数字图像处理与分析基础
第二章
数字图像处理系统
黄爱民 安向京 骆力
中国水利水电出版社
新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材
ISBN7-5084-2930-3
数字图像处理与分析基础
第二章数字图像处理系统
? 系统的构成
? 数字化设备
? 存储设备
? 处理设备
? 输出设备
? 处理软件
数字图像处理与分析基础
2.1系统的构成
? 构造特点
? 面向对象、面向应用
? 基本成分
? 硬件、软件
? 分类
? 专用、通用
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硬件结构
? 图像数字化设备
? 图像处理设备（计算机）
? 图像显示设备
? 图像存储设备
数字图像处理与分析基础
图像处理
设备?
?
?
? ? ????
终端
输出图像存储输入图像存储
图像采集及
数字化设备
图像显示
设备程序库
图 2-1 数字图像处理系统的构成
图像处理系统构成图示
数字图像处理与分析基础
图像处理系统构成 2
?图像采集,？ ?电信号（电流、电压）
?图像数字化设备,将图像转换成计算机可以处理的数字
形式，通常用数字矩阵表示转换结果。
?图像处理设备（计算机）,包括硬件设备和软件两部分，
即图像存储设备,CPU、程序库等，其中软件或算法是本
课程研究的重点。
?图像显示设备,包括永久显示设备和暂时显示设备
?CRT,LED等为暂时显示设备
?打印机、照片等可永久显示图象
?显示设备的性能评价通常由人眼观察的图像效果决
定 。
数字图像处理与分析基础
图像处理系统性能主要衡量指标
? 图像分辨率,, 空间分辨率,,图像处理系
统具有的分辨图像细节的能力，线对 /数字图
像的点阵数般来说，
? 高分辨率的不应低于 1024?768点阵，中分辨率的
为 512?512或 576?768点阵，低分辨率的则为
256?256点阵。
? 图像分解力,是指图像系统对图像明暗程度
或色彩的分解能力,bit数表示,bit数越高，
性能越好
? 衡量指标：标称值 /实际值两种
? 标称值指系统 A/D取的 bit数
? 实际值则指系统实际所达到的 bit位数，实际值常
用有效 bit位数表示 。
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主要指标 2
? 视频锁相,
? 外同步，即图像硬件系统内部产生一个同步
信号，再送到摄像机以同步进行场扫描。
? 视频锁相方式，即图像系统分解场同步和行
同步信号。
? 显示功能,
? 显示的类型，黑白 /伪彩色 /真彩色显示
? 每个象素显示的 bit数。
? 查找表（ LUT,look -up table）
? 重叠显示、动态显示等。
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指标 3
?帧存容量,图像硬件系统内部，图像存储体容
量的大小。
?三部分：帧存的数目 /单位帧存的点阵数（指图像系
统用来存储一幅图像必需的帧存，其容量大于等于
一幅数字图像的点阵数，小于两幅图像的点阵数，
通常取 512?512或 1024?1024） /每个象素的字长
（用 bit数表示，黑白或伪彩色系统为 8bit，真彩色
系统通常为 8?3bit/8?4bit）,新增的通道用于图像
叠加处理。
?如帧存容量为 24?512?512?8bit，则表示单位帧存
的点阵数为 512?512，灰度分辨率 8bit，共有 24个
单位帧存
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指标 4
? 数据传输速度,主要指图像硬件系统和
计算机之间数据传输速度，单位
?s/pixel。
? 不给出具体的数值，而是指出所采用的计
算机总线类型，如 PCI或 ISA。
? 影响的因素有微机的速度、软件的编排、
硬件采用的等待时间等等。
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指标 5
? 硬件指标,处理功能
? 图像的代数运算、逻辑运算、直方图统计、
卷积,FFT、二值化以及图像的形态学运
算等。
? 功能参数。
? 主机功能,主要指软件的功能和环境
? 包括处理功能、处理速度。
? 主机处理还涉及软件环境
（ DOS/Windows/Unix），以及编程语言、
库函数、菜单形式等。
数字图像处理与分析基础
现状与趋势
? 目前仍然是 PCI+MMX为主流模式
? 大量的工作集中在算法和应用软件的研
制上，将涌现更多的应用系统
? 图像硬件系统的发展则集中在高速图像
处理系统和各种专业系统的研制
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2.2 图像数字化设备
? 图像数字化器的组成
? 图像数字化器的性能
? 数字照相机
? 摄像机
? 扫描仪
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2.2.1图像数字化器的功能
? 采样
? 把图像划分为若干图像元素（像素），并给
出它们各自的存储地址；
? 量化
? 度量每一像素的灰度，并把连续的度量结果
量化为整数；
? 信息保存
? 将图像量化结果写入存储设备。
数字图像处理与分析基础图 2-2 图像数字化器
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图像数字化器的组成
? 采样孔 （ Sampling aperture）：
? 图像扫描机构,
? 光传感器：
? 量化器,
? 输出存储体
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2.2.2图像数字化器的性能
? 像素大小
? 图像大小
? 被测对象的局部特征
? 线性度
? 灰度级
? 噪声
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2.2.3数字照相机（数码相机）
镜头、感光器件（ CCD或 CMOS）,MPU（微处理
器）、内置存储器,LCD（液晶显示器）,PC卡
（可移动存储器）和接口（计算机接口、电视机
接口）等部分组成
数码相机的立体剖面图
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CompactFlash存储卡
CompactFlash Memory Card
MemoryStick PCMCIA存储设备
数码相机及存储器
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数码相机 2
? 电子自扫描固态传感器阵列
? 电耦合器件（ CCD）阵列,CMOS、电荷
注入器件（ CID）阵列以及光电二极管阵
列。
? CCD,Charge Couple Device
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图 2-3 面阵 CCD示意图
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A/D转换器
? ADC（ Analog Digital Converter），模拟数字
转换器。将模拟电信号转换为数字电信号的器
件。
? 转换速度
? 量化精度
? CCD是将实际景物在 X和 Y的方向上量化为若干
像素,A/D转换器则是将每一个像素的亮度或
色彩值量化为若干个等级，这个等级在数码相
机中叫做色彩深度。色彩深度就是色彩位数，
常见的有 24位,30位和 36位等 。
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图像存储
? 压缩、存储
? 压缩由系统内置的微处理器来完成。
