数字图像处理第二章

第二章 数字图像基础

人眼的光学结构

光感受器分为锥状体和杆状体

• 锥状体：主要分布在中央凹的中间部分，对颜色高度敏感，感知细节，频率高
• 杆状体：数量大，没有色觉，感知大概轮廓，对低光照度敏感，频率低

侧抑制

相邻神经元互相抑制的现象

感受野

视觉感觉是视网膜上一定范围内的细胞群共同作用引起的，这个范围称为神经纤维的感受野

马赫带效应

在观看相邻、不同均匀灰度的图案时，视觉系统有趋向于过高或过低估计不同亮度区域边界值的现象，由人眼的侧抑制(相邻神经元互相抑制的现象)引起，人类视觉系统有增强边缘对比度的机制。

同时对比度

感知区域的亮度并不简单地取决于其强度。两个同样大小、同样亮度的小方块，放在暗的背景中的一块看起来比放在亮背景中的另一块看起来要亮一点。表明人眼对某个区域感觉到的亮度不仅仅依赖它的强度，而与环境亮度有关。

亮度恒定现象

当物体对背景的亮度、对比度保持一致时，即使物体和背景的亮度在很大的范围里变化，人眼对亮度的感觉仍保持不变。

单色视觉模型

用低通滤波器模拟人眼的光学系统（积分特性）， log 模拟亮度恒定现象，高通滤波器模拟侧抑制效应引起的马赫带效应。

主观颜色

$F_R,F_G,F_B$相同时，$P(\lambda)$不一定相同。

视觉的空间频率特性

空间频率是指视像空间变化的快慢。清晰明快的画面，意味这有大量的高频成分。模糊图像只有低频空间成分。

人眼的空间频率特性

主观轮廓和空间错觉

图像采样和量化

• 采样：对连续图像空间坐标的离散化，决定图像的空间分辨率
• 量化：把采样得到的各像素的灰度值的离散化，决定图像的灰度分辨率

灰度级

灰度级的典型的取值是2的整数次幂。通常假设离散灰度级是等间隔的并且是区间[0,L-1]内的整数。

k比特图像

当一副图像有$2^k$灰度级时，通常称该图像是K比特图像。对于灰度图，图像深度为k。

动态范围

有时灰度级取值范围称为图像的动态范围。把占有灰度级全部有效段的图像叫做高动态范围图像。当相当客观数目的象素呈现这样的特征时，图像就有较高的对比度。相反，低动态范围的图像看上去似乎是冲淡了的灰暗格调。

分辨率

图像采样分辨率

单位长度上所包含的采样数。

图像空间分辨率

图像中可分辨的最小细节。（$M \times N$, 行数量 * 列数量）

图像灰度分辨率

灰度级中可分辨的最小变化。(等于灰度级)

采样分辨率低：马赛克

灰度分辨率低：伪轮廓