医学图像处理第二章数字图像基础课件.ppt

1、1一个人最重要的是思想，每个人思想不同，一个人最重要的是思想，每个人思想不同，因此人与人也各不相同。如果我了解你的思想，因此人与人也各不相同。如果我了解你的思想，那我就能知道你是什么样的人；如果想要改变那我就能知道你是什么样的人；如果想要改变自己的人生，那首先就要改变自己的思想。自己的人生，那首先就要改变自己的思想。戴尔戴尔卡耐基卡耐基2教学基本要求：教学基本要求：2.1视觉感知要素；视觉感知要素；2.2图像感知和获取；图像感知和获取；2.3图像取样和量化；图像取样和量化；2.4像素间的一些基本关系；像素间的一些基本关系；*3教学基本要求：教学基本要求：2.1视觉感知要素；视觉感知要素；2.2

2、图像感知和获取；图像感知和获取；2.3图像取样和量化；图像取样和量化；2.4像素间的一些基本关系；像素间的一些基本关系；*4*5*2.55mm6*7*8*9*10*11*12*13*14*15埃斯切尔的埃斯切尔的不可能的盒子不可能的盒子*16教学基本要求：教学基本要求：2.1视觉感知要素；视觉感知要素；2.2图像感知和获取；图像感知和获取；2.3图像取样和量化；图像取样和量化；2.4像素间的一些基本关系；像素间的一些基本关系；*17*18*通过对特殊类型检测能源敏感的传感器材料将输入量转变通过对特殊类型检测能源敏感的传感器材料将输入量转变为电压，传感器的响应是输出为电压，传感器的响应是输出电压

3、波形电压波形。单元成像传感器：单元成像传感器：用单个传感器获取场景成像；用单个传感器获取场景成像；线成像传感器：线成像传感器：用带状传感器获取场景成像；用带状传感器获取场景成像；阵列成像传感器：阵列成像传感器：用传感器阵列获取场景成像用传感器阵列获取场景成像19*20*21*Charge-coupled Device，电荷耦合元件22教学基本要求：教学基本要求：2.1视觉感知要素；视觉感知要素；2.2图像感知和获取；图像感知和获取；2.3图像取样和量化；图像取样和量化；2.4像素间的一些基本关系；像素间的一些基本关系；*23图像数字化：图像数字化：将模拟图像经过离散化之后，得到将模拟图像经过离

4、散化之后，得到用数字表示的图像。用数字表示的图像。图像的数字化包括采样和量化两个过程。图像的数字化包括采样和量化两个过程。采样：采样：是将在空间上连续的图像转换成离散的采是将在空间上连续的图像转换成离散的采样点（即像素）集的操作。即：样点（即像素）集的操作。即：空间坐标的离散空间坐标的离散化化。量化：量化：把采样后所得的各像素的灰度值从模拟量把采样后所得的各像素的灰度值从模拟量到离散量的转换称为图像灰度的量化。即：到离散量的转换称为图像灰度的量化。即：灰度灰度的离散化的离散化。*24*25*26采样：采样：Sampling，实际上采样方式由产生图像的传感器装，实际上采样方式由产生图像的传感器装

5、置决定：置决定：P40量化：量化：Quantization，由灰度级决定，由灰度级决定*27采样和量化的结果是一个实际采样和量化的结果是一个实际。一幅有。一幅有M行和行和N列的列的数字图像表示如下数字图像表示如下：离散坐标用整数表示，原点的坐标值是（离散坐标用整数表示，原点的坐标值是（0,0）*)1,1()1,1()0,1()1,1()1,1()0,1()1,0()1,0()0,0(),(NMfMfMfNfffNfffyxf28*29数字图像的质量在很大程序上取决于采样和量化中所用的数字图像的质量在很大程序上取决于采样和量化中所用的采样数和灰度级。采样数和灰度级。空间分辨率是图像中可辨别的最小

