計算機圖形、圖像技術(shù)計算機圖形、圖像技術(shù)計算機圖形分為兩大類──位圖圖像和矢量圖形

矢量圖形，是由叫作矢量的數(shù)學(xué)對象所定義的 直線和曲線組成的。矢量根據(jù)圖形的幾何特性 來對其進行描述，矢量圖形與分辨率無關(guān)。

位圖圖象，也叫作柵格圖象。位圖圖象是用小 方形網(wǎng)格（位圖或柵格），即人所共知的象素 來代表圖象，每個象素都被分配一個特定位置 和顏色值。位圖圖象與分辨率有關(guān)，換句話 說，它包含固定數(shù)量的象素，代表圖象數(shù)據(jù)。色度學(xué)色度圖坐標軸中心點和邊界點任一顏色的表示顏色模型

RGB模型

HIS模型色度學(xué)三基色紅（R）綠（G）藍（B）三補色品紅（M，magenta，紅加藍）青（C，cyan，綠加藍）黃（Y，yellow，紅加綠）圖像的RGB顏色模型絕大部分可見光譜可用紅、綠和藍(RGB)三色光按不同比例和強度的混合來表示。在顏色重疊的位置，產(chǎn)生青色、品紅和黃色。因為RGB顏色合成產(chǎn)生白色，它們也叫作加色。將所有顏色加在一起產(chǎn)生白色──就是說，所有光被反射回眼睛。加色用于光照、視頻和顯示器。例如，顯示器通過紅、綠和藍熒光粉發(fā)射光線產(chǎn)生彩色。RGB色彩模式使用RGB模型為圖像中每一個像素的RGB分量分配一個0~255范圍內(nèi)的強度值。例如：純紅色R值為255，G值為0，B值為0；灰色的R、G、B三個值相等（除了0和255）；白色的R、G、B都為255；黑色的R、G、B都為0。RGB圖像只使用三種顏色，就可以使它們按照不同的比例混合，在屏幕上重現(xiàn)16777216種顏色圖像的RGB顏色模型圖像的CMYK顏色模型CMYK模型以打印在紙張上油墨的光線吸收特性為基礎(chǔ)，白光照射到半透明油墨上時，部分光譜被吸收，部分被反射回眼睛。理論上，青色(C)、品紅(M)和黃色(Y)色素能合成吸收所有顏色并產(chǎn)生黑色。由于這個原因，這些顏色叫作減色。圖像的CMYK顏色模型

因為所有打印油墨都會包含一些雜質(zhì)，這三種油墨實際上產(chǎn)生一種土灰色，必須與黑色(K)油墨混合才能產(chǎn)生真正的黑色。將這些油墨混合產(chǎn)生顏色叫作四色印刷。圖像的CMYK顏色模型相加混色RGB相減混色CMY生成的顏色000111黑001110藍010101綠011100青100011紅101010品紅110001黃111000白相加色與相減色關(guān)系顏色模型的空間表示顏色模型關(guān)系示意顏色的三個基本特征量亮度：與發(fā)射率有關(guān)色調(diào)：與波長有關(guān)飽和度：與光譜純度有關(guān)色度圖色度圖0.800.20.8xy520nm700-770nm紅藍綠NTSCPAL紫色度圖色度圖色度圖1，在色度圖中每點都對應(yīng)一種顏色2，在色度圖中邊界上的點代表純顏色中心點處純度為零3，在色度圖中連接任意兩端點的直線上的各點表示將這兩端點所代表的顏色相加可組成的顏色。色度圖C：白色Q：橙色P：66%Qp顏色模型

RGB模型面向硬件設(shè)備

HIS或HSB模型面向彩色處理

H表示色調(diào)（hue）

S表示飽和度（saturation）

I表示亮度（Intensity或Brightness

）HSI模型坐標紅色分量綠色分量藍色分量彩色原圖紅色分量綠色分量藍色分量彩色原圖H分量S分量I分量顏色模型轉(zhuǎn)換從RGB模型轉(zhuǎn)換到HIS模型顏色模型轉(zhuǎn)換從HIS模型轉(zhuǎn)換到RGB模型圖像的Lab顏色模型Lab模式是根據(jù)CommissionInternationaleEclairage（CIE）在1931年所制定的一種測定顏色的國際標準建立的。于1976年被改進，并且命名的一種色彩模式。

