來(lái)說(shuō)，文本、圖形、視頻等都需要借助圖象技術(shù)才能充分利用。由此，圖象技術(shù)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用，從而改變?nèi)藗兊纳罘绞健?19,由于圖象技術(shù)近年來(lái)得到極大的重視和長(zhǎng)足的進(jìn)展，出現(xiàn)了許多新理論、新方法、新算法、新手段、新設(shè)備。眾所周知，工程是指將自然科學(xué)的原理應(yīng)用到工業(yè)部門而形成的各學(xué)科的總稱。圖象工作者普遍認(rèn)為亟需

12、對(duì)圖象和它們的處理技術(shù)進(jìn)行綜合研究和集成應(yīng)用，這個(gè)工作的框架就形成了圖象工程。圖象工程學(xué)科是將數(shù)學(xué)、光學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的原理，結(jié)合在圖象應(yīng)用中積累的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)而發(fā)展起來(lái)的。,20,圖象理解圖象分析圖象處理目標(biāo)象素符號(hào)操作對(duì)象 大數(shù)據(jù)量小高層中層低層語(yǔ)義高低抽象程度。圖象工程的內(nèi)容非常豐富，根據(jù)抽象程度和研究方法等的不同可分為三個(gè)層次(見(jiàn)下圖)：圖象處理、圖象分析和圖象理解。換句話說(shuō)，圖象工程是既有聯(lián)系又有區(qū)別的圖象處理、圖象分析及圖象理解三者的有機(jī)結(jié)合，另外還包括對(duì)它們的工程應(yīng)用。,21,圖象理解,圖象分析,圖象處理,高層,中層,低層,語(yǔ)義,高,低,抽象程度,圖象工程三層次示意圖,22,圖象處理著重

13、強(qiáng)調(diào)在圖象之間進(jìn)行的變換。雖然人們常用圖象處理泛指各種圖象技術(shù)，但比較狹義的圖象處理主要滿足對(duì)圖象進(jìn)行各種加工以改善圖象的視覺(jué)效果并為自動(dòng)識(shí)別打基礎(chǔ)，或?qū)D象進(jìn)行壓縮編碼以減少所需存儲(chǔ)空間或傳輸時(shí)間、傳輸通路的要求。,23,圖象理解的重點(diǎn)是在圖象分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究圖象中各目標(biāo)的性質(zhì)和它們之間的相互聯(lián)系，并得出對(duì)圖象內(nèi)容含義的理解以及對(duì)原來(lái)客觀場(chǎng)景的解釋，從而指導(dǎo)和規(guī)劃行為。如果說(shuō)圖象分析主要是以觀察者為中心研究客觀世界（主要研究可觀察到的事物），那么圖象理解在一定程度上是以客觀世界為中心，借助知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)等來(lái)把握整個(gè)客觀世界（包括沒(méi)有直接觀察到的事物）。,24,圖象分析則主要是對(duì)圖象中感興

14、趣的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)量，以獲得它們的客觀信息從而建立對(duì)圖象的描述。如果說(shuō)圖象處理是一個(gè)從圖象到圖象的過(guò)程，則圖象分析是一個(gè)從圖象到數(shù)據(jù)的過(guò)程。這里數(shù)據(jù)可以是對(duì)目標(biāo)特征測(cè)量的結(jié)果，或是基于測(cè)量的符號(hào)表示。它們描述了圖象中目標(biāo)的特點(diǎn)和性質(zhì)。,25,圖像的表示 數(shù)學(xué)表示、計(jì)算機(jī)表示 圖像的質(zhì)量 層次、對(duì)比度、清晰度 圖像的顏色 RGB、CMYK、HIS、偽彩色、CIE 圖像的像素 鄰域、連通性、距離,26,圖像的表示,圖像是像素的二維排列,27,圖像的表示：數(shù)學(xué)表示,二維離散亮度函數(shù)f(x,y) 1 x y說(shuō)明圖像像素的坐標(biāo) 2 函數(shù)值f 代表了在點(diǎn)(x,y)處像素的亮度值 二維矩陣Am,n 1 m

15、 , n說(shuō)明圖像的寬和高 2 矩陣元素a(i j)的值表示圖像在第i 行第j 列的像素的灰度值,28,圖像的表示:計(jì)算機(jī)表示,圖像描述信息 一般以結(jié)構(gòu)或類來(lái)描述 主要包括寬高等 圖像數(shù)據(jù) 數(shù)組 順序存放的連續(xù)數(shù)據(jù) BMP格式,29,圖像的表示:計(jì)算機(jī)表示,BMP圖像的描述信息,30,圖像的質(zhì)量：層次,灰度級(jí)：表示象素明暗程度的整數(shù)量，稱為灰度級(jí) 層次：表示灰度級(jí)的數(shù)量 圖像數(shù)據(jù)的實(shí)際層次越多視覺(jué)效果就越好,31,圖像的質(zhì)量：層次,256個(gè)層次的圖像 64個(gè)層次的圖像 16個(gè)層次的圖像,32,圖像的質(zhì)量對(duì)比度,對(duì)比度：是指一幅圖象中灰度反差的大小 對(duì)比度=最大亮度/最小亮度,33,圖像的質(zhì)量：清