? 压缩处理与存储图像所用的时间不可忽略，
因此在使用数码相机时可以明显感到较长的
等待时间。
? 图像格式的种类繁多,JPEG格式。
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存储器
? 内置存储器
? 半导体存储器，安装在相机内部，用于临时
存储图像，接口传送。
? 可移动存储器
? CompactFlash卡（ CF）
? SmartMedia卡（ SSFDC）
? ATA Flash
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数码相机输出
? 接口
? 计算机通讯接口
? 串行接口、并行接口,USB接口和 SCSI接口。
? 若使用红外线接口，则要为计算机安装相应的红
外接收器及其驱动程序
? 连接电视机的视频接口
? 连接打印机的接口
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2.2.4 摄像机（摄像头）
?,电视制式摄像头,
? 把景物光像转变为电信号的装置。其结
构大致可分为三部分：
? 光学系统（主要指镜头）
? 光电转换系统（主要指摄像管或固体摄像器
件）
? 电路系统（主要指视频处理电路）
? 光学系统的主要部件是光学镜头，它由
透镜系统组合而成 。
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型号 Model 彩色 YH-9618 彩色 YH-9616
影像传感器 Pick up Element 1/4"CCD
影像图素 Number of pixels 510(H)× 492(V)ELA 500(H)× 582(V)CCIR
清晰度 Resolution 400TV 380TV
最低照度 Min.Illumination 2Lux/F2.0(F=f/D,f焦距,D有效口径）
信噪比 S/N Ratio 优于 46db
电子快门 Electronic Shutter 1/50(60)to1/100,000
背光补偿 Backlight Compensations 数位处理 AUTO
电源 Power Supply 带稳压直流 DC12V± 10%
工作温度 Operation Temp -20℃ ～ +50℃
白平衡 White Balance 自动 AUTO
同步系统 Sync System 自动 AUTO
重量 Weigh 380公克
尺寸 Dimensions(mm) 60(宽 )× 50（高） × 102（深）
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摄像管
?摄像机中利用电子束扫描把景物的光学
图像转换成电信号的一种真空电子管。
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摄像管类别
? 氧化铅摄像管
? 具有良好的光电特性，灵敏度和分辨率高，靶面的
均匀性好。
? 硅光导管摄像管
? 具备低照度下的高灵敏度性能，能跟上运动的目标
而没有拖尾的现象，而且拍摄高亮度下的物体。但
是分辨率较低。
? 固体器件摄像管
? 光电转换过程是在一个半导体硅片上完成的
? CCD摄像机，具有体积小、重量轻、耗电少、寿命
长、重合精度高等优点
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１、黑白图像的信号产生
图 2-4 光导管摄像机
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图像形成
A B
C
N
图 2-5 电子束的扫描方式
(a)逐行扫描
1
2
3
4
5
(b)隔行扫描
从 A?B称行扫描正程；从 B?C称为行扫描逆程；
从 A?N称帧扫描正程；从 N?A称为帧扫描逆程。
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２、摄像机参数的确定
设电视有效画面高度为 h，每个象素可以看作一个
边长为 a的小正方形，观看者距离电视屏的距离为
s。人眼的极限分辨率为 ?（ ?=1’），此时正好看见
a高度时有：
2s
2/a)
2(tg
?? ??
s
2/h)
2(tg ?
?观看者对整个画面的视角为 ?
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参数计算
若取 s=5.5h（通常建议电视的观看距离为 5~6倍
电视画面高度），则 ?近似 10。摄像机的扫描行数
Z：
600/a/hZ ??? ??
画面最少像素总数 N：
52 108.4h/bZN ????
h/b 是屏幕的有效宽高比，一般为 4/3
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参数
PAL制式规定电视画面扫描行为 625,NTSC规定为
525。而经图像板数字采样后，得到的是 512?512
的方阵。图像总数被称为, 图像的空间分辨率, 。
帧频为 f=16Hz时，人眼就可以感到画面有连续性和
自然性。但此时画面亮度的突变会产生视觉上的
,闪烁感, 。只有在 f?50Hz时，这种闪烁感才消除。
因此目前 PAL规定 f=50Hz，即每秒钟提供 50幅画面；
NTSC规定 f=60Hz。在电视图像研究中，人眼的这
种视觉特性称为, 时间平均效应,,帧频 f称为, 图
像的活动分辨率, 。
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图像, 带宽, 分析
设 z为图像的扫描行数,k为显示屏的宽高比（ 4/3），
则 kz可以表示一行的像素数。如一行图像信号变化
的次数为 kz/2，则一幅图像为 kz2/2，一秒钟内为
fmax
2/f k zf 2m a x ?
PAL制式中,z=625,f=50Hz，则 fmax=13MHz。这
个参数可以看作图像信号的频带宽度（带宽）。
逐行扫描改成, 隔行扫描, （ interleaved scan），
使扫描频率下降为 25Hz。
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３、彩色图像获取
? 同时摄像方式
? 依次摄像方式
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（ 1）同时摄像方式
? 三管摄像机。
? 分光镜把被摄物体分为红、绿、蓝三种基色，
? 三支摄像管同时摄取红、绿、蓝三幅图像。
? 三基色同时摄取的方式，广播级的电视
领域，高性能的氧化铅摄像管。
? 缺点是系统体积大，造价高。
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（ 2）依次摄像方式
? 又称, 时间分割方式,,按照时间的顺
序依次摄取红、绿、蓝三基色。
? 单管彩色摄像机，只用一支彩色摄像管
来完成彩色图像的光电转换,,单管
机, 。
? 优点：体积小、重量轻、制造成本低、
彩色重合性好、调整维修简便等。
? 缺点：是灵敏度、分解力和信噪比较低
? 多于工业、教学和家庭
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４、信号输出
? 摄像机一般有四组输出
? （ 1）图像输出，直接接监视器，用来观
察被摄对象；
? （ 2）复合视频图像输出；
? （ 3）复合同步信号输出；
? （ 2）、（ 3）同时使用，连接到图
像采集卡。
? （ 4）用三基色 RGB输出的彩色图像信号，
可连接到图像采集卡。
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2.2.5扫描仪
原稿
线阵 CCD
A/D及图像处理
控制部分 步进电机驱动
