书籍:数字图像处理(冈萨雷斯)
一、图像的概念
一幅图像可以被定义为一个二维函数 f (x,y),其中 x,y 是一个空间坐标,f 是该坐标处的振幅称为该点的亮度。
灰度图像:是一个二维灰度(或亮度)函数 f(x,y) 。
彩色图像:由三个(如RGB,HSV)二维灰度函数 f (x,y)组合形成的。
数字图像:当 f 的 x,y 分量和振幅都是有限且离散的量时,称该图像为数字图像。
如下数字化图像函数的表示:
该数组的每个元素称为像元、图元或像素。
a. 对于单色(灰度)图像而言,每个像素的亮度用一个0-255的数值表示,0表示黑,255表示白,其他是黑白之间的灰度。
b. 对于彩色图像可以用红、绿、蓝三元组的二维矩阵来表示。0表示相应的基色在该像素中没有,255代表相应的基色在该像素中取得最大值。
二、图像的采样和样化
将一幅图像转换成数字形式,就要求数字化坐标和振幅。
a. 取样:图像空间坐标的数字化。
b. 量化:图像函数值(灰度值)的数字化。
采样的方法有两类:
a. 一类是直接对表示图像的二维函数值进行采样。即读取各离散点上的信号值。所得结果就是一个样点值阵列。所以也称为点阵采样。
b. 另一类是先将图像函数进行某种正交变换,用其变换系数作为采样值,故称为正交系数采样。
三、数字图像的表示
由图像头部描述信息和图像数据组成。
BMP格式:
- 位图文件头
- 位图信息头
- 调色板
- 图像数据
四、像素之间的基本关系
1. 相邻像素:4邻域、D邻域、8邻域
4邻域:像素 p(x,y) 的4邻域是:(x,y+1);(x+1,y);(x,y-1);(x-1,y)
D邻域:像素 p(x,y) 的D邻域是:(x-1,y+1);(x+1,y+1);(x+1,y-1);(x-1,y-1)
8邻域:像素 p(x,y) 的8邻域是:4邻域的点+D邻域的点
2. 连通性:4连通、D连通、8连通
连通性是描述区域和边界的重要概念
两个像素连通的两个必要条件:
a、两个像素的位置是否相邻
b、两个像素的灰度值是否满足特定的相似性准则或者是否相等
4连通:p和q具有连通性
8连通:p和q具有连通性
m连通:4连通和D连通的混合连通
定义:对于具有值V(红块)的像素 p 和 q,如果 q 在 p 的4邻域集合或 D邻域集合中,并且 p 的4邻域与 q 的4邻域交集为空(没有值为V的像素)
3. 距离
像素之间距离的定义
对于像素p,q,z,分别具有坐标(x,y),(s,t),(u,v),如果
a. D(p,q) >= 0(D(p,q)=0,当且仅当p=q),
b. D(p,q) = D(q,p),
c. D(p,z) <= D(p,q) + D(q,z)
则称D是距离函数或度量
欧式距离定义
像素p(x,y)和q(s,t)间的欧式距离定义如下
具有与(x,y)距离小于等于某个值r的像素是:包含以(x,y)为圆心,以r为半径的圆平面。
D4距离(城市距离)
像素p(x,y)和q(s,t)之间的D4距离定义为:
D8距离(棋盘距离)
像素p(x,y)和q(s,t)之间的D8距离定义为: