《数字图像处理》冈萨雷斯(第四版)2.3图像感知与获取

发布网友发布时间：2024-10-04 00:33

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热心网友时间：2024-11-20 13:22

在图像处理领域，图像的产生源于光源与场景之间的相互作用，包括反射和吸收。光源可以是电磁能量源，如雷达、红外线或X射线等，也可以是非传统光源如超声波。场景则可能包括自然场景、分子、沉积岩、人脑等。光源特性决定了能量在物体上可能的反射或透过。

一些场景中，能量聚焦到一个光转换器上，光转换器将能量转化为可见光。例如，电子显微镜和伽马成像即利用此原理。光转换器将感受到的检测能量转化为电压，然后经过处理将电压波形数字化。

在图像获取方面，传感器是关键。单个传感器获取图像通常使用光二极管，由硅构成，其输出与光强度成正比。为提高图像质量，传感器前可加滤光器以选择性地接收特定波长的光。例如，电子显微镜和伽马成像采用此方法。

另一种方法使用平面成像床，其中传感器在两个方向上运动，实现二维图像的获取。这类机械数字化仪被称为透射微密度计或反射微密度计，适用于透射或反射场景。

条带传感器则提供了一种一维成像的方法。它在一个方向上提供成像传感器，同时垂直于条带的运动在另一方向上成像。平板扫描仪和飞行器（以恒定高度和速度飞行）是使用此原理的实例。在医学和工业成像中，环形条带传感器用于获取三维物体的剖面图像。通常需要由重建算法处理传感器输出，将其转化为有意义的剖面图。

阵列传感器特别适用于电池波和超声波传感装置。数字摄像机中的典型传感器是CCD（电荷耦合器件）阵列，可以封装成多达4000×4000或更多的稳定阵列。CCD传感器的响应与投射到传感器表面的光能量的积分成正比，有利于降低噪声。这在天文观测中尤为有用。

一个简单的成像模型使用二维函数来表示图像，值域表示在坐标处图像值与物理源辐射能量的正比关系。入射分量表示光源照射量，反射分量表示场景中物体反射的照射量。反射分量在0（全吸收）到1（全反射）之间变化。亮度（灰度）则通过特定公式计算，表示图像中不同色调的范围，其中黑色为最小值，白色为最大值，中间为从黑到白之间的色调。