去计算机
长光管光源
光学镜头
图 2-6 CCD扫描仪的系统框图
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采用半导体隔离 CCD
采用硅氧化物隔离 CCD
手持式扫描仪
馈纸式扫描仪
鼓式扫描仪
平台式扫描仪,采用 CCD/CIS技术
大幅面扫描仪
底片扫描仪 (胶片扫描仪 )
笔式扫描仪
条码扫描仪
实物扫描仪
3D扫描仪
Canon 656U采用 CIS技术
扫描仪主要类型
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平台式扫描仪
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扫描仪工作原理
? 副扫描
? 扫描
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扫描仪图像处理
? 阴影校正
? 解决光照不均匀的问题
? 背景校正
? 由于底稿颜色不同、字迹深浅不一，造成图
像信号电平变化范围很大，这样不利于数模
转换和有用信号的合理分布
? 分辨率处理
? 常采用微分电路对 CCD输出的信号进行边缘
增强，并用抖动电路来增强图像效果
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扫描仪的主要指标
? 分辨率
? 每英寸点数 DPI(Dot Per Inch)，如 300,600,1200DPI等。
? 非专业使用,300或 600DPI足够
? 用于文字识别时，汉字至少要 300DPI，而数字和字母只需要
100 DPI
? 灰度等级
? 单色扫描仪的灰度级是指识别和反映像素点明暗程度的能力。
每像点 8bit编码，可区分 256个灰度等级。
? 彩色扫描仪扫描图像时要对像素分色，把一个像素点分解为
红 (R)、绿 (G)和蓝 (B)三基色的组合。对每一基色的深浅程度
也要用灰度级表示，这就是色彩分辨率。高档扫描仪对每一
基色可识别和表达成 1024(10bit)灰度，处理时一般取每色 8bit，
能确保 1680万种颜色再现,真彩色
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指标
? 扫描速度
? 影响因素：扫描仪本身的设计、扫描时的解析度、
计算机 CPU的工作频率、扫描仪与计算机的接口方
式、主机 RAM的容量和扫描软件的处理能力。
? 接口主要有 SCSI,EPP,USB等几种。
? 图像处理软件常采用 Photo Shop 和 Photo Styler等
专业软件
? 扫描尺寸
? 最常见的为 A4幅面的扫描仪，大型图片 A3,A1或
A0扫描仪
? 利用软件拼接实现，将大型图片分几次扫描，然后
将几个画面拼接在一起。
? 最大扫描幅度越大，扫描仪的价格越高
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接口
? Aldus,HP,Logitech等公司在 1992年共
同定义了 TWAIN界面，软硬件发展厂商
都可以通过这个共同界面相互沟通数据
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扫描仪的应用
?灰度扫描仪最主要的应用是 OCR(光学字
元识别 )、黑白印刷、排版及文件档案管
理。
?彩色扫描仪主要应用于办公室简报、彩
色排版、广告设计等。
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表 2-1三种常用的图像输入设备的比较
设备
名称
分辨
率
速
度
输入对象 图像送入计算机的
主要方式
摄像
机
较低 快 景物、图片、
文稿
通过图像采集卡
扫描
仪
最高 慢 图片、文稿
等
通过自带专用适配
器
数码
相机
高 慢 景物、图片、
文稿
通过 USB等串口
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2.2.6图像采集卡
? 对视频信号解码、数
字化的专用设备
? 安装在计算机中
? 图像采集卡的结构决
定了图像系统的硬件
结构。
? 硬件结构主要有面向
图像帧存和面向计算
机内存两种方式。
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1、面向图像帧存的图像卡结构
视频
源 数字化 设备 图像帧存 微机接口 微机
图像显示
监视
器
图 2-7 面向图像帧存的图像硬件系统结构
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PCVISION图像卡
视频源 A/D 帧存
LUTD/A监视器
PC存储体 映射
图 2-8 PCVISION图像卡逻辑图
美国 Image Technology公司
数字图像处理与分析基础
LUT
0
1
2
.
.
.
.
.
255
R
r
.
.
.
0
1
2
.
.
.
.
.
255
G
g
.
.
.
0
1
2
.
.
.
.
.
255
B
b
.
.
.
图 2-9 LUT构成
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（ 2） DT2871真彩色图像卡图 2-10
R
G
B
RGB
转换
HSI
帧存 1
帧存 2
帧存 3
帧存 4
HSI
转换
RGB
图形
叠加
外部端口入 外部端口出
A/D
A/D
A/D
R
G
B
A/D
A/D
A/D
I/O控制
IBM PC 总线
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2,面向计算机内存的图像卡基本结构
视频
源
图像
数字化
微机
接口
微机
内存
微机
显存
图 2-11 一般的面向计算机内存的
图像硬件系统结构
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图 2-12 带硬件处理的面向计算机内存
的图像硬件系统结构
视
频
源
图
像
数
字
化
微
机
接
口
微
机
显
存
帧
存
硬
件
处
理
微
机
内
存
硬件处理常包括卷积、分割、图像加减、灰度变换等
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3、视频采集卡
?视频采集
?将视频源的模拟信号通过处理转变成数码信息，
并将这些数码信息存储在电脑硬盘上的过程。
?模拟 ——数码
?采集芯片
?较高档的采集卡，硬件实时数据压缩处理
?通过计算机上的 CPU进行 软件压缩
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2.3 数字图像存储设备
? （ 1）用于处理时的短期快速存储
? 计算机内存，另一种是帧存
? （ 2）关系到快速调用的在线存储
? 主要考虑速度，常采用磁盘
? （ 3）大容量的档案存储
? 主要考虑存储容量，一般采用磁带、光盘
? 存储的容量以字节（ B）、千字节（ KB）、
兆字节（ MB）、吉字节（ GB）、太字节
（ TB）为单位
数字图像处理与分析基础
2.3.1图像帧存储体
? 图像帧存储体 （ frame buffer 或 frame
store memory），简称为 帧存 （ FB），
? 是指至少能存储一帧电视图像，并能按
照一定的速率显示所存储图像的由半导
体存储器芯片组成的存储装置。
? 计算机显存和图像卡上的存储数字图像
的半导体缓存，都可以称为帧存。
? 帧存主要用于解决快速的视频数据流
（如８ bit/100ns）和计算机慢速的数据
传输速率之间的矛盾
数字图像处理与分析基础
构成帧存的存储器芯片种类
? DRAM( dynamic random access memory)