Lab顏色模型是有國際照明委員會（CIE）于1976年公布的一種顏色模型，Lab顏色模型彌補了RGB和CMYK兩種色彩模式的不足。Lab顏色模型由三個要素組成，一個要素是亮度（L），a和b是兩個顏色通道。a包括的顏色是從深綠色（低亮度值）到灰色（中亮度值）再到亮粉紅色（高亮度值）；b是從亮藍色（底亮度值）到灰色（中亮度值）再到黃色（高亮度值）。因此，這種顏色混合后將產(chǎn)生具有明亮效果的色彩。圖像的Lab顏色模型Lab模式既不依賴光線，也不依賴于顏料，它是CIE組織確定的一個理論上包括了人眼可以看見的所有色彩的色彩模式。Lab模式彌補了RGB和CMYK兩種色彩模式的不足。

Lab模式所定義的色彩最多，且與光線及設(shè)備無關(guān)并且處理速度與RGB模式同樣快，比CMYK模式快很多。因此，可以放心大膽的在圖象編輯中使用Lab模式。而且，Lab模式在轉(zhuǎn)換成CMYK模式時色彩沒有丟失或被替換。因此，最佳避免色彩損失的方法是：應(yīng)用Lab模式編輯圖象，再轉(zhuǎn)換為CMYK模式打印輸出。

當你將RGB模式轉(zhuǎn)換成CMYK模式時，Photoshop將自動將RGB模式轉(zhuǎn)換為Lab模式，再轉(zhuǎn)換為CMYK模式。在表達色彩范圍上，處于第一位的是Lab模式，第二位的是RGB模式，第三位是CMYK模式。圖像的Lab顏色模型A.B.C.D.光度=100（白）綠到紅分量藍到黃分量光度=0（黑）關(guān)于“溢色”在表達色彩范圍上，處于第一位的是Lab模式，第二位的是RGB模式，第三位是CMYK模式。關(guān)于“溢色”在表達色彩范圍上，處于第一位的是Lab模式，第二位的是RGB模式，第三位是CMYK模式。顏色模型的色域色域是一個色系能夠顯示或打印的顏色范圍。人眼看到的色譜比任何顏色模型中的色域都寬。在顏色模型中，L*a*b具有最寬的色域，它包括RGB和CMYK色域中的所有顏色。通常RGB色域包含能在計算機顯示器或電視屏幕（發(fā)出紅、綠和藍光）上所有能顯示的顏色。因而一些諸如純青或純黃等顏色不能在顯示器上精確顯示。顏色模型的色域CMYK色域較窄，僅包含使用印刷色油墨能夠打印的顏色。當不能被打印的顏色在屏幕上顯示時，它們稱為溢色──即超出CMYK色域之外。彩色空間的線性變換標準YIQ適用于NTSC彩色電視制式Y(jié)UV適用于PAL彩色電視制式Y(jié)CrCb適用于計算機用的顯示器為了使用人的視角特性以降低數(shù)據(jù)量，通常把RGB空間表示的彩色圖像變換到其他彩色空間。彩色空間變換有三種：彩色空間的線性變換標準YUV與YIQ模型在彩色電視制式中，使用YUV和YIQ模型來表示彩色圖像。在PAL彩色電視制式中使用YUV模型，Y表示亮度，UV用來表示色差，U、V是構(gòu)成彩色的兩個分量；在NTSC彩色電視制式中使用YIQ模型，其中的Y表示亮度，I、Q是兩個彩色分量。YUV/YIQ特點亮度信號(Y)和色度信號(U、V)是相互獨立的；彩色空間RGB-YUVY=0.299R+0.587G+0.114BU=﹣0.147R﹣0.289G+0.436BV=0.615R﹣0.515G﹣0.100B彩色空間RGB-YIQY=0.299R+0.587G+0.114B

I=0.596R﹣0.275G﹣0.321BQ=0.212R﹣0.523G+0.311B彩色空間RGB-YCrCb數(shù)字域中的彩色空間變換與模擬域的彩色空間變換不同。它們的分量使用Y、Cr和Cb來表示，與RGB空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：Y＝0.299R＋0.578G＋0.114BCr＝(0.500R－0.4187G－0.0813B)＋128Cb=(－0.1687R－0.3313G＋0.500B)＋128圖像的種類只有黑白兩中顏色的圖像稱為單色圖像(monochromeimage)，它的每個像素的像素值用1位存儲，它的值只有“0”或者“1”，一幅640×480的單色圖像需要占據(jù)37.5KB的存儲空間。如果每個像素的像素值用一個字節(jié)表示，灰度值級數(shù)就等于256級，每個像素可以是0-255之間的任何一個值，一幅640×480的灰度圖像就需要占據(jù)300KB的存儲空間。圖像的種類圖像的種類彩色圖像(colorimage)可按照顏色的數(shù)目來劃分，例如256色圖像和真彩色(24bit顏色)等。彩色圖像的每個像素的R、G和B值用一個字節(jié)來表示，一幅640×480

