2023/5/24GraphicsLab.PKU1第3章圖像和視覺基礎輸入、輸出設備成像變換和坐標變換像素間聯系算術和邏輯運算2023/5/24GraphicsLab.PKU2圖像輸出是指將由0、1組成的數字圖像轉化為可視圖像輸出設備1輸入、輸出設備2023/5/24GraphicsLab.PKU3圖像輸出包括圖像的顯示和圖像的繪制圖像顯示指的是在屏幕上輸出圖像圖像繪制通常指把圖像畫在紙上，也稱硬拷貝，打印機和繪圖儀是兩種最常用的硬拷貝設備圖像輸出設備有：顯示器、陰極射線管（CRT）、打印機和繪圖儀等。2023/5/24GraphicsLab.PKU4（1）液晶顯示器2023/5/24GraphicsLab.PKU5液晶顯示器的組成液晶顯示器LCD(LiquidCrystalDisplay)是由六層薄板組成的平板式顯示器反射層水平極板水平網格線液晶層垂直網格線垂直極板觀察方向2023/5/24GraphicsLab.PKU6液晶顯示器基本原理液晶是一種介于液體和固體之間的特殊物質，它具有液體的流態性質和固體的光學性質。當液晶受到電壓的影響時，就會改變它的物理性質而發生形變，此時通過它的光的折射角度就會發生變化，而產生色彩2023/5/24GraphicsLab.PKU7

組成：包括電子槍、聚焦系統、加速結構、偏轉系統、熒光屏（2）陰極射線管（CRT-CathodeRayTube)2023/5/24GraphicsLab.PKU8（3）噴墨打印機2023/5/24GraphicsLab.PKU9（4）激光打印機2023/5/24GraphicsLab.PKU10（5）靜電繪圖儀2023/5/24GraphicsLab.PKU11半調輸出技術是利用人眼的集成特性，對每個像素位置，在亮的區域打印的點小，而在暗的區域打印的點大。當點足夠小，觀察距離足夠遠時，人眼就不容易分開各個小點，而得到比較連續平滑的灰度圖像。通過減少圖像的空間分辨率來增加圖像的幅度分辨率。打印機和繪圖儀采用的圖像輸出技術2023/5/24GraphicsLab.PKU12圖像輸入是指將現實世界中的可視圖像轉化為計算機能識別的由0、1組成的數字圖像，這一過程可理解為圖像的數字化輸入設備圖像輸入設備：數碼相機、數碼攝像機、掃描儀等。數碼相機、數碼攝像機有一個鏡頭，能數字化任一呈現給它的物體（包括實物和照片）掃描儀僅能數字化已有的模擬圖像2023/5/24GraphicsLab.PKU131、數碼相機2023/5/24GraphicsLab.PKU14將景物捕捉到一個專用的半導體芯片(CCD芯片)，然后立即轉換為數字圖像，并用數字式的文件保存起來數碼相機工作原理：CCDRISC處理器幀存儲體閃存卡LCD屏幕鏡頭2023/5/24GraphicsLab.PKU152、攝像機20勻23獸/5據/1翠9Gr弄ap漁hi揉cs鐮L痛ab絲式.P葬KU16CC固D攝像艦機的靜核心星部件縮慧是CC譯D器件沒，它井是由票半導挪體器念件組計成一繩個面福陣單蠟元，荷每個星半導油體器興件能臟夠存女儲隨遮景物辛變化番而感聾受到支的信泳號的淹電荷蕉量，宜并能爸夠在咬控制賽信號探的作漠用下范，將踏存儲饞的電內荷量按按一遮定順唉序輸拒出，犬形成絡電視捆信號CC寬D攝像蓄機的綢基本改原理礙：20臟23汪/5辛/1恒9Gr沈ap抄hi部cs宣L哲ab洲.P糟KU173、郵掃佳描儀20互23磁/5男/1概9Gr較ap啞hi佩cs衰L晌ab俊.P襯KU18掃描萄儀工方作原孤理：原稿長光管光源鏡頭CCDA/D圖像處理控制部分步進電動機驅動計算機完成梳光電萬轉換化，形來成模柴擬圖咽像逐行驕移動蒸掃描模擬鐮圖像脖轉為延數字效圖像y,y’,Yx,x’,Xz,Zo(x,y)=(x’,y’)(X,Y,Z)鏡頭中心2成像早變換春和坐葵標變丙換成像紡過程培涉及傾三個關坐標爺系統扮：世界陰坐標按系統XY宅Z攝像裕機坐婆標系自統xy嫩z圖像療平面節坐標萍系統x’y’成像煌變換根據感相似相三角財形，良空間病點(X守,Y勇,Z汗)所對繼應的垃圖像疊平面伏中的哄點(x木,y苦)之間洗的關貨系如閘下：{x=X/(-Z)y=Y/(-Z)y,y’,Yx,x’,Xz,Zo(x,y)=(x’,y’)(X,Y,Z)空間摩點(X抓,Y逝,Z才)所對剃應的煩攝像浪機坐抽標系旅統中橫的點(x屆,y兵,z領)之間擺的關爽系如范下：x=X/(-Z)y=Y/(-Z)z=Z/(-Z)用于朵改變繁圖像棕中物傾體的蓄空間渴位置倆關系弊，包敏括圖牧像的佳平移歉、縮慰放、參旋轉眉等坐標司變換1、圖沖像的窄平移圖像平移炒就是轟將圖像嗓中的日所有頂點按壟照給待定的平移乳量水平淹、垂糖直移磁動，圖像平移燙只改澡變圖像的位昆置，槐不改隱變圖像的大兇小和慚形狀設(x竊0,撫y0庫)為原塑圖像爽上的沉一點吩，圖耍像水盲平平漠移量啞為tx，垂綿直平橫移量逗為ty，則永平移稱后點(x蠅0,渠y0決)的坐稠標將潛變為(x幫1,忌y1騙)txty(x0,y0)(x1,y1)(x0,y0)和(x1,y1)的關系如下：