? 整体的功耗低、体积小、价格便宜
? 电路复杂
? VRAM( video RAM)
? 图像图形系统的专用存储芯片，双端口存储
芯片，标准的 DRAM/SAM( serial access
memory)。
? 构成帧存时电路简单,SAM端口，简化了与
A/D,D/A高速数据流相关的读写电路
? 价格较贵，存储容量一般不如 DRAM。
数字图像处理与分析基础
构成帧存的存储器芯片种类 2
? SRAM( static RAM)
? SRAM芯片时序简单、读写周期快
? 价格高、容量低、功耗大，一般不用来构成
常规的帧存，而用来在高速图像系统中构成
高速帧存。
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2.4 数字图像处理设备
? 通用计算机系统有以下四类：
? Apple Macintosh
? 包括其内置的操作系统软件及用户接口；
? IBM PC兼容机
? 使用磁盘操作系统（ DOS,Microsoft Windows系
列 )；
? 图形工作站
? 使用 UNIX操作系统，或 X WINDOWS环境；
? 大型计算机系统
? 拥有大量的资源并被许多用户通过远程工作站共享。
? 各系统也通过网络共享资源和数据。
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实时处理
? 系统的处理速度和图像的实际变化的速
度一致
? PAL制式电视图像按 40ms/帧的速率变化，
处理速度也应为 40ms/ 帧
数字图像处理与分析基础
硬件结构层次
? 三个层次 ——
? 初级处理
? 中级处理
? 高级处理
数字图像处理与分析基础
典型的初级处理系统 -DT2858
外部
端口
输入
256?32bit
直方图表
6?256?16
bit
转换表
16
bit
ALU
512?512?1
6bit
帧存储体
外部
端口
输出
8bit出
到
2851
8bit入
自
2851
直方图发生器
16bit帧存储体
除法逻辑
I/O控制
IBM PC AT 总线
图 2-13 DT2858图像加速卡框图
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2.5图像输出设备
? 图像的显示方式
? 永久性系统，改变了记录媒体的光吸收特性，
留下图像的硬拷贝，如照片、胶片、打印纸
等。
? 暂时显示设备，在图像显示器上留下瞬间的
影像，如图像监视器、投影仪等。
? 图像显示系统最重要的显示特性
? 图像的大小、光度分辨率和空间分辨率、高
低频响应特性和噪声特性。
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2.5.1暂时显示设备
? 电视监视器
? 黑白 /彩色
? 主要指标有扫描制式、清晰度、扫描线性度、
屏幕尺寸等。
? 扫描制式一般是是符合国际电视标准的
单制式,PAL/NTSC/SECAM等，分辨率
较低。
数字图像处理与分析基础
监视器的输入信号形式不同
? 外同步方式：
? 输入视频信号 /同步信号。
? 内同步方式：
? 输入全电视信号，而同步信号和视频信号由
监视器内部电路进行分离得到。
? 须注意图像采集卡与显示器的兼容性问
题。
数字图像处理与分析基础
黑白电视信号特点
?我国的，每秒传送 25幅画面，每幅画面
625行，采用隔行扫描方式分成两场，每
场 312.5行，其中 25行是场消隐时间，因
此每场的有效信号是 287.5行。
? 视频带宽为 6MHz，建议传输带宽也为
6MHz。
。
数字图像处理与分析基础
彩色电视制式
? NTSC制
? （ National Television Systems Committee）
? 1953年，美国正式发布
? 色度信号，正交平衡调幅制
? 最先创建了兼容性同时制（携带彩色图
像的亮度和色度信息的三个信号同时传
送）的彩色电视，为近代彩色电视制式
与技术的发展奠定了良好的基础。
? 主要用于美国、日本和加拿大等国
数字图像处理与分析基础
电视制式 2
? 帕尔（ PAL）制
? 相位逐行交变 （ Phase Alternation Line）
? 联邦德国的布鲁赫,1962年
? 两个色差信号也采用正交平衡调幅的调
制方法，其中一个色差信号调幅波（ R-Y）
逐行倒相。
? 主要用于西欧、澳大利亚、非洲和中东
部分国家，中国也采用 PAL制
数字图像处理与分析基础
电视制式 3
? 塞康（ SECAM）制
? 顺序传送彩色和存储 （ Sequence de Coulenurs avec
Mcmoire）的法文缩写
? 1956年，法国工程师亨利 ·弗朗斯提出,1967
年实用化
? 为克服 NTSC制的色度信号本位敏感性的缺点
而开发出来的。两个色差信号逐行传送，在接
收端将收到的信号延迟一行，使每一行传送的
色差使用两次，以补偿第一行中缺少的另一个
色差信号。色差信号对副载波的调制方式为调
频。
? SECAM制主要用于法国、原苏联、东欧和沙特
阿拉拍等国
数字图像处理与分析基础
2.5.2永久显示设备
? 将图像永久记录在纸张或胶片上的设备
? 胶片记录器、激光打印机、喷墨打印机、热
蜡转移打印机、颜料升华打印机等
?, 图像记录设备, 或, 硬拷贝设备, 。
? 采用 半调 （ halftone）技术，通过改变排列
成规则图案的小黑点的大小来仿真多种灰度
级，提高图片的质量。
? 另一种提高显示质量的常用技术称为, 抖动,
（ dither）
数字图像处理与分析基础
打印机
针式打印机
激光打印机
喷墨打印机
热升华打印机
胶片 照片 幻灯片
永久显示设备
数字图像处理与分析基础
2.6 图像处理软件
? 高级程序
? C程序
? 本课程建议采用 Matlab实现算法
? 提供了专门的图像输入输出函数，对图像的访问
很简单。
? 强大的图像处理工具包，对以后的工程实践以及
科研很有帮助。
? Photoshop等图像处理软件没有二次开发
功能，不能用于专业领域的应用开发
数字图像处理与分析基础
常见图像存储格式
英文名称 类型 说明
Tagged image file format *.TIF DOS,UNIX 及 Macintosh图
像
Encapsulated PostScript *.EPS 出版业使用格式
Graphical interchange
format
*.GIF CompuSever图形格式
Bit-Mapped format *.BMP Microsoft Windows标准格式
Macintosh *.PICT Apple Macintosh 图像
Presentation manager *.BMP IBM OS/2 位图格式
数字图像处理与分析基础
图像文件主要特征
? （ 1）描述图像的高度、宽度以及各种物
理特征的数据；
? （ 2）彩色定义：每点 bit数 (决定颜色的
数量 )、彩色平面数，非真彩色图像要提
供一个调色板；
? （ 3）描述图像的位图数据体：将该图像
由一个数据矩阵描述出来，该矩阵的结
构由图像的高、宽及每点 bit数决定。如
果图像采用了压缩，每行数据都用特定
压缩算法压缩过，使用前需解码。
第二章
数字图像处理系统
黄爱民 安向京 骆力
中国水利水电出版社
新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材
ISBN7-5084-2930-3
数字图像处理与分析基础
第二章数字图像处理系统
? 系统的构成
? 数字化设备
? 存储设备
? 处理设备
? 输出设备
? 处理软件
数字图像处理与分析基础
2.1系统的构成
? 构造特点
? 面向对象、面向应用
? 基本成分
? 硬件、软件
? 分类
? 专用、通用
数字图像处理与分析基础
硬件结构
? 图像数字化设备
? 图像处理设备（计算机）
? 图像显示设备
? 图像存储设备
数字图像处理与分析基础
图像处理
设备?