的8位彩色圖像需要307.2KB的存儲空間。一幅640×480的真彩色圖像需要921.6KB的存儲空間。許多24位彩色圖像是用32位存儲的，這個附加的8位叫做alpha通道，它的值叫做alpha值，它用來表示該像素如何產(chǎn)生特技效果。圖像的種類16位色32位色圖像的三個基本屬性—分辨率顯示分辨率顯示分辨率是指顯示屏上能夠顯示出的像素數(shù)目。圖像分辨率圖像分辨率是指組成一幅圖像的像素密度的度量方法。對同樣大小的一幅圖，如果組成該圖的圖像像素數(shù)目越多，則說明圖像的分辨率越高，看起來就越逼真。相反，圖像顯得越粗糙。圖像的三個基本屬性—像素深度像素深度是指存儲每個像素所用的位數(shù)，它也是用來度量圖像的分辨率例如，一幅彩色圖像的每個像素用R，G，B三個分量表示，若每個分量用8位，那么一個像素共用24位表示，就說像素的深度為24，每個像素可以是224=16777216種顏色中的一種。圖像的三個基本屬性—像素深度在用二進制數(shù)表示彩色圖像的像素時，除R，G，B分量用固定位數(shù)表示外，往往還增加1位或幾位作為屬性(Attribute)位。例如，RGB5:5:5表示一個像素時，用2個字節(jié)共16位表示，其中R，G，B各占5位，剩下一位作為屬性位。在這種情況下，像素深度為16位，而圖像深度為15位圖像的三個基本屬性—像素深度用32位表示一個像素時，R，G，B分別用8位表示，剩下的8位常稱為α通道(alphachannel)位，或稱為復(fù)蓋(overlay)位、中斷位、屬性位。它的用法可用一個預(yù)乘α通道(premultipliedalpha)的例子說明。假如一個像素(A，R，G，B)的四個分量都用規(guī)一化的數(shù)值表示，(A，R，G，B)為(1，1，0，0)時顯示紅色。當像素為(0.5,1,0,0)時，預(yù)乘的結(jié)果就變成(0.5,0.5,0,0)，這表示原來該像素顯示的紅色的強度為1，而現(xiàn)在顯示的紅色的強度降了一半。用這種辦法定義一個像素的屬性在實際中很有用。例如在一幅彩色圖像上疊加文字說明，而又不想讓文字把圖復(fù)蓋掉，就可以用這種辦法來定義像素，而該像素顯示的顏色又有人把它稱為混合色(keycolor)。在圖像產(chǎn)品生產(chǎn)中，也往往把數(shù)字電視圖像和計算機生產(chǎn)的圖像混合在一起，這種技術(shù)稱為視圖混合技術(shù)，它也采用α通道。圖像的三個基本屬性真彩色、偽彩色與直接色真彩色(truecolor)

真彩色圖通常是指RGB8:8:8，即圖像的顏色數(shù)等于224，也常稱為全彩色(fullcolor)圖像。圖像的三個基本屬性真彩色、偽彩色與直接色偽彩色(pseudocolor)

偽彩色圖像的含義是，每個像素的顏色不是由每個基色分量的數(shù)值直接決定，而是把像素值當作彩色查找表(colorlook-uptable，CLUT)的表項入口地址，去查找一個顯示圖像時使用的R，G，B強度值，用查找出的R，G，B強度值產(chǎn)生的彩色稱為偽彩色。

使用查找得到的數(shù)值顯示的彩色是真的，但不是圖像本身真正的顏色，它沒有完全反映原圖的彩色。圖像的三個基本屬性真彩色、偽彩色與直接色直接色(directcolor)每個像素值分成R，G，B分量，每個分量作為單獨的索引值對它做變換。也就是通過相應(yīng)的彩色變換表找出基色強度，用變換后得到的R，G，B強度值產(chǎn)生的彩色稱為直接色。它的特點是對每個基色進行變換。

