数字图像处理期末总结

第一讲---前言+概述

理解

• 什么是数字图像
• 数字图像和物理图像的区别
• 图像和图形的区别

数字图像的定义：

• 数字图像是指物理图像的连续信号值被离散化后，由被称作像素的小块区域组成的二维矩阵。将物理图像行列划分后，每个小块区域称为像素（Pixel）。每个像素包括两个属性：位置和色彩（或亮度）

图像的数字化（概念是重点）

• 由一幅物理图像（信号值连续）获取一幅满足需求的数字图像的离散化过程称为图像数字化。这里涉及到两个重要的概念：采样与量化
• 采样和量化的概念: 采样是位置离散化、量化是色彩/亮度离散化

图像和图形的区别

• 

数字图像处理研究的几个内容（了解）：

• 图像变换：灰度变化、几何变换、正交变换
• 图像增强：空域滤波、频域滤波
• 图像恢复：
• 图像分割
• 数学形态学

图像工程的三个层次（这个我感觉也挺重要的）

• 图像处理、图像分析、图像理解
• 图像处理着重强调图像到图像之间进行的变换。对图像进行各种加工以改善图像的视觉效果并为自动识别打基础，或对图像进行压缩编码以减少对其所需存储空间或传输时间的要求。
• 图像分析是对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，以获得它们的客观信息从而建立对图像的描述。图像分析是一个从图像到数据的过程，这里数据可以是对目标特征检测的结果或是基于测量的符号表示。
• 图像理解的重点是在图像分析的基础上，借助知识、经验等进一步研究图像中各目标的性质和他们之间的相互联系，并得出对图像内容含义的理解以及对原来客观场景的解释，从而指导和规划行动。
• 

第二讲---色彩模型

色彩模型是为了描述和重现图像的色彩

分为

• 面向设备的色彩模型
  • RGB ：红、绿、蓝
  • CMYK : 青（Cyan）、品红（Magenta）、黄（Yellow）和黑（Black）
• 面向色彩感知的色彩模型
  • HSI：色调（Hue）、色饱和度（Saturation）和亮度（Intensity）
  • LAB ： L表示亮度，A赋予了从红到绿的所有颜色，B赋予了从黄到蓝的所有颜色

需要知道上述四种色彩模型中的每个字母代表什么含义（颜色）

然后就是理解发光体和反光体的概念，RGB 利用的是发光体的原理，CMYK 利用的是反光体的原理，二者刚刚好是互补的，一个是电视机，一个是打印机

• 类似出题可能为：利用发光体的原理，将黄色和蓝色融合得到什么颜色？在反光体的原理下呢？

jepg 文件使用到的色彩模型为：YCbCr !!!

第三讲---BMP文件的读取与显示

这讲主要是与实验课关系比较大，需要知道BMP文件的大概结构即可，具体如下：

一个完整的BMP文件由 文件头、信息头、调色板以及实际的位图数据四部分组成

文件头

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
        WORD      bfType;              //2个字节
        DWORD   bfSize;                //4个字节
        WORD      bfReserved1;     //2个字节
        WORD      bfReserved2;     //2个字节
        DWORD   bfOffBits;          //4个字节
} BITMAPFILEHEADER; 

文件头长度固定为14字节（会考！！！）

信息头

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
   DWORD  biSize; 
   LONG      biWidth; 
   LONG      biHeight; 
   WORD     biPlanes; 
   WORD     biBitCount;
   DWORD  biCompression; 
   DWORD  biSizeImage; 
   LONG      biXPelsPerMeter; 
   LONG      biYPelsPerMeter; 
   DWORD  biClrUsed; 
   DWORD  biClrImportant; 
} BITMAPINFOHEADER; 

信息头长度固定为40字节（也会考！！！）

信息头里需要记住的几个字段有：

• biWidth：指定图像的宽度，单位是像素。
• biHeight：指定图像的高度，单位是像素。
• biBitCount: 指定表示颜色时要用到的位数，常用的值为1（黑白二色图）, 4（16色图）, 8（256色）, 24（真彩色图）
• biClrUsed: 指定本图象实际用到的颜色数（决定调色板数组元素的个数），如果该值为零，则用到的颜色数为2的 biBitCount 次方

biClrUsed 与 biBitCount 结合起来会让你计算，提供这两个值，计算整幅图像用到的颜色数

调色板

对于调色板的概念要知道，我的理解为：调色板就是数据结构中的哈希表，一种高效的数据存储结构

• 注意24位真彩图像不需要使用到调色板

调色板长度为4字节

typedef struct tagRGBQUAD { 
    BYTE    rgbBlue;         //该颜色的蓝色分量
    BYTE    rgbGreen;      //该颜色的绿色分量
    BYTE    rgbRed;          //该颜色的红色分量
    BYTE    rgbReserved; //保留值，不考虑
} RGBQUAD; 

实际的位图数据

课上用到的几种位图数据

• 2色位图（黑白），一个字节表示8个像素点
• 16色，一个字节表示两个像素点
• 256色，一个字节表示一个像素点
• 真彩图，三个字节表示一个像素点

可能会让你算内存大小，所以要知道各个图像一个像素点所占的字节数

关于位图数据需要注意的点

1、每一行的字节数必须是4的整倍数，如果不是，则需要补齐

2、BMP文件的数据是从下到上，从左到右的，最后得到的是最上面一行的最右一个像素

3、针对实验课，显示位图的两个关键指针: lpBitsInfo 和 lpBits

每个函数开头都需要使用到的四行代码

int w = lpBitsInfo->bmiHeader.biWidth;
int h = lpBitsInfo->bmiHeader.biHeight;
int LineBytes = (w * lpBitsInfo->bmiHeader.biBitCount + 31)/32 * 4;  // 确保LineBytes是4的倍数
BYTE* lpBits = (BYTE*)&lpBitsInfo->bmiColors[lpBitsInfo->bmiHeader.biClrUsed];

第四讲---数字图像基本运算

• 算术运算
• 逻辑运算
• 几何运算
• 灰度直方图
• 点运算

需要结合课件，知道各个运算能够实现什么效果（功能）

个人认为比较重要的是乘法运算中的正片叠底和滤色

正片叠底： [A(x, y) * B(x, y)]/255 模拟反光体的颜色混合（相减混色），如打印机的油墨。

滤色：255-{[255-A(x, y)] * [255-B(x, y)]}/255 模拟发光体的颜色混合（相加混色），如显示器的光束。

正片叠底和滤色的公式要记住，会考！

除法不考

几何运算中的缩放和旋转是重点，ppt里面的公式都要记

插值算法需要掌握0阶插值和1阶插值

一截插值会考计算题，给你四个红色的点，让你求蓝色的点

灰度直方图要记住几个特性，ppt里有，实验课用的比较多

点运算的特点和种类要了解

如上图，线性点运算给你参数，让你说出处理后的效果

直方图均衡化的公式会考，非常重要，

按照ppt里的步骤来，算错也有步骤分！！！

TODO：直方图规定化课上老师讲了大概，没说怎么考，期末讲了再补充

第五讲---傅里叶变换

了解频域和空域的基本概念

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