16、晰度,與清晰度相關(guān)的主要因素 亮度 對(duì)比度 主題內(nèi)容的大小 細(xì)微層次 顏色飽和度,34,圖像的質(zhì)量：清晰度,35,圖像的質(zhì)量：清晰度,36,圖像的質(zhì)量：清晰度,37,圖像的質(zhì)量：清晰度,38,圖像的質(zhì)量：清晰度,39,圖像的顏色:RGB模型,楊-赫姆霍爾茲視覺(jué)三基色假說(shuō): C = R + G + B 視網(wǎng)膜錐體細(xì)胞感紅、感綠、感藍(lán)色素 RGB分別取值0-1或0-255,40,圖像的顏色CMYK模型,密度的概念: 單位面積里入射光與反射光之比的對(duì)數(shù) D = lg ( I / Ir) C、M、Y三個(gè)密度值表示一個(gè)顏色,41,圖像的顏色CMYK模型,C代表青色(cyan)，色值為：R=0，G=255

17、，B=255 M代表洋紅色（magenta），色值為：R=255，G=0，B=255 Y代表黃色(yellow)，色值為：R=255，G=255，B=0 K代表黑色(black)，色值為：R=0，G=0，B=0,42,圖像的顏色CMYK模型,網(wǎng)點(diǎn)的概念及成色原理: 網(wǎng)格上的最小墨點(diǎn) 色料三基色只能疊加合成出8種色塊 網(wǎng)點(diǎn)面積變化和視覺(jué)分辨率實(shí)現(xiàn)顏色階調(diào) 網(wǎng)點(diǎn)密度值取值0-100,43,44,圖像的顏色：偽彩色模型,定義：通過(guò)顏色映射表描述色彩 實(shí)際上是RGB顏色模型的變體 用偽彩色描述顏色的方法： 建立顏色映射表一般表的長(zhǎng)度16-256 像素值用其RGB值在映射表中的位置代替 通過(guò)抖動(dòng)技術(shù)緩解

18、顏色種類不足的問(wèn)題 如何找出16-256種關(guān)鍵顏色是成敗的關(guān)鍵,45,圖像的顏色：偽彩色模型,46,圖像的顏色：偽彩色模型,47,圖像的顏色：CIE模型,標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者三刺激值函數(shù) 色度坐標(biāo) 1931CIE_XYZ色度坐標(biāo)系統(tǒng) 顏色的色差與均勻色空間Lab,48,圖像的顏色：CIE模型,標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者三刺激值函數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者與三刺激值 三刺激值函數(shù)與1931CIE_RGB 系統(tǒng) 三個(gè)基色光 R：700nm G：546.1nm B：5.8nm 三組刺激值函數(shù) r = r()、g = g()、b = b(),49,圖像的顏色：CIE模型,色度坐標(biāo)三維變兩維 r = R / (R+G+B) g

19、= G / (R+G+B) b = B / (R+G+B) r + g +b = 1 b = 1 - r - g,50,圖像的顏色：CIE模型,1931CIE_XYZ色度坐標(biāo)系統(tǒng) CIE-RGB有負(fù)值 由RGB向XYZ轉(zhuǎn)換 x、y、z色度坐標(biāo) X、Y、Z三刺激值 Y、x、y,51,圖像的顏色：CIE模型,顏色的色差與均勻色空間LUV XYZ坐標(biāo)系統(tǒng)色差的不均勻性 CIE1960UCS U = 4X / (X + 15Y + 3Z) V = 6Y / (X + 15Y + 3Z),52,圖像的顏色：CIE模型,Lab色空間 CIE1976(L*a*b*) L* = 116(Y/Y0)1/3-16