用這種系統(tǒng)產(chǎn)生顏色與真彩色系統(tǒng)相比，相同之處是都采用R，G，B分量決定基色強度，不同之處是前者的基色強度直接用R，G，B決定，而后者的基色強度由R，G，B經(jīng)變換后決定。因而這兩種系統(tǒng)產(chǎn)生的顏色就有差別。試驗結(jié)果表明，使用直接色在顯示器上顯示的彩色圖像看起來真實、很自然。直接色與偽彩色系統(tǒng)相比，相同之處是都采用查找表，不同之處是前者對R，G，B分量分別進行變換，后者是把整個像素當作查找表的索引值進行彩色變換。圖像文件格式BMP圖像文件微軟公司提出，在Windows操作系統(tǒng)下使用的一種標準圖像格式，BMP位圖文件默認的文件擴展名是BMP或者bmp位圖文件可看成由4個部分組成：位圖文件頭(bitmap-fileheader)、位圖信息頭(bitmap-informationheader)、彩色表(colortable)和定義位圖的字節(jié)陣列。支持單色、16色、256色、真彩色圖像，一個文件存放一幅圖像，可以進行無損壓縮，也可不壓縮圖像數(shù)據(jù)，非壓縮的BMP文件是一種通用的圖像文件格式，幾乎所有Windows應(yīng)用軟件都能支持。位圖文件頭：包含有關(guān)于文件類型、文件大小(用字節(jié)為單位)、存放位置等信息。位圖信息頭：包含有位圖文件的大小、壓縮類型和顏色格式。BMP位圖可以是沒有任何壓縮的位圖，或者是進行壓縮的位圖。顏色格式說明位圖所用的顏色數(shù)目，2/16/256/16777216種顏色。彩色表：彩色表中的元素與位圖所具有的顏色數(shù)相同。對于24-位真彩色圖像不使用彩色表，因為位圖中的RGB值就代表了每個像素的顏色。彩色表中的顏色按顏色的重要性排序，這可以輔助顯示驅(qū)動程序為不能顯示足夠多顏色數(shù)的顯示設(shè)備顯示彩色圖像。圖像數(shù)據(jù)陣列字節(jié)：緊跟在彩色表之后的是圖像數(shù)據(jù)字節(jié)陣列。圖像的每一掃描行由表示圖像的連續(xù)的像素字節(jié)組成，每一行的字節(jié)數(shù)取決于圖像的顏色數(shù)目和用像素表示的圖像寬度。掃描行是由底向上存儲的，陣列中的第一個字節(jié)表示位圖左下角的像素，而最后一個字節(jié)表示位圖右上角的像素。GIF圖像顏色數(shù)較少（不超過256色），文件特別小，壓縮比可調(diào)，適合網(wǎng)絡(luò)傳輸。由于顏色數(shù)量受到限制，GIF更適合用來做插圖、剪貼畫等，用于色彩數(shù)要求不高的場合。GIF圖象具有累進顯示功能。GIF89a格式能夠支持透明背景（JPEG不支持）。目前網(wǎng)頁上有大量的靜態(tài)與動態(tài)GIF圖象。GIF圖像數(shù)據(jù)的交叉存儲行號像素交插遍次

0……1 1……4

2……33……44……25……46……37……48……19……410……311……412……213……414……315……416……117……418……3GIF圖像的累進顯示GIF圖像的累進顯示GIF支持透明背景

