影象處理基本概念筆記（8）

阿新 • • 發佈：2018-11-09

作者：cvvision
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八、

120、影象數字化

影象數字化是將一幅畫面轉化成計算機能處理的形式——數字影象的過程。

模擬影象數字影象正方形點陣

具體來說，就是把一幅圖畫分割成如上圖所示的一個個小區域（像元或畫素），並將各小區域灰度用整數來表示，形成一幅數字影象。它包括取樣和量化兩個過程。小區域的位置和灰度就是畫素的屬性。

121、取樣

將空間上連續的影象變換成離散點的操作稱為取樣。取樣間隔和取樣孔

徑的大小是兩個很重要的引數。

當對影象進行實際的抽樣時，怎樣選擇各抽樣點的間隔是個非常重要的

問題。關於這一點，影象包含何種程度的細微的濃淡變化，取決於希望忠實反映

影象的程度。

122、量化

經取樣影象被分割成空間上離散的畫素，但其灰度是連續的，還不能用

計算機進行處理。

將畫素灰度轉換成離散的整數值的過程叫量化。一幅數字影象中不同灰

度值的個數稱為灰度級數，用G表示。一般來說，G=2∧g,g就是表示影象畫素灰度值所需的位元位數。一幅大小為M×N、灰度級數為G的影象所需的儲存空間，即影象的資料量，大小為M×N×g （bit）

黑白影象:是指影象的每個畫素只能是黑或白，沒有中間的過渡，故又

稱為二值影象。二值影象的畫素值為0或1。例如

灰度影象:灰度影象是指每個畫素由一個量化的灰度值來描述的影象。它不包含彩色資訊。

彩色影象:彩色影象是指每個畫素由R、G、B三原色畫素構成的影象，

其中R、B、G是由不同的灰度級來描述的。

123、量化引數與數字化影象間的關係

數字化方式可分為均勻取樣、量化和非均勻取樣、量化。所謂“均勻”,

指的是取樣、量化為等間隔。影象數字化一般採用均勻取樣和均勻量化方式。

非均勻取樣是根據圖象細節的豐富程度改變取樣間距。細節豐富的地方，

取樣間距小，否則間距大。

非均勻量化是對畫素出現頻度少的間隔大，而頻度大的間隔小。採用非均勻取樣與量化，會使問題複雜化，因此很少採用。

一般來說，取樣間隔越大，所得影象畫素數越少,空間解析度低,質量差，

嚴重時出現畫素呈塊狀的國際棋盤效應；取樣間隔越小，所得影象畫素數越多，

空間解析度高，影象質量好，但資料量大。

量化等級越多，所得影象層次越豐富，灰度解析度高，影象質量好，但數

據量大；量化等級越少，影象層次欠豐富，灰度解析度低，會出現假輪廓現象，影象質量變差，但資料量小。但在極少數情況下對固定影象大小時，減少灰度級能改善質量，產生這種情況的最可能原因是減少灰度級一般會增加影象的對比度。例如對細節比較豐富的影象數字化。

124、數字化器

數字化器必須能夠將影象劃分為若干畫素並分別給它們地址，能夠度量每

一畫素的灰度並量化為整數，能夠將這些整數寫入儲存裝置。數字化器組成

A．取樣孔：保證單獨觀測特定的畫素而不受其它部分的影響。

B．影象掃描機構：使取樣孔按預先確定的方式在影象上移動。

C．光感測器：通過取樣孔測量影象的每一個畫素的亮度。

D．量化器：將感測器輸出的連續量轉化為整數值。

E．輸出儲存體：將畫素灰度值儲存起來.它可以是固態儲存器,或磁碟等。

常用的數字化器是掃描器和數碼相機。

二、掃描器工作原理

掃描器是影象輸入裝置。其工作步驟是:

1.將欲掃描的原稿正面朝下鋪在掃描器的玻璃板上;

2.啟動掃描器驅動程式後，安裝在掃描器內部的可移動光源通過機械傳動

機構在控制電路的控制下帶動裝著光學系統和CCD的掃描頭與圖稿進行相對運動來

完成掃描。

3.照射到原稿上的光線經反射後穿過一個很窄的縫隙，形成橫向光帶，又

經過一組反光鏡，由光學透鏡聚焦並進入分光鏡,經過稜鏡和紅綠藍三色濾色鏡得到的RGB三條彩色光帶,分別照到各自的CCD上,CCD將RGB光帶轉變為類比電子訊號,該訊號又被A/D變換器轉變為數位電子訊號。

4. 將數位電子訊號傳送至計算機儲存起來。

掃描器的型別有很多種，按掃描器所掃描物件來劃分，可分為反射式和透

射式兩種。根據其組成結構，掃描器可分為手持式、平板式和滾筒式等幾種。

手持式掃描器

這種掃描器誕生於1987年，是當年使用比較廣泛的掃描器品種，最大掃描

寬度為105mm,用手推動,完成掃描工作,也有個別產品採用電動方式在紙面上移動,稱為自走式掃描器。手持式掃描器掃描幅面太窄，難於操作和捕獲精確影象，掃描效果也很差。1995 ~1996年，各掃描器廠家相繼停產了這一產品，使手持式掃描器退出了歷史的舞臺.

鼓式掃描器

又稱為滾筒式掃描器.鼓式掃描器是專業印刷排版領域應用最廣泛的產品。滾筒式掃描器的結構特殊，它的工作原理是把原圖貼放在一個有機玻璃滾筒上，讓滾筒以一定的速率圍繞一個光電系統旋轉，探頭中的亮光源發射出的光線通過細小的錐形光圈照射在原圖上，一個畫素一個畫素地進行取樣。這種掃描器的光學解析度高、色深高、動態範圍寬，而且輸出的影象普遍具有色彩還原逼真、陰影區細節豐富、放大效果優良等特點。但它的體積大，價格也很高。

平臺式掃描器又稱平板式掃描器、臺式掃描器，這種掃描器誕生於1984年，是目前掃描器的主流產品。它的掃描區域為一塊透明的平板玻璃，將原圖放在這塊玻璃平板上，光源系統通過一個傳動機構作水平移動，發射出的光線照射在原圖上，經反射或透射後，由接收系統接收並生成模擬訊號，再通過A／D轉換成數字訊號，直接傳送到電腦，由電腦進行相應的處理，完成掃描過程。平板式掃描器的掃描速度、精度、質量很好，已得到了很好的普及。