20、 a* = 500(X/X0)1/3-(Y/Y0)1/3 b* = 200(Y/Y0)1/3-(Z/Z0)1/3,53,CIE LAB(CIE L a b )色度空間是1976年國(guó)際照明委員會(huì)推薦的均勻顏色空間，1987年我國(guó)發(fā)布的GB7921-87將LAB空間作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。目前色彩設(shè)計(jì)及復(fù)制等行業(yè)在色彩校正、計(jì)算以及DTP系統(tǒng)中，CIE LAB空間已被普遍使用。雖然CIE LAB色度空間是CIE推薦的均勻顏色空間，顏色的均勻性較Yxy空間有很大改善，而實(shí)際上CIE LAB空間對(duì)于人眼的色彩感覺(jué)來(lái)說(shuō)也還是不均勻的。在該空間的某個(gè)區(qū)域（如紅色區(qū)域）取兩個(gè)色樣點(diǎn)與另一區(qū)域（如綠色區(qū)域）同等距離的兩

21、個(gè)色樣點(diǎn)作比較，會(huì)發(fā)現(xiàn)在紅色區(qū)域的兩個(gè)色樣的視感覺(jué)差別和綠色區(qū)域的兩個(gè)色樣的視感覺(jué)差別不一樣，即在不同顏色區(qū)域，色彩的寬容量數(shù)值是不相等的。這種顏色空間的不均勻性給我們?cè)诓噬珡?fù)制過(guò)程帶來(lái)了誤差，在使用CIE LAB空間進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換和校正時(shí)，如果在紅色區(qū)域和綠色區(qū)域按照同樣的尺度和比例進(jìn)行調(diào)整，就會(huì)因?yàn)轭伾臻g的不均勻性而產(chǎn)生色偏。實(shí)際工作中，技術(shù)人員在色彩設(shè)計(jì)軟件中的CIE LAB空間進(jìn)行調(diào)整和校正時(shí)，往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行操作，因此迫切需要對(duì)空間進(jìn)行均勻性研究，找出在不同顏色區(qū)域，顏色寬容量的數(shù)值以及顏色空間不均勻性的變化規(guī)律，為彩色復(fù)制時(shí)色彩的轉(zhuǎn)化和校正制定合適的調(diào)整尺度和比例，從而減少由于空

22、間的不均勻而帶來(lái)的復(fù)制誤差。,54,圖像的顏色：CIE模型,Lab模式由三個(gè)通道組成，但不是R、G、B通道。經(jīng)的一個(gè)通道是照度， 即L。另外兩個(gè)是色彩通道，用a和b來(lái)表示。a通道的顏色是從深綠（低亮度 值）到灰（中亮度值），再到亮粉紅色（高亮度值）；b通道則是從亮藍(lán)色 （低亮度值）到灰（中亮度值），再到焦黃色（高亮度值）。因此，這種彩 色混合后將產(chǎn)生明亮的色彩。,55,圖像的像素：鄰域,鄰域 4-鄰域、D-鄰域、8-鄰域 連通性 4-連通、8-連通、m-連通 距離,56,圖像的像素：鄰域,4-鄰域定義：象素p(x,y)的4-鄰域是 (x+1,y)；(x-1,y)；(x,y+1)；(x,y-1)

23、 用N4(p)表示p的4-鄰域 8-鄰域定義：象素p(x,y)的8-鄰域是 4-鄰域的點(diǎn)加上對(duì)角上的點(diǎn)(x+1,y+1)、 (x+1,y-1)、(x-1,y+1)、(x-1,y-1) 用N8(p)表示p的8-鄰域,57,圖像的像素：鄰域,4-鄰域 8-鄰域 D-鄰域,58,圖像的像素：像素的連通性,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)必要條件是 兩個(gè)像素的位置在某種情況下是否相鄰 兩個(gè)像素的值是否滿足某種相似性 4-連通、8-連通、m-連通的定義 臨近的定義 路徑的定義,59,圖像的像素：像素的連通性,4-連通的定義 對(duì)于具有值V的象素p和q，如果q在集合N4(p)中，則稱這兩

24、個(gè)象素是4-連通的,60,圖像的像素：像素的連通性,8-連通的定義 對(duì)于具有值V的象素p和q，如果q在集合N8(p)，中則稱這兩個(gè)象素是8-連通的,61,圖像的像素：像素的連通性,m-連通的定義 對(duì)于具有值V的象素p和q，如果: ( i) q在集合N4(p)中或 (ii) q在集合ND(p)中并且N4(p)與N4(q)的交集不空，則稱這兩個(gè)象素是m-連通的。即4-連通和D-連通的混合連通,62,圖像的像素：像素的連通性,是m-連通的 不是m-連通的,63,圖像的像素：像素的連通性,像素臨近的定義： 如果象素p和q是連通的，則稱p臨近于q 我們可以用定義鄰域的方法定義4-臨近8-臨近和m-臨近。