GIF圖象中的某個色彩，在瀏覽器顯示該圖像時被忽略而不被顯示出來。

效果是使圖像浮現(xiàn)在頁面上，增強了網(wǎng)頁的外觀。例動態(tài)GIF圖象將數(shù)張圖片存成一個文件，從而形成動畫效果

1、打開第1張圖片；2、插入其他的圖片;3、調(diào)整每張圖片顯示的時間；4、設(shè)定重復(fù)次數(shù);5、

存儲為gif格式文件

TIF圖像文件是一種工業(yè)標準，有許多圖像圖形應(yīng)用軟件支持這種文件格式，大量使用于掃描儀和桌面出版，可對圖像數(shù)據(jù)進行無損壓縮。支持單色、彩色圖像。常用的圖像文件要求：熟悉常用的圖象文件名了解它們有什么特性和適用的場合圖像技術(shù)數(shù)字圖像處理，計算機圖像處理廣義上是各種與圖像有關(guān)的技術(shù)的總稱。包括：對圖像的各種加工基于加工結(jié)果的判斷決策和行為規(guī)劃為此進行的硬件設(shè)計及制作圖像技術(shù)例如：圖像的采集，獲取，編碼，存儲和傳輸，合成和產(chǎn)生，顯示和輸出，變換，增強，恢復(fù)和重建，分割，目標的檢測，表達和描述，特征的提取和測量，序列圖像的校正，3-D景物的重建復(fù)原，圖像數(shù)據(jù)庫的建立，索引和抽取圖像的分類，表示和識別，圖像模型的建立和匹配，圖像和場景的解釋和理解。（1）、幾何處理幾何處理主要包括座標變換、圖像的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、移動、多個圖像配準，全景畸變校正，扭曲校正，周長、面積、體積計算等。（2）、算術(shù)處理算術(shù)處理主要對圖像施以＋、－、×、÷等運算，雖然該處理主要針對像素點的處理，但非常有用，如醫(yī)學(xué)圖像的減影處理就有顯著的效果。（3）、圖像增強圖像增強處理主要是突出圖像中感興趣的信息，而減弱或去除不需要的信息，從而使有用信息得到加強，便于區(qū)分或解釋。主要方法有直方圖增強、偽彩色增強法(pseudocolor)、灰度窗口等技術(shù)。（4）、圖像復(fù)原圖像復(fù)原處理的主要目的是去掉干擾和模糊，恢復(fù)圖像的本來面目。典型的例子如去噪就屬于復(fù)原處理。去模糊也是復(fù)原處理的任務(wù)。這些模糊來自透鏡散焦，相對運動，云層遮擋等。這些干擾可用濾波、逆濾波、同態(tài)濾波等方法加以去除。（5）、圖像重建重建處理是從數(shù)據(jù)到圖像的處理。也就是說輸入的是某種數(shù)據(jù)，而處理結(jié)果得到的是圖像。該處理的典型應(yīng)用就是CT技術(shù)，CT技術(shù)發(fā)明于1972年，早期為X光CT，后來發(fā)展的有ECT、超聲CT、核磁共振（NMR）等。圖像重建的主要算法有代數(shù)法、迭代法、卷積反投影法等，其中以卷積反投影法運用最為廣泛，因為它的運算量小、速度快。

（6）、圖像編碼圖像編碼的研究屬于信息論中信源編碼范疇，其主要宗旨是利用圖像信號的統(tǒng)計特性及人類視覺的生理學(xué)及心理學(xué)特性對圖像信號進行高效編碼，即研究數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，以解決數(shù)據(jù)量大的矛盾。

一般來說，圖像編碼目的有三個：①減少數(shù)據(jù)存貯量；②降低數(shù)據(jù)率以減少傳輸帶寬；③壓縮信息量，便于特征抽取，為識別作準備。（7）、模式識別模式識別是數(shù)字圖像處理的又一研究領(lǐng)域。

実験

1t0＝0、t1＝1/29秒実験

2

t0＝0、t1＝1/10秒（8）、圖像理解圖像理解是由模式識別發(fā)展起來的方法。該處理輸入的是圖像，輸出的是一種描述。這種描述并不僅是單純的用符號作出詳細的描繪，而且要利用客觀世界的知識使計算機進行聯(lián)想、思考及推論，從而理解圖像所表現(xiàn)的內(nèi)容。圖像理解有時也叫景物理解。在這一領(lǐng)域還有相當多的問題需要進行深入研究。成像變換和坐標變換投影成像成像過程成像變換齊次坐標透視變換坐標變換灰度插值成像變換和坐標變換投影成像將3-D客觀場景投影到2-D圖像平面成像過程三個坐標系統(tǒng)世界坐標系統(tǒng)XYZ

攝像機坐標系統(tǒng)xyz

圖像平面坐標系統(tǒng)x’y’成像變換和坐標變換成像過程成像變換和坐標變換透視變換成像變換和坐標變換齊次坐標笛卡爾坐標：W=[xyz]T齊次坐標：wh=[kXkYkZk]T

投影矩陣成像變換和坐標變換齊次坐標從齊次坐標還原成笛卡爾坐標成像變換和坐標變換齊次坐標成像變換和坐標變換坐標變換變換后坐標變換矩陣變換前坐標坐標變換通式成像變換和坐標變換坐標變換平移變換尺度變換旋轉(zhuǎn)變換級連反變換成像變換和坐標變換平移變換

oYX成像變換和坐標變換尺度變換

oYX成像變換和坐標變換旋轉(zhuǎn)變換

oYXoYXoYXoYXoYX成像變換和坐標變換級連練習(xí)