?
?
? ? ????
终端
输出图像存储输入图像存储
图像采集及
数字化设备
图像显示
设备程序库
图 2-1 数字图像处理系统的构成
图像处理系统构成图示
数字图像处理与分析基础
图像处理系统构成 2
?图像采集,？ ?电信号（电流、电压）
?图像数字化设备,将图像转换成计算机可以处理的数字
形式，通常用数字矩阵表示转换结果。
?图像处理设备（计算机）,包括硬件设备和软件两部分，
即图像存储设备,CPU、程序库等，其中软件或算法是本
课程研究的重点。
?图像显示设备,包括永久显示设备和暂时显示设备
?CRT,LED等为暂时显示设备
?打印机、照片等可永久显示图象
?显示设备的性能评价通常由人眼观察的图像效果决
定 。
数字图像处理与分析基础
图像处理系统性能主要衡量指标
? 图像分辨率,, 空间分辨率,,图像处理系
统具有的分辨图像细节的能力，线对 /数字图
像的点阵数般来说，
? 高分辨率的不应低于 1024?768点阵，中分辨率的
为 512?512或 576?768点阵，低分辨率的则为
256?256点阵。
? 图像分解力,是指图像系统对图像明暗程度
或色彩的分解能力,bit数表示,bit数越高，
性能越好
? 衡量指标：标称值 /实际值两种
? 标称值指系统 A/D取的 bit数
? 实际值则指系统实际所达到的 bit位数，实际值常
用有效 bit位数表示 。
数字图像处理与分析基础
主要指标 2
? 视频锁相,
? 外同步，即图像硬件系统内部产生一个同步
信号，再送到摄像机以同步进行场扫描。
? 视频锁相方式，即图像系统分解场同步和行
同步信号。
? 显示功能,
? 显示的类型，黑白 /伪彩色 /真彩色显示
? 每个象素显示的 bit数。
? 查找表（ LUT,look -up table）
? 重叠显示、动态显示等。
数字图像处理与分析基础
指标 3
?帧存容量,图像硬件系统内部，图像存储体容
量的大小。
?三部分：帧存的数目 /单位帧存的点阵数（指图像系
统用来存储一幅图像必需的帧存，其容量大于等于
一幅数字图像的点阵数，小于两幅图像的点阵数，
通常取 512?512或 1024?1024） /每个象素的字长
（用 bit数表示，黑白或伪彩色系统为 8bit，真彩色
系统通常为 8?3bit/8?4bit）,新增的通道用于图像
叠加处理。
?如帧存容量为 24?512?512?8bit，则表示单位帧存
的点阵数为 512?512，灰度分辨率 8bit，共有 24个
单位帧存
数字图像处理与分析基础
指标 4
? 数据传输速度,主要指图像硬件系统和
计算机之间数据传输速度，单位
?s/pixel。
? 不给出具体的数值，而是指出所采用的计
算机总线类型，如 PCI或 ISA。
? 影响的因素有微机的速度、软件的编排、
硬件采用的等待时间等等。
数字图像处理与分析基础
指标 5
? 硬件指标,处理功能
? 图像的代数运算、逻辑运算、直方图统计、
卷积,FFT、二值化以及图像的形态学运
算等。
? 功能参数。
? 主机功能,主要指软件的功能和环境
? 包括处理功能、处理速度。
? 主机处理还涉及软件环境
（ DOS/Windows/Unix），以及编程语言、
库函数、菜单形式等。
数字图像处理与分析基础
现状与趋势
? 目前仍然是 PCI+MMX为主流模式
? 大量的工作集中在算法和应用软件的研
制上，将涌现更多的应用系统
? 图像硬件系统的发展则集中在高速图像
处理系统和各种专业系统的研制
数字图像处理与分析基础
2.2 图像数字化设备
? 图像数字化器的组成
? 图像数字化器的性能
? 数字照相机
? 摄像机
? 扫描仪
数字图像处理与分析基础
2.2.1图像数字化器的功能
? 采样
? 把图像划分为若干图像元素（像素），并给
出它们各自的存储地址；
? 量化
? 度量每一像素的灰度，并把连续的度量结果
量化为整数；
? 信息保存
? 将图像量化结果写入存储设备。
数字图像处理与分析基础图 2-2 图像数字化器
数字图像处理与分析基础
图像数字化器的组成
? 采样孔 （ Sampling aperture）：
? 图像扫描机构,
? 光传感器：
? 量化器,
? 输出存储体
数字图像处理与分析基础
2.2.2图像数字化器的性能
? 像素大小
? 图像大小
? 被测对象的局部特征
? 线性度
? 灰度级
? 噪声
数字图像处理与分析基础
2.2.3数字照相机（数码相机）
镜头、感光器件（ CCD或 CMOS）,MPU（微处理
器）、内置存储器,LCD（液晶显示器）,PC卡
（可移动存储器）和接口（计算机接口、电视机
接口）等部分组成
数码相机的立体剖面图
数字图像处理与分析基础
CompactFlash存储卡
CompactFlash Memory Card
MemoryStick PCMCIA存储设备
数码相机及存储器
数字图像处理与分析基础
数码相机 2
? 电子自扫描固态传感器阵列
? 电耦合器件（ CCD）阵列,CMOS、电荷
注入器件（ CID）阵列以及光电二极管阵
列。
? CCD,Charge Couple Device
数字图像处理与分析基础
图 2-3 面阵 CCD示意图
数字图像处理与分析基础
A/D转换器
? ADC（ Analog Digital Converter），模拟数字
转换器。将模拟电信号转换为数字电信号的器
件。
? 转换速度
? 量化精度
? CCD是将实际景物在 X和 Y的方向上量化为若干
像素,A/D转换器则是将每一个像素的亮度或
色彩值量化为若干个等级，这个等级在数码相
机中叫做色彩深度。色彩深度就是色彩位数，
常见的有 24位,30位和 36位等 。
数字图像处理与分析基础
图像存储
? 压缩、存储
? 压缩由系统内置的微处理器来完成。
? 压缩处理与存储图像所用的时间不可忽略，
因此在使用数码相机时可以明显感到较长的
等待时间。
? 图像格式的种类繁多,JPEG格式。
数字图像处理与分析基础
存储器
? 内置存储器
? 半导体存储器，安装在相机内部，用于临时
存储图像，接口传送。
? 可移动存储器
? CompactFlash卡（ CF）
? SmartMedia卡（ SSFDC）
? ATA Flash
数字图像处理与分析基础
数码相机输出
