圖像處理基礎--圖像表示

圖像處理

• 什麼是圖形?

  • 圖像是對客觀對象的一種生動客觀的描述

  • 人類70%的信息來源於圖像

• 什麼是圖像處理

  • 對圖像的處理達到預期的效果的操做

• 常見的圖像分爲兩類

  • 模擬圖像

    • 模擬圖像能夠用連續的函數來表示其特色是光照位置和光照強度均爲連續函數

數字圖像--主要是不可見圖像須要計算機加以處理才能顯示

能夠用矩陣或則數組來描述

 

• 圖像處理的含義或內容

  • 數字圖形處理研究的是圖像的獲取，存儲，傳輸，變換，顯示，理解和綜合利用的一門學科

  • 圖像處理的抽象程度不一樣能夠分爲三個層次

狹義圖像處理

• 圖像的數字化：由一幅模擬圖像獲得便於計算機處理，分析的數字圖像

• 圖像變換：處理文件簡化，有利於特徵的提取，增強對圖像信息的理解

• 圖像加強：加強圖像中的部分信息，消除噪聲的干擾

• 圖像的恢復與重建：把退化，模糊了的圖像還原，例如圖像校訂，經過斷層掃描圖像來創建二維或則三維的圖像

• 圖像編碼：簡化圖像的表示，壓縮圖像的數據，便於存儲和傳輸

圖像分析

• 圖像分割：將一幅圖像劃分爲互不重疊的區域的處理

• 二值圖像處理與形狀分析：圖像的開運算，閉運算。。

• 紋理分析：紋理的概念，特徵提取與分析

• 圖像識別：對圖像中的不一樣對象進行分類

PS：圖像處理又要與模式識別，計算機圖形學，計算機視覺等學科區別開來。

圖像數字化：

把一幅圖像分割成一個一個小區域（像元或則像素點），並將每一個小區域的灰度用整數來表示，造成一幅點陣式的數字圖像。

包括採樣和量化兩個過程。

像素的屬性=（位置，灰度/顏色）

圖像數字化過程：

採樣：將連續的圖像變爲離散的點的操做

• 採樣間隔（還原度）

• 採樣孔徑

圖像數字化過程：

量化：將像素灰度轉換爲離散的整數值

• 咱們用G來表示一幅圖像中不一樣灰度值的個數稱爲灰度級G，G爲二的整數冪

數字圖像的表示：

• 以一幅圖像F左上角像素中心爲座標原點

• 數字圖像根據灰度級的差別可分爲黑白圖像，灰度圖像，彩色圖像

咱們能夠經過matlab來看看這些圖像

黑白圖像：圖像的每一個像素只能是黑或白，沒有中間的過渡，故又稱爲二值圖像,二值圖像的像素值爲0或1。

灰度圖像：每一個像素的信息由一個量化的灰度來描述的的圖像,沒有彩色信息1字節（8位） 可表示 256 級 灰度(0~255)。

彩色圖像： 彩色圖像是指每一個像素由R、G、B份量構成的圖像，其中R、G、B是由不一樣的灰度級來描述。3字節 (24位)可表示各通道(波段)

傅里葉變換：時域到頻域

將圖像從空間域變換到頻率域上。爲何要作這樣一個操做？

若是安裝正常的圖像來作運算量太大。而將現實中的

圖像變換的目的

使圖像問題簡化，有利於圖像特徵的提取，有助於咱們在概念上圖像上的信息，圖像變換同成功是一種二維正交變換，

傅里葉變換的理論基礎和基本定義

法國數學家、物理學家傅里葉在 1811年任一函數均可以展成三角函數的無窮數，由此引出的傅里葉級數展開中指出

任何周期函數

均可以表示爲不一樣頻率的正弦和/或餘弦和的形式

每一個正弦和/或餘弦乘以不一樣的係數（即傅里葉級數）。

在信號的傅立葉級數展開中，

• 若是一個週期爲 T 的函數​在​上知足狄利克雷（Dirichlet)條件

  那麼在​內能夠將函 ​展開爲無窮個正交三角函數的和

以下式所示：週期爲大寫 T 函數 ​ 被展開表示成了無窮多個不一樣頻率的三角函數的加權和

​PS: an 和 bn 即爲權重係數。

傅里葉變換是從將圖像從空間域變換到頻率域

• 圖像的頻率是表徵圖像中灰度變化劇烈程度的指標，是灰度在平面空間上的梯度，

  • 在噪聲點和圖像邊緣處的頻率爲高頻。

• 在頻率域中，將信號表示爲一系列正弦信號或者復指數函數的疊加，正弦信號的頻率、幅值和相位能夠描述正弦信號中的全部信息

• 由此能夠獲得信號的幅度譜和相位譜。

• 在圖像領域就是將圖像灰度做爲正弦變量。