平移矩陣放縮矩陣成像變換和坐標變換級連

成像變換和坐標變換反變換

攝像機校準坐標系不重合時的投影成像成像變換分解從世界坐標到攝像機坐標從攝像機坐標到圖像平面坐標內(nèi)部參數(shù)外部參數(shù)攝像機校準

攝像機校準坐標系不重合時的投影成像

攝像機校準成像變換分解從世界坐標到攝像機坐標從攝像機坐標到圖像平面坐標

內(nèi)部參數(shù)外部參數(shù)

攝像機校準成像變換分解從世界坐標到攝像機坐標

旋轉(zhuǎn)矩陣平移矩陣攝像機校準成像變換分解從攝像機坐標到圖像平面坐標

投影矩陣攝像機校準成像變換分解內(nèi)部參數(shù)焦距λ外部參數(shù)攝像機朝向和空間位置參數(shù)

R（旋轉(zhuǎn)）,T（平移）？區(qū)分內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)的意義

攝像機校準作用可以幫助從2-D圖象坐標推導(dǎo)客觀世界的3-D信息

可以幫助從3-D信息推導(dǎo)2-D圖象坐標

攝像機校準方法原理

R，T外部參數(shù)內(nèi)部參數(shù)XYZxyz攝像機校準方法原理

Ch=AWh=PRTWh

級連矩陣P投影R旋轉(zhuǎn)T平移不存在攝像機校準具體步驟1，獲得M≥6個具有已知世界坐標（Xi,Yi,Zi）i=1，2…M的空間點（圖像中均可見）2，用攝像機得到對應(yīng)的象平面坐標（xi，yi）3，把坐標帶入（6組）

立體圖采集3-D成像光源采集器景物不同立體成像方式的特點雙目成像

立體圖采集3-D信息客觀世界是3-D的投影后圖像都是2-D的

2-D圖像隱含3-D信息幾何畸變，敏感度（陰影），紋理，表面輪廓，視差

立體成像三要素光源采集器景物三者的相互位置和運動情況

不同立體成像方式的特點

雙目成像模型：由兩個單目成像模型組合而成

基線雙目成像攝象機坐標系統(tǒng)和世界坐標系統(tǒng)重合象平面與世界坐標系統(tǒng)的XY平面也是平行兩個鏡頭中心間的連線稱為系統(tǒng)的基線B

雙目成像視差

D為視差雙目成像物距與視差的關(guān)系λ=0.05m，B=0.2mD=0.01m,Z=-0.95mD=0.1m,Z=-0.05m

近處的立體視覺比較強深度圖采集深度信息獲取方法基于飛行時間的深度圖獲取基于幅度調(diào)制波相位差的深度圖獲取結(jié)構(gòu)光獲取深度信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)深度與成像高度

深度圖采集深度信息獲取方法基于飛行時間的深度圖獲取

采用雷達測距的原理，測量光波從光源發(fā)出 經(jīng)被測物反射后回到傳感器所需的時間

基于飛行時間（timeofflight）的深度圖獲取一般使用點源，所以也稱飛點法

測距的關(guān)鍵是精確地測量時間

如果要求空間距離分辨率為0.001m，則時間 分辨率要達到66

10–13s深度圖采集深度信息獲取方法基于幅度調(diào)制波相位差的深度圖獲取

深度圖采集結(jié)構(gòu)光獲取深度信息

利用照明中的幾何信息結(jié)構(gòu)光測距成像系統(tǒng)攝像機光源借助三角原理得到深度圖像

深度圖采集

光源成像圖鷹眼技術(shù)鷹眼技術(shù)：八部分辨率極高的快速黑白攝像機被安置在球場周圍。球的位置：用軟件對球場的各條邊線進行校準，使得網(wǎng)球運行的軌跡被各部攝像機捕捉到后，能夠通過畫面呈現(xiàn)。采用3D技術(shù)來模擬網(wǎng)球，成像的依據(jù)是三部被架設(shè)計在“邊角位置”上的攝像機捕捉到的素材。影響生成過程：以2000楨/秒的速度從每部攝像機中索取影像，并傳輸給主控電腦。每楨畫面經(jīng)校準后，確定網(wǎng)球的運行路線，并且計算出球沿此軌跡運行的落地彈跳點，保證誤差控制在3毫米以內(nèi)。采樣和量化數(shù)字圖像空間離散化：采樣幅度離散化：量化表達圖像所需的數(shù)據(jù)量空間分辨率幅度分辨率計算公式

