灰度直方图灰度直方图反映的是一幅图像中各灰度级像素出现的频率，是图像的一个重要特征一幅图像的灰度直方图频率的计算式为：第30页，共58页，星期日，2025年，2月5日0132132105762567160635122675365032272416225627601232121231231221v0=5/64v1=12/64v2=18/64v3=8/64v4=1/64v5=5/64v6=8/64v7=5/64计算：该图像像元总数为8*8=64,i=[0,7]图像直方图计算第31页，共58页，星期日，2025年，2月5日灰度图像及其直方图示例第32页，共58页，星期日，2025年，2月5日直方图的性质灰度直方图只能反映图像的灰度分布情况，而不能反映图像像素的位置,即丢失了像素的位置信息。一幅图像对应唯一的灰度直方图，反之不成立。不同的图像可对应相同的直方图。不同的图像具有相同直方图第33页，共58页，星期日，2025年，2月5日直方图应用：用于判断图像量化是否恰当直方图用于判断量化是否恰当(a)恰当量化(b)未能有效利用(c)超过了动态范围第34页，共58页，星期日，2025年，2月5日直方图应用：用于确定图像二值化阈值第35页，共58页，星期日，2025年，2月5日直方图应用：统计图像中物体的面积。当影像上目标的灰度值比其它部分灰度值大或者灰度区间已知时，可利用直方图统计图像中物体的面积。n是图像像素总数，vi是灰度级i出现的概率第36页，共58页，星期日，2025年，2月5日直方图应用：计算图像信息量(熵)熵是用来反映图像信息丰富和复杂程度的量值。如果一幅图像各灰度级出现的概率是p0,p1,p2,…,pn-1,根据信息论，各灰度级像素具有的信息量分别为：-log2p0,-log2p1,-log2p2,…,-log2pn-1,则该图像的平均信息熵（量）为：第37页，共58页，星期日，2025年，2月5日2.5数字图像处理算法的形式第38页，共58页，星期日，2025年，2月5日图像处理的几种具体算法局部处理邻域:对于任一像素(i,j),该像素周围的像素构成的集合{(i+p,j+q),p,q取合适的整数}，叫做该像素的邻域。常用的邻域如图(b),(c)分别表示中心像素的4-邻域、8-邻域。第39页，共58页，星期日，2025年，2月5日局部处理对输入图像IP(i,j)处理时，某一输出像素JP(i,j)值由输入图像像素(i,j)及其邻域N(IP(i,j))中的像素值确定。这种处理称为局部处理。（一）（二）第40页，共58页，星期日，2025年，2月5日例子例如对一幅图象采用3×3模板进行卷积运算。第41页，共58页，星期日，2025年，2月5日第1页，共58页，星期日，2025年，2月5日本讲提要1、人眼视觉原理：介绍景物形成原理以及观察图像时的一些客观现象。2、图像数字化：如何从模拟图像获得数字图像，以及数字图像的表达方式3、图像灰度直方图：介绍图像灰度直方图计算方法及作用4、数字图像处理中的比较通用的算法形式和一些基本概念5、图像文件的组织方式6、图像特征与噪声第2页，共58页，星期日，2025年，2月5日1人眼的视觉原理第3页，共58页，星期日，2025年，2月5日人类的视觉模型锥状细胞：负责彩色视觉有三种类型：红色、绿色、蓝色感光细胞可感受6~7百万种颜色数量：约6~7百万一根视神经连接一个锥状细胞人眼的最内层是视网膜，表面分布有大量光敏细胞杆状细胞广泛分布在视网膜上一根视神经连接若干杆状细胞数量：7500万~1.5亿对低照度景物敏感负责黑白视觉第4页，共58页，星期日，2025年，2月5日人类的视觉模型三种锥状感光细胞对不同光波的感光灵敏度第5页，共58页，星期日，2025年，2月5日人眼对亮度的适应能力人眼是具有视觉适应性的亮适应性：人从黑暗处到明亮处的视觉行为过程暗适应性：人从明亮处到黑暗处的视觉行为过程感光灵敏度：杆状细胞与锥状细胞不同锥状细胞：明视觉杆状细胞：暗视觉暗适应性：从亮光处到暗光处的适应能力，一般20~30s亮适应性：从暗处到亮处的适应能力，一般1~2s第6页，共58页，星期日，2025年，2月5日景物的形成光线经过眼球到达视网膜，形成电脉冲，传导到视神经中枢