? 接口
? 计算机通讯接口
? 串行接口、并行接口,USB接口和 SCSI接口。
? 若使用红外线接口，则要为计算机安装相应的红
外接收器及其驱动程序
? 连接电视机的视频接口
? 连接打印机的接口
数字图像处理与分析基础
2.2.4 摄像机（摄像头）
?,电视制式摄像头,
? 把景物光像转变为电信号的装置。其结
构大致可分为三部分：
? 光学系统（主要指镜头）
? 光电转换系统（主要指摄像管或固体摄像器
件）
? 电路系统（主要指视频处理电路）
? 光学系统的主要部件是光学镜头，它由
透镜系统组合而成 。
数字图像处理与分析基础
型号 Model 彩色 YH-9618 彩色 YH-9616
影像传感器 Pick up Element 1/4"CCD
影像图素 Number of pixels 510(H)× 492(V)ELA 500(H)× 582(V)CCIR
清晰度 Resolution 400TV 380TV
最低照度 Min.Illumination 2Lux/F2.0(F=f/D,f焦距,D有效口径）
信噪比 S/N Ratio 优于 46db
电子快门 Electronic Shutter 1/50(60)to1/100,000
背光补偿 Backlight Compensations 数位处理 AUTO
电源 Power Supply 带稳压直流 DC12V± 10%
工作温度 Operation Temp -20℃ ～ +50℃
白平衡 White Balance 自动 AUTO
同步系统 Sync System 自动 AUTO
重量 Weigh 380公克
尺寸 Dimensions(mm) 60(宽 )× 50（高） × 102（深）
数字图像处理与分析基础
摄像管
?摄像机中利用电子束扫描把景物的光学
图像转换成电信号的一种真空电子管。
数字图像处理与分析基础
摄像管类别
? 氧化铅摄像管
? 具有良好的光电特性，灵敏度和分辨率高，靶面的
均匀性好。
? 硅光导管摄像管
? 具备低照度下的高灵敏度性能，能跟上运动的目标
而没有拖尾的现象，而且拍摄高亮度下的物体。但
是分辨率较低。
? 固体器件摄像管
? 光电转换过程是在一个半导体硅片上完成的
? CCD摄像机，具有体积小、重量轻、耗电少、寿命
长、重合精度高等优点
数字图像处理与分析基础
１、黑白图像的信号产生
图 2-4 光导管摄像机
数字图像处理与分析基础
图像形成
A B
C
N
图 2-5 电子束的扫描方式
(a)逐行扫描
1
2
3
4
5
(b)隔行扫描
从 A?B称行扫描正程；从 B?C称为行扫描逆程；
从 A?N称帧扫描正程；从 N?A称为帧扫描逆程。
数字图像处理与分析基础
２、摄像机参数的确定
设电视有效画面高度为 h，每个象素可以看作一个
边长为 a的小正方形，观看者距离电视屏的距离为
s。人眼的极限分辨率为 ?（ ?=1’），此时正好看见
a高度时有：
2s
2/a)
2(tg
?? ??
s
2/h)
2(tg ?
?观看者对整个画面的视角为 ?
数字图像处理与分析基础
参数计算
若取 s=5.5h（通常建议电视的观看距离为 5~6倍
电视画面高度），则 ?近似 10。摄像机的扫描行数
Z：
600/a/hZ ??? ??
画面最少像素总数 N：
52 108.4h/bZN ????
h/b 是屏幕的有效宽高比，一般为 4/3
数字图像处理与分析基础
参数
PAL制式规定电视画面扫描行为 625,NTSC规定为
525。而经图像板数字采样后，得到的是 512?512
的方阵。图像总数被称为, 图像的空间分辨率, 。
帧频为 f=16Hz时，人眼就可以感到画面有连续性和
自然性。但此时画面亮度的突变会产生视觉上的
,闪烁感, 。只有在 f?50Hz时，这种闪烁感才消除。
因此目前 PAL规定 f=50Hz，即每秒钟提供 50幅画面；
NTSC规定 f=60Hz。在电视图像研究中，人眼的这
种视觉特性称为, 时间平均效应,,帧频 f称为, 图
像的活动分辨率, 。
数字图像处理与分析基础
图像, 带宽, 分析
设 z为图像的扫描行数,k为显示屏的宽高比（ 4/3），
则 kz可以表示一行的像素数。如一行图像信号变化
的次数为 kz/2，则一幅图像为 kz2/2，一秒钟内为
fmax
2/f k zf 2m a x ?
PAL制式中,z=625,f=50Hz，则 fmax=13MHz。这
个参数可以看作图像信号的频带宽度（带宽）。
逐行扫描改成, 隔行扫描, （ interleaved scan），
使扫描频率下降为 25Hz。
数字图像处理与分析基础
３、彩色图像获取
? 同时摄像方式
? 依次摄像方式
数字图像处理与分析基础
（ 1）同时摄像方式
? 三管摄像机。
? 分光镜把被摄物体分为红、绿、蓝三种基色，
? 三支摄像管同时摄取红、绿、蓝三幅图像。
? 三基色同时摄取的方式，广播级的电视
领域，高性能的氧化铅摄像管。
? 缺点是系统体积大，造价高。
数字图像处理与分析基础
（ 2）依次摄像方式
? 又称, 时间分割方式,,按照时间的顺
序依次摄取红、绿、蓝三基色。
? 单管彩色摄像机，只用一支彩色摄像管
来完成彩色图像的光电转换,,单管
机, 。
? 优点：体积小、重量轻、制造成本低、
彩色重合性好、调整维修简便等。
? 缺点：是灵敏度、分解力和信噪比较低
? 多于工业、教学和家庭
数字图像处理与分析基础
４、信号输出
? 摄像机一般有四组输出
? （ 1）图像输出，直接接监视器，用来观
察被摄对象；
? （ 2）复合视频图像输出；
? （ 3）复合同步信号输出；
? （ 2）、（ 3）同时使用，连接到图
像采集卡。
? （ 4）用三基色 RGB输出的彩色图像信号，
可连接到图像采集卡。
数字图像处理与分析基础
2.2.5扫描仪
原稿
线阵 CCD
A/D及图像处理
控制部分 步进电机驱动
去计算机
长光管光源
光学镜头
图 2-6 CCD扫描仪的系统框图
数字图像处理与分析基础
采用半导体隔离 CCD
采用硅氧化物隔离 CCD
手持式扫描仪
馈纸式扫描仪
鼓式扫描仪
平台式扫描仪,采用 CCD/CIS技术
大幅面扫描仪
底片扫描仪 (胶片扫描仪 )
笔式扫描仪
条码扫描仪
实物扫描仪
3D扫描仪
Canon 656U采用 CIS技术
扫描仪主要类型
数字图像处理与分析基础
平台式扫描仪
数字图像处理与分析基础
扫描仪工作原理
? 副扫描
? 扫描
数字图像处理与分析基础
扫描仪图像处理
? 阴影校正
? 解决光照不均匀的问题
? 背景校正
? 由于底稿颜色不同、字迹深浅不一，造成图
像信号电平变化范围很大，这样不利于数模
转换和有用信号的合理分布
? 分辨率处理
? 常采用微分电路对 CCD输出的信号进行边缘
增强，并用抖动电路来增强图像效果
数字图像处理与分析基础
扫描仪的主要指标
? 分辨率
? 每英寸点数 DPI(Dot Per Inch)，如 300,600,1200DPI等。
? 非专业使用,300或 600DPI足够
? 用于文字识别时，汉字至少要 300DPI，而数字和字母只需要
100 DPI
? 灰度等级
? 单色扫描仪的灰度级是指识别和反映像素点明暗程度的能力。
每像点 8bit编码，可区分 256个灰度等级。
? 彩色扫描仪扫描图像时要对像素分色，把一个像素点分解为
红 (R)、绿 (G)和蓝 (B)三基色的组合。对每一基色的深浅程度
也要用灰度级表示，这就是色彩分辨率。高档扫描仪对每一
基色可识别和表达成 1024(10bit)灰度，处理时一般取每色 8bit，
能确保 1680万种颜色再现,真彩色
数字图像处理与分析基础
指标
? 扫描速度
? 影响因素：扫描仪本身的设计、扫描时的解析度、
计算机 CPU的工作频率、扫描仪与计算机的接口方
式、主机 RAM的容量和扫描软件的处理能力。
? 接口主要有 SCSI,EPP,USB等几种。
? 图像处理软件常采用 Photo Shop 和 Photo Styler等
专业软件
? 扫描尺寸
? 最常见的为 A4幅面的扫描仪，大型图片 A3,A1或
A0扫描仪
? 利用软件拼接实现，将大型图片分几次扫描，然后
将几个画面拼接在一起。
? 最大扫描幅度越大，扫描仪的价格越高
数字图像处理与分析基础
接口
? Aldus,HP,Logitech等公司在 1992年共
同定义了 TWAIN界面，软硬件发展厂商
都可以通过这个共同界面相互沟通数据
数字图像处理与分析基础
扫描仪的应用
?灰度扫描仪最主要的应用是 OCR(光学字
元识别 )、黑白印刷、排版及文件档案管
理。
?彩色扫描仪主要应用于办公室简报、彩
色排版、广告设计等。
数字图像处理与分析基础
表 2-1三种常用的图像输入设备的比较
设备
名称
分辨
率
速
度
输入对象 图像送入计算机的
主要方式
摄像
机
较低 快 景物、图片、
文稿
通过图像采集卡
扫描
仪
最高 慢 图片、文稿
等
通过自带专用适配
器
数码
相机
高 慢 景物、图片、
文稿
通过 USB等串口
数字图像处理与分析基础
2.2.6图像采集卡
? 对视频信号解码、数
字化的专用设备
? 安装在计算机中
? 图像采集卡的结构决
定了图像系统的硬件
结构。
? 硬件结构主要有面向
图像帧存和面向计算
机内存两种方式。
数字图像处理与分析基础
1、面向图像帧存的图像卡结构
视频
源 数字化 设备 图像帧存 微机接口 微机
图像显示
监视
器
图 2-7 面向图像帧存的图像硬件系统结构
数字图像处理与分析基础
PCVISION图像卡
视频源 A/D 帧存
LUTD/A监视器
PC存储体 映射
图 2-8 PCVISION图像卡逻辑图
美国 Image Technology公司
数字图像处理与分析基础
LUT
0
1
2
.
.
.
.
.
255
R
r
.
.
.
0
1
2
.
.
.
.
.
255
G
g
.
.
.
0
1
2
.
.
.
.
.
255
B
b
.
.
.
图 2-9 LUT构成
数字图像处理与分析基础
（ 2） DT2871真彩色图像卡图 2-10
R
G
B
RGB
转换
HSI
帧存 1
帧存 2
帧存 3
帧存 4
HSI
转换
RGB
图形
叠加
外部端口入 外部端口出
A/D
A/D
A/D
R
G
B
A/D
A/D
A/D
I/O控制
IBM PC 总线
数字图像处理与分析基础
2,面向计算机内存的图像卡基本结构
视频
源
图像
数字化
微机
接口
微机
内存
微机
显存
图 2-11 一般的面向计算机内存的
图像硬件系统结构
数字图像处理与分析基础
图 2-12 带硬件处理的面向计算机内存
的图像硬件系统结构
视
频
源
图
像
数
字
化
微
机
接
口
微
机
显
存
帧
存
硬
件
处
理
微
机
内
存
硬件处理常包括卷积、分割、图像加减、灰度变换等
数字图像处理与分析基础
3、视频采集卡
?视频采集
?将视频源的模拟信号通过处理转变成数码信息，
并将这些数码信息存储在电脑硬盘上的过程。
?模拟 ——数码
?采集芯片
?较高档的采集卡，硬件实时数据压缩处理
?通过计算机上的 CPU进行 软件压缩
数字图像处理与分析基础
2.3 数字图像存储设备
? （ 1）用于处理时的短期快速存储
? 计算机内存，另一种是帧存
? （ 2）关系到快速调用的在线存储
? 主要考虑速度，常采用磁盘
? （ 3）大容量的档案存储
? 主要考虑存储容量，一般采用磁带、光盘
? 存储的容量以字节（ B）、千字节（ KB）、
兆字节（ MB）、吉字节（ GB）、太字节
（ TB）为单位
数字图像处理与分析基础
2.3.1图像帧存储体
? 图像帧存储体 （ frame buffer 或 frame
store memory），简称为 帧存 （ FB），
? 是指至少能存储一帧电视图像，并能按
照一定的速率显示所存储图像的由半导
体存储器芯片组成的存储装置。
? 计算机显存和图像卡上的存储数字图像
的半导体缓存，都可以称为帧存。
? 帧存主要用于解决快速的视频数据流
（如８ bit/100ns）和计算机慢速的数据
传输速率之间的矛盾
数字图像处理与分析基础
构成帧存的存储器芯片种类
? DRAM( dynamic random access memory)
? 整体的功耗低、体积小、价格便宜
? 电路复杂
? VRAM( video RAM)
? 图像图形系统的专用存储芯片，双端口存储
芯片，标准的 DRAM/SAM( serial access
memory)。
? 构成帧存时电路简单,SAM端口，简化了与