采樣和量化數(shù)字圖像空間離散化：采樣幅度離散化：量化

采樣和量化表達圖像所需的數(shù)據(jù)量空間分辨率:M×N幅度分辨率：G（f∈G）

數(shù)字圖像

圖像（水平）尺寸M：

圖像（垂直）尺寸N：

象素灰度級數(shù)G(k-bit)： 圖像所需的比特數(shù)b：采樣和量化圖像質(zhì)量與數(shù)據(jù)量采樣級數(shù)的影響量化級數(shù)的影響兩者的綜合作用采樣級數(shù)的影響512*512512*512256*256128*12864*6432*3218*18量化級數(shù)的影響

256級64級16級8級4級2級兩者的綜合作用僅減少空間分辨率，圖中各區(qū)域的邊緣處看到棋盤模式，并在全圖看到像素粒子變粗的現(xiàn)象僅減小灰度級數(shù)，達到一定程度，會出現(xiàn)虛假輪廓同時減小空間分辨率和灰度級數(shù)，圖像質(zhì)量的退化比單獨變化空間分辨率或灰度級時要更快。圖像映射技術(shù)改善視覺效果映射：改變像素灰度，將(x,y)處的灰度f映射為g

映射規(guī)則

1.

圖像求反 將原圖灰度值翻轉(zhuǎn) 2.

增強對比度 增強原圖各部分之間的反差

圖像映射映射：將f(x,y)中的每個像素灰度按EH

操作直接變換以得到g(x,y)

變換函數(shù)圖像映射色彩映射

映射(黑紅黃白)的效果圖像灰度映射映射：變換函數(shù)圖像求反圖像灰度映射映射：變換函數(shù)增強對比度圖像灰度映射映射：變換函數(shù)

變換函數(shù)表達式：課堂練習(xí)試給出：把灰度范圍[0,10）伸長為[0,15），把范圍[10,20）移到[15,25），并把范圍[20,30]壓縮為[25,30]的變換方程。試給出把灰度范圍[0,10）伸長為[0,15），把范圍[10,20）移到[15,25），并把范圍[20,30]壓縮為[25,30]的變換方程。設(shè)原灰度值為r，灰度分段線性變換后為z。3.對數(shù)變換c是常數(shù)

有時原圖的動態(tài)范圍太大，超出某些顯示設(shè)備的允許的動態(tài)范圍，如直接使用原圖，則一部分細節(jié)可能丟失。解決辦法是對原圖進行灰度壓縮，使用對數(shù)變換。對數(shù)變換：s=clog(1+r)r≥03.對數(shù)變換c是常數(shù)

有時原圖的動態(tài)范圍太大，超出某些顯示設(shè)備的允許的動態(tài)范圍，如直接使用原圖，則一部分細節(jié)可能丟失。解決辦法是對原圖進行灰度壓縮，如對數(shù)變換。對數(shù)變換：s=clog(1+r)r≥0ab(a)傅里葉頻譜,(b)取c=1,應(yīng)用了對數(shù)變換的結(jié)果作用：用來擴展被壓縮的高值圖像中的暗像素。不過在很大程度上壓縮了圖像像素的動態(tài)范圍。具體應(yīng)用是縮小傅氏變換的頻譜范圍。4.冪次變換冪次變換：s=crγc和γ

是正常數(shù)γ<1提高灰度級，在正比函數(shù)上方，使圖像變亮γ>1降低灰度級，在正比函數(shù)下方，使圖像變暗例：人體胸上部脊椎骨折的核磁共振圖像γ<1提高灰度級，使圖像變亮。c=1,γ=0.6,0.4,0.3γ

=0.4增強效果最好用冪次變換進行對比度增強4.冪次變換γ=5

例：航空地面圖像

γ>1降低灰度級，使圖像變暗c=1,γ

=3,4,5

γ=3

√γ=4

√4.冪次變換圖像的γ校正

數(shù)字圖像信息的獲取通常都是通過光電傳感器(如：CCD)來完成的。但是，由于傳感器的輸入輸出特性不是線性的。所以，如果不進行校正處理的話，將無法得到好的圖像效果。