25、 圖像子圖臨近的定義： 如果兩個(gè)圖象子集S1和S2中的某些象素是臨近的，則稱S1和S2是臨近的。,64,圖像的像素：像素的連通性,65,圖像的像素：像素的連通性,路徑的定義 一條從具有坐標(biāo)(x,y)的象素p,到具有坐標(biāo)(s,t)的象素q的路徑，是具有坐標(biāo)(x0,y0),(x1,y1),.,(xn,yn)的不同象素的序列。其中(x0,y0) = (x,y)，(xn,yn) =(s,t)，(xi,yi) 臨近于(xi-1,yi-1) 1in。n是路徑的長(zhǎng)度。 我們可以用定義臨近的方法，定義4-路徑、8-路徑和m-路徑,66,圖像的像素：像素的連通性,67,圖像的像素：像素的連通性,像素在圖像子集中

26、連通的定義 如果象素p和q是圖象子集S中的元素。如果存在一條完全由S中的象素組成的從p到q的路徑，則稱p和q在S中是連通的。 圖像子集連通元素的定義 對(duì)于S中的任意象素p， S中連接到p的所有象素的集合，被稱為S的連通元素。,68,4-連通元素,69,圖像的像素：像素的連通性,自動(dòng)標(biāo)注連通元素的算法 在二值圖像中標(biāo)注值為1的4-連通元素 （1）申請(qǐng)一片標(biāo)注空間,70,圖像的像素：像素的連通性,（2）對(duì)圖像中的任意象素p，其上面的像素為t ，左邊的像素為r。從左向右掃描圖像,有4種情況： 1） 如r和t的值為0，給p一個(gè)新標(biāo)記 2） 如r或t有一個(gè)為1，將為1的標(biāo)記給p 3） 如r和t都是1,并

27、且有相同標(biāo)記，賦該標(biāo)記到p 4） 如r和t都是1，并且有不同的標(biāo)記，賦這兩個(gè)標(biāo)記中的一個(gè)給p，并且建立一個(gè)說(shuō)明，指出那兩個(gè)標(biāo)記是等價(jià)的,71,圖像的像素：像素的連通性,（3） 在掃描結(jié)束時(shí)，所有具有1值的點(diǎn)都被上標(biāo)記。但這些標(biāo)記中的一些也許是等價(jià)的?，F(xiàn)在我們需要做的是整理所有的等價(jià)對(duì)成為等價(jià)類。然后給每一個(gè)類一個(gè)標(biāo)記，第二次掃描圖象，用所賦予的等價(jià)類的標(biāo)記替換不同的標(biāo)記。,72,圖像的像素：像素的連通性,算法判斷的4種情況,73,圖像的像素：像素的連通性,8-連通算法判斷的4種情況,74,圖像的像素：距離,像素之間距離函數(shù)的定義 歐幾里德距離 D4距離（城市距離） D8距離（棋盤距離）,75,

28、圖像的像素：距離,像素之間距離函數(shù)的定義 對(duì)于象素p、q和z，分別具有坐標(biāo)(x y) (st)、(u v)。 D是距離函數(shù)或稱度量。當(dāng)： (a) D(p,q)0 (D(p,q)=0僅當(dāng)p=q), (b) D(p,q)=D(q,p) 并且 (c) D(p,z)D(p,q)+ D(q,z),76,圖像的像素：距離,像素之間距離函數(shù)的定義 (a) D(p,q) 0 ：兩點(diǎn)之間距離大于等于0 (b) D(p,q) = D(q,p) ：距離與方向無(wú)關(guān) (c) D(p,z) D(p,q)+D(q,z)： 兩點(diǎn)之間直線距離最短,77,圖像的像素：De距離,歐幾里德距離 p和q之間的歐基里德距離定義為： De

29、(p,q)=(x-s)2+(y-t)21/2 對(duì)于這個(gè)距離計(jì)算法，具有與(x,y)距離小于等于某個(gè)值r的那些象素是包含在以(x,y)為圓心，以r為半徑的圓環(huán)中的那些點(diǎn),78,圖像的像素：D4距離,D4距離（城市距離） p和q之間的D4距離定義為： D4(p,q) = |x-s| + |y-t|,79,圖像的像素：D4距離,具有與(x,y)距離小于等于某個(gè)值r的那些象素形成一個(gè)菱形，例如，與點(diǎn)(x,y) （中心點(diǎn)）D4距離小于等于2的象素，形成下列常數(shù)距離的輪廓：D4=2 具有D4 =1的象素是(x,y)的4-鄰域,80,圖像的像素：D8距離,D8距離(棋盤距離) p和q之間的D8距離定義為: D8(p,q) = max(|x-s| ,|y-t|);,81,圖像的像素：D8距離,具有D8 = 1的象素是(x,y)的8-鄰域 距離小于r的像素圍城一個(gè)矩形,82,圖像的像素：距離,83,圖像的像素：距離,