x1=x0+txy1=y0+ty{=x1y110tx01ty001x0y01

其逆運算為：

x0=x1-txy0=y1-ty{=x0y010-tx01-ty001x1y11記為矩陣T記為矩陣T-1假設放圖像番在x軸方懸向縮滋放比射例為Sx，y軸方出向縮素放比辮例為Sy，那真么原闖圖像充中的膏點(x腐0,悉y0戶)所對楊應的殃新圖負像中嗚的點(x益1,國y1倦)之間貌的關脹系如披下：=x1y11Sx000Sy0001x0y012、圖泄像的賣縮放{x1=Sx*x0y1=Sy*y0注:參數Sx、Sy>1時,圖像敗放大,參數Sx、Sy<1時,圖像術縮小其逆瞞運算浩為：{x0=x1/Sxy0=y1/Sy=x0y011/Sx0001/Sy0001x1y11記為矩陣S記為矩陣S-1Sx=1.5Sy=1.5Sx=0.5Sy=0.53、圖提像的核鏡像水平藏鏡像瞞：=x1y11-100010001x0y01{x1=-x0y1=y0垂直粗鏡像導：=x1y111000-10001x0y01{x1=x0y1=-y0旋轉辱前:旋轉廚后:(為順販時針蜻旋轉)其逆犯運算毅為：4、圖燦像的霉旋轉x0y0rcos

rsin

=ìí=?x1=rcos(-)=rcoscos+rsinsin=x0cos+y0siny1=rsin(-)=rsincos-rcossin=-x0sin+y0cosθ(x1,y1)(x0,y0)αr=cossin0-sincos0001x0y01x1y11x0=x1cos-y1siny0=x1sin+y1cos=cos-sin0sincos0001x1y11x0y01記為矩陣R-1記為矩陣R順時拆針轉45O5、圖首像的愁轉置圖像私的轉黎置是漁將圖它像的噸ｘ坐削標和姨ｙ坐存標互執換：=x1y11010100001x0y01{x1=y0y1=x0復合久變換格又稱槳級聯頸變換法，指奮對圖鋼形做捎一次召以上矛的幾亭何變冶換。6、復碰合變聚換解:設點(x粉,y略)為線印段上認的任焰意一蓄點,倦1.設點(x案′,養y′羞)為點(x燈,y紡)放大塊后的救坐標,則:yx(x,y)yx(x′,y′)yx(x′′,y′′)tx例:對一顆線段雷先放妹大2倍(即Sx攜=S尖y=校2)，再并平移tx幸=1挨0,最ty砌=0。=Sx’y’1xy1200020001=xy1=2x2y1解:常2.設點(x姑′′謎,y兄′′本)為點(x刻′,細y′蒸)經平惹移后孝的坐世標,則：如果饑對一撤線段弦先平買移tx涼=1飾0,淘ty開=0蓄,再放迷大2倍(即Sx唇=S殊y=緞2)。崗則：=Tx’’y’’1x’y’1=TS

xy1=10100100012x+102y12x2y1==Sx’’y’’1x’y’1=ST

xy1=200020001x+10y1xy1=1010010001200020001=2x+202y13圖像兇像素逮間聯隨系一幅勤二維擇圖像候可以庭用二搶元函憲數f(攝x,抬y)來表座示，其中(x稠,y豆)表示2-算D空間股中一結個坐勒標點紋的位章置,f代表派圖像壯在點(x促,y通)的某玩種性梨質。圖像慌中每斑個基雁本單紅元稱排為像軌素(p談ix搶el遞)，一影幅圖刺像的帆分辨涼率與促其像疊素個滋數成師正比裁。3圖像涉像素吧間聯竄系圖像爆中的夢像素淚是按樣某種鼠規律腦排列篩的，炎像素楊之間莖的關抄系與杯其鄰扶近像撥素組牙成的俱鄰域廚有關像素畜的鄰主域定義柱4宏－鄰災域設像既素p的坐費標為券(x,閑y)蒼，它有稍4個壺水平凳和垂票直的棋鄰近晚像素賴，坐飲標分蠅別為壟(x+谷1,憲y)儉,(x-球1,揮y)紫,(x,年y+河1)將,(x,璃y-澡1)著。這4濃個像究素組島成p的4疫－鄰勉域，營記為N4(p葬)。定義對角盆鄰域像素p的4晶個對朽角鄰雀近像癢素，勝坐標冰分別鵲為(x+惜1,北y+慈1)病,(x+巧1,脖y-省1)客,(x-邊1,澤y+僚1)勇,(x-企1,魄y-蝦1)立。這4抱個像抹素組取成p的對角者鄰域，記拉為ND(p卡)。定義8－側鄰域像素p的4槐個4－甜鄰域加上代4個對角并鄰域合起丘來組竭成p的8－嗓鄰域，記繁為N8(p再)。距離曾是描音述像嘩素之圈間關榜系的墨重要幸幾何抓參數饅.像素柄的距攻離距離漂量度延函數設3謀個像負素p,促q,艱r的坐蔬標分沙別為夜(x,怨y)昨,(s,睜t)樸,(u,蝕v)次，如果鋒滿足事下面鮮條件皺，則朵稱函己數D為距戰離量祥度函平數。1.D(砌p,慌q)頁>=紀0第(當且佛僅當p敘=柿q時，D(活p,碌q)洽＝0停)；D(變p,厭q)竿＝林D(娘q,亂p)域；3.墻D(津p,卡r)訪<=盜D孤(p蜓,q裙)傅+增D(陡q,著r)沸.歐氏量距離曉：城區趣距離齡：棋盤敞距離室：設p1(x1,y1),p2(x2,y2)為圖聚像中鍬的兩距像素挽，則論幾種搶常用型的距面離定域義為迫：(c)棋盤府距離不同貓的距碰離定兵義，宋其描圓述的膛區域楚形狀且也不濫同。(a)歐氏捐距離(b)城區介距離加法退運算減法吊運算乘法嚷運算除法夕運算4圖像禽間算壟術和墊邏輯飯運算算術虹運算加法排運算旋的定衡義C(悠x,掠y)研=胡A亭(x脖,y倆)樓+皂B(冤x,墻y)主要咸應用雅舉例減少罵在圖朋象采羽集中開產生累的噪耽音生成繭圖象卻疊加封效果加法查運算減少秩在圖母象采覆集中喊產生寧的噪置聲對于皆原圖野象f(自x,芬y)降,有一擾個噪芳聲圖象騙集{gi(x步,y據)啄}闊i悼=絮1,面2,晨..葵.M其中蹄：gi(x父,y江)賓=院f(錄x,膜y)敘+注ei(x鑄,y押)M個圖滅象的熊均值話定義智為：?(x酸,y噴)慈=繭[士g0(x青,y噸)+功g1(x緒,y虛)+宵…+甩gM(x帽,y陪)]豬/黃M當：軋噪聲ei(x塌,y露)為互隆不相躬關，啞且均便值為替0時較，上縮慧述圖僵象均注值將費降低日噪聲旨的影其響。設有奴一幅么混入技噪聲攝的圖分象g(礦x,宅y)嗓：g(焦x,催y)鴿=賭f蛾(x釘,y籌)桃+促e(臟x,潤y)其中忍：f(虧x,涂y)為原魯圖象蠶，e(頓x,相y)為噪叔聲圖涌象對于壁兩個圖圖象f(尖x,認y)和h(刃x,訪y)的均擴值：g(嚷x,愉y)上=膨[留f(族x,炊y)替+乏h漢(x熄,y健)]擱/2會得病到二圣次暴愿光的掀效果由。生成猶圖象紙疊加臣效果推廣蜂這個透公式撈為：g(油x,風y)勉=αf(標x,慎y)眉+βh(把x,平y)其中α+對β=監1我們摘可以聞得到耳各種損圖象必合成肢的效蟲果，泉也可拳以用夕于兩漆張圖曉片的味銜接+減法與的定崗義C(扎x,需y)墳=菌A惑(x獄,y扛)步-糧B(弦x,愛y)主要贊應用諒舉例去除或不需太要的法疊加滑性圖持案檢測螞同一探場景浙兩幅墾圖象司之間江的變負化減法蘆運算設：封背景胃圖象b(粱x,輔y)擔，前景吹背景帖混合矛圖象f(惡x,攻y)g(首x,睜y)廣=確f翅(x逢,y貍)芳–唇b(趕x,啦y)g(輔x,才y)為去崇除了條背景臂的圖瓶象。去除餓不需襯要的遍疊加姑性圖槳案-設：拜時投間1祖的圖酬象為T1(x北,y裳)，時間弓2的象圖象蜂為T2(x筒,y氏)g(確x,賢y)