6、细节，空间分辨率是图像中可辨别的最小细节，采样值采样值是决定一是决定一幅图像幅图像空间分辨率空间分辨率的主要参数的主要参数。灰度分辨率指在灰度级别中可分辨的最小变化，由量化的灰度分辨率指在灰度级别中可分辨的最小变化，由量化的等级决定，等级决定，灰度级通常是灰度级通常是2的整数次冥的整数次冥。通常把大小为通常把大小为M N，灰度为，灰度为L级的数字图像称为空间分级的数字图像称为空间分辨率为辨率为M N像素、灰度级分辨率为像素、灰度级分辨率为L级的数字图像。级的数字图像。*30*1024*1024512*512256*256128*1286432311024*1024512*512256*2561

7、28*12864*6432*3232小结：小结：从上面的图中我们可以看出，在从上面的图中我们可以看出，在图像尺寸不变图像尺寸不变的情况下，的情况下，空间分辨率高的图像比空间分辨率低的图像包含的像素多，空间分辨率高的图像比空间分辨率低的图像包含的像素多，像素点较小，因而图像更清晰。像素点较小，因而图像更清晰。如果图像出现如果图像出现棋盘格棋盘格则说明采样数目不够。则说明采样数目不够。*33*34*256256灰度级灰度级1616灰度级灰度级8 8灰度级灰度级4 4灰度级灰度级35小结：小结：从上面的图中我们可以看出，在空间分辨率不变的情况下，从上面的图中我们可以看出，在空间分辨率不变的情况下，灰

8、度级高的图像比灰度级低的图像质量更好。灰度级高的图像比灰度级低的图像质量更好。如果图像出现如果图像出现伪轮廓伪轮廓则说明灰度级数不够。则说明灰度级数不够。*36当限定数字图像的大小时当限定数字图像的大小时,为了得到质量较好的图像，一般可采用如为了得到质量较好的图像，一般可采用如下原则：下原则：对缓变的图像，对缓变的图像，应该细量化，应该细量化，粗采样，粗采样，以避免假轮廓。以避免假轮廓。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。*37放大过采样放大过采样 步骤一：步骤一：创立新的像素位置（在原图像上放一个虚构的栅格）创立新的像素位置（在原图

9、像上放一个虚构的栅格）步骤二：步骤二：对新位置赋灰度值（两种最常用的插值方法：最近邻域插值、对新位置赋灰度值（两种最常用的插值方法：最近邻域插值、双线性内插）双线性内插）*38最近领域插值最近领域插值(x,y)点的灰度值等于点的灰度值等于离它最近的像素的灰度值；离它最近的像素的灰度值；优点：算法简单、快捷优点：算法简单、快捷缺点：存大较大误差缺点：存大较大误差*(x,y)(x,y+1)(x+1,y)(x+1,y+1)(x,y)39双线性内插双线性内插*(x,y)(x,y+1)(x+1,y)(x+1,y+1)(x,y),(),1(),(),(yxfyxfyxfyxf)1,()1,1()1,()1

10、,(yxfyxfyxfyxf)1,1()1)(1,()1(),1()1)(1)(,(),()1,(),(),(yxfyxfyxfyxfyxfyxfyxfyxf40缩小欠采样缩小欠采样 步骤同放大步骤同放大*41整数倍放大整数倍放大 可通过简单的像素复制完成；可通过简单的像素复制完成；*42整数倍缩小整数倍缩小 可通过简单的像素删除完成；可通过简单的像素删除完成；*43教学基本要求：教学基本要求：2.1视觉感知要素；视觉感知要素；2.2图像感知和获取；图像感知和获取；2.3图像取样和量化；图像取样和量化；2.4像素间的一些基本关系；像素间的一些基本关系；*44 如果一幅图像用如果一幅图像用f(x

11、,y)表示，特殊像素用小写字母（表示，特殊像素用小写字母（p或或q）表示：表示：p的的4邻域邻域坐标为坐标为(x,y)的像素的像素p有有4个水平和垂直方向上的相邻像素，个水平和垂直方向上的相邻像素，坐标分别为：坐标分别为：(x+1,y),(x-1,y),(x,y+1),(x,y-1)，这个像素，这个像素集称为集称为p的的4邻域，用邻域，用N4(p)表示。表示。*45p的的4个对角邻像素个对角邻像素坐标分别为：坐标分别为：(x+1,y+1),(x-1,y-1),(x-1,y+1),(x-1,y-1)，用，用N D(p)表示。表示。p的的8邻域邻域 N4(p)+ND(p)*46为了确定两个像素是否

12、连通，必须确定（为了确定两个像素是否连通，必须确定（1）它们是否相邻）它们是否相邻（2）它们的灰度值是否满足特定的相似性准则。设）它们的灰度值是否满足特定的相似性准则。设V是是用于定义邻接性的灰度值集合。用于定义邻接性的灰度值集合。4邻接：如果邻接：如果q在在N4(p)中，具有中，具有V中数值的两个像素中数值的两个像素p和和q是是4邻接的。邻接的。8邻接：如果邻接：如果q在在N8(p)中，具有中，具有V中数值的两个像素中数值的两个像素p和和q是是8邻接的。邻接的。*47m邻接邻接(又称混合邻接又称混合邻接)：如果：如果q在在N4(p)中，或者中，或者q在在ND(p)中且集合中且集合N4(p)N

13、4(q)没有没有V值的像素，则具有值的像素，则具有V值的像值的像素素p和和q是是m邻接的。邻接的。混合邻接的引入是为了消除采用混合邻接的引入是为了消除采用8邻接常常发生的二义性。邻接常常发生的二义性。*48从具有坐标从具有坐标(x,y)的像素的像素p到具有坐标到具有坐标(s,t)的像素的像素q的通路是的通路是特定的像素序列，其坐标为：特定的像素序列，其坐标为：并且像素并且像素(xi,yi)和和(xi-1,yi-1)是邻接的。是邻接的。有有3种类型的通路：种类型的通路：4通路、通路、8通路、通路、m通路通路*),(,),(),(1100nnyxyxyx49随堂练习：以下随堂练习：以下p-q通路各

14、是什么通路？通路各是什么通路？*50给定给定2个像素个像素p、q，坐标分别为，坐标分别为(x，y)，(s，t)：欧氏距离欧氏距离根据这个距离量度，与根据这个距离量度，与(x，y)的距离小于或等于某个值的距离小于或等于某个值d的的象素都包括在以象素都包括在以(x，y)为中心以为中心以d为半径的圆中。为半径的圆中。*51给定给定2个象素个象素p、q，坐标分别为，坐标分别为(x，y)，(s，t)：城区城区(city-block)距离，或称距离，或称D4距离距离 D4(p，q)=|x-s|+|y-t|根据这个距离量度，与根据这个距离量度，与(x，y)的的D4距离小于或等于某个值距离小于或等于某个值d的

15、象素组成以的象素组成以(x，y)为中心的菱形。为中心的菱形。*52给定给定2个象素个象素p、q，坐标分别为，坐标分别为(x，y)，(s，t)：棋盘棋盘(chessboard)距离距离：或或D8距离距离D8(p，q)=max(|x-s|，|y-t|)根据这个距离量度，与根据这个距离量度，与(x(x，y)y)的的D8D8距离小于或等于某个值距离小于或等于某个值d d的象素组成以的象素组成以(x(x，y)y)为中心的正方形。为中心的正方形。*53随堂练习：求下列两点间的欧氏距离、城区距离和棋盘距离。随堂练习：求下列两点间的欧氏距离、城区距离和棋盘距离。*54重点重点基本概念：图像的取样和量化、数字图像基本概念：图像的取样和量化、数字图像的表示、空间和灰度级分辨率的表示、空间和灰度级分辨率了解了解人眼的构造及人眼的视觉特性人眼的构造及人眼的视觉特性数字图像的放大和收缩数字图像的放大和收缩像素间的基本关系像素间的基本关系*