（同理，加洗照片不對顏色進行校正配準，效果都會略差一些）光電傳感器的輸入輸出特性設(shè)CCD的輸入（入射光強度）為L，輸出（電流強度）為I，則有：當我們得到信號I之后，必須對其進行校正，使得后面處理的信息為L或估計的近似L。圖像的γ校正γ校正方法圖像的γ校正實際中γ值的確定方法通常CCD的γ值在0.4~0.8之間。根據(jù)畫面對比度的觀察與分析，可以大致得到該設(shè)備的γ值（或依據(jù)設(shè)備的參考γ值）。46999546866808789507595801399821373360646820529260如果不進行校正的話，會有11/25=44%的數(shù)據(jù)畸變嚴重。從上面的數(shù)據(jù)規(guī)律可以看出，會導(dǎo)致對比度的減小。圖像的γ校正光照強度未經(jīng)矯正的輸出值469995468668087895075958013999213633606569205292601399821373360646820529260γ=0.4校正后的誤差為計算誤差，是不得已的，可忽略的誤差圖像的γ校正γ=0.4矯正前矯正后光照強度圖像的γ校正5.位圖切割位平面切片位圖切割：設(shè)圖像每一個像素用8bits來表示，假想圖像由8個1bit平面組成，其范圍從最低的0平面到最高的位平面7。（位平面分割）：對圖像特定位提高其亮度的仍可提高圖像質(zhì)量。例：可設(shè)一個灰度值變函數(shù)，獲得位平面7的二值圖像（0-127→0，128-255→255）位面：將一幅圖中灰度值的每個bit看作一個二值的位面位圖切割作用：通過對特定位提高亮度，改善圖像質(zhì)量較高位（如前4位）包含大多數(shù)視覺重要數(shù)據(jù)較低位（如后4位）對圖像中的微小細節(jié)有作用分解為位平面，可以分析每一位在圖像中的相對重要性位圖切割一幅8比特分形圖像位圖切割1、圖象求反 2、增強對比度3、動態(tài)范圍壓縮(對比拉伸) 4、灰度切割典型灰度映射用直接映射增強圖像6.直方圖均衡化借助直方圖的變化來實現(xiàn)映射統(tǒng)計直方圖

1個1-D的離散函數(shù)，二維圖像的一維統(tǒng)計

統(tǒng)計直方圖提供了原圖的灰度值分布情況直方圖設(shè)置一個有L個元素的數(shù)組對原圖的灰度值進行統(tǒng)計

6.直方圖均衡化①灰度直方圖只能反映圖像的灰度分布情況，而不能反映圖像像素的位置,即丟失了像素的位置信息。②一幅圖像對應(yīng)唯一的灰度直方圖，反之不成立。不同的圖像可對應(yīng)相同的直方圖。③一幅圖像分成多個區(qū)域，多個區(qū)域的直方圖之和即為原圖像的直方圖。6.直方圖均衡化直方圖的性質(zhì)圖像的視覺效果和其直方圖有對應(yīng)關(guān)系

6.直方圖均衡化圖像的視覺效果和其直方圖有對應(yīng)關(guān)系

6.直方圖均衡化均衡化基本思想變換原始圖的直方圖為均勻分布增加像素灰度值的動態(tài)范圍從而增強圖像整體對比度。6.直方圖均衡化增強函數(shù)應(yīng)滿足的兩個條件

（1）單值單增函數(shù)

g=E（f）0≤f≤L-1（2）變換前后灰度值動態(tài)范圍一致

0≤f≤L-1

0≤g≤L-1累積直方圖6.直方圖均衡化改變直方圖需要一個增強函數(shù)6.直方圖均衡化6.直方圖均衡化7.直方圖規(guī)定化

將原始圖直方圖轉(zhuǎn)換為期望直方圖

直方圖均衡化：自動增強效果不宜控制直方圖規(guī)定化：有選擇的增強給定需要的直方圖7.直方圖規(guī)定化

將原始圖直方圖轉(zhuǎn)換為期望直方圖原理和步驟 1.對原始圖的直方圖進行灰度均衡化

2.規(guī)定需要的直方圖：計算能使規(guī)定的直方圖均衡化的變換

3.將原始直方圖對應(yīng)映射到規(guī)定直方圖

7.直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化計算

7.直方圖規(guī)定化對應(yīng)規(guī)則單映射規(guī)則組映射規(guī)