A/D,D/A高速数据流相关的读写电路
? 价格较贵，存储容量一般不如 DRAM。
数字图像处理与分析基础
构成帧存的存储器芯片种类 2
? SRAM( static RAM)
? SRAM芯片时序简单、读写周期快
? 价格高、容量低、功耗大，一般不用来构成
常规的帧存，而用来在高速图像系统中构成
高速帧存。
数字图像处理与分析基础
2.4 数字图像处理设备
? 通用计算机系统有以下四类：
? Apple Macintosh
? 包括其内置的操作系统软件及用户接口；
? IBM PC兼容机
? 使用磁盘操作系统（ DOS,Microsoft Windows系
列 )；
? 图形工作站
? 使用 UNIX操作系统，或 X WINDOWS环境；
? 大型计算机系统
? 拥有大量的资源并被许多用户通过远程工作站共享。
? 各系统也通过网络共享资源和数据。
数字图像处理与分析基础
实时处理
? 系统的处理速度和图像的实际变化的速
度一致
? PAL制式电视图像按 40ms/帧的速率变化，
处理速度也应为 40ms/ 帧
数字图像处理与分析基础
硬件结构层次
? 三个层次 ——
? 初级处理
? 中级处理
? 高级处理
数字图像处理与分析基础
典型的初级处理系统 -DT2858
外部
端口
输入
256?32bit
直方图表
6?256?16
bit
转换表
16
bit
ALU
512?512?1
6bit
帧存储体
外部
端口
输出
8bit出
到
2851
8bit入
自
2851
直方图发生器
16bit帧存储体
除法逻辑
I/O控制
IBM PC AT 总线
图 2-13 DT2858图像加速卡框图
数字图像处理与分析基础
2.5图像输出设备
? 图像的显示方式
? 永久性系统，改变了记录媒体的光吸收特性，
留下图像的硬拷贝，如照片、胶片、打印纸
等。
? 暂时显示设备，在图像显示器上留下瞬间的
影像，如图像监视器、投影仪等。
? 图像显示系统最重要的显示特性
? 图像的大小、光度分辨率和空间分辨率、高
低频响应特性和噪声特性。
数字图像处理与分析基础
2.5.1暂时显示设备
? 电视监视器
? 黑白 /彩色
? 主要指标有扫描制式、清晰度、扫描线性度、
屏幕尺寸等。
? 扫描制式一般是是符合国际电视标准的
单制式,PAL/NTSC/SECAM等，分辨率
较低。
数字图像处理与分析基础
监视器的输入信号形式不同
? 外同步方式：
? 输入视频信号 /同步信号。
? 内同步方式：
? 输入全电视信号，而同步信号和视频信号由
监视器内部电路进行分离得到。
? 须注意图像采集卡与显示器的兼容性问
题。
数字图像处理与分析基础
黑白电视信号特点
?我国的，每秒传送 25幅画面，每幅画面
625行，采用隔行扫描方式分成两场，每
场 312.5行，其中 25行是场消隐时间，因
此每场的有效信号是 287.5行。
? 视频带宽为 6MHz，建议传输带宽也为
6MHz。
。
数字图像处理与分析基础
彩色电视制式
? NTSC制
? （ National Television Systems Committee）
? 1953年，美国正式发布
? 色度信号，正交平衡调幅制
? 最先创建了兼容性同时制（携带彩色图
像的亮度和色度信息的三个信号同时传
送）的彩色电视，为近代彩色电视制式
与技术的发展奠定了良好的基础。
? 主要用于美国、日本和加拿大等国
数字图像处理与分析基础
电视制式 2
? 帕尔（ PAL）制
? 相位逐行交变 （ Phase Alternation Line）
? 联邦德国的布鲁赫,1962年
? 两个色差信号也采用正交平衡调幅的调
制方法，其中一个色差信号调幅波（ R-Y）
逐行倒相。
? 主要用于西欧、澳大利亚、非洲和中东
部分国家，中国也采用 PAL制
数字图像处理与分析基础
电视制式 3
? 塞康（ SECAM）制
? 顺序传送彩色和存储 （ Sequence de Coulenurs avec
Mcmoire）的法文缩写
? 1956年，法国工程师亨利 ·弗朗斯提出,1967
年实用化
? 为克服 NTSC制的色度信号本位敏感性的缺点
而开发出来的。两个色差信号逐行传送，在接
收端将收到的信号延迟一行，使每一行传送的
色差使用两次，以补偿第一行中缺少的另一个
色差信号。色差信号对副载波的调制方式为调
频。
? SECAM制主要用于法国、原苏联、东欧和沙特
阿拉拍等国
数字图像处理与分析基础
2.5.2永久显示设备
? 将图像永久记录在纸张或胶片上的设备
? 胶片记录器、激光打印机、喷墨打印机、热
蜡转移打印机、颜料升华打印机等
?, 图像记录设备, 或, 硬拷贝设备, 。
? 采用 半调 （ halftone）技术，通过改变排列
成规则图案的小黑点的大小来仿真多种灰度
级，提高图片的质量。
? 另一种提高显示质量的常用技术称为, 抖动,
（ dither）
数字图像处理与分析基础
打印机
针式打印机
激光打印机
喷墨打印机
热升华打印机
胶片 照片 幻灯片
永久显示设备
数字图像处理与分析基础
2.6 图像处理软件
? 高级程序
? C程序
? 本课程建议采用 Matlab实现算法
? 提供了专门的图像输入输出函数，对图像的访问
很简单。
? 强大的图像处理工具包，对以后的工程实践以及
科研很有帮助。
? Photoshop等图像处理软件没有二次开发
功能，不能用于专业领域的应用开发
数字图像处理与分析基础
常见图像存储格式
英文名称 类型 说明
Tagged image file format *.TIF DOS,UNIX 及 Macintosh图
像
Encapsulated PostScript *.EPS 出版业使用格式
Graphical interchange
format
*.GIF CompuSever图形格式
Bit-Mapped format *.BMP Microsoft Windows标准格式
Macintosh *.PICT Apple Macintosh 图像
Presentation manager *.BMP IBM OS/2 位图格式
数字图像处理与分析基础
图像文件主要特征
? （ 1）描述图像的高度、宽度以及各种物
理特征的数据；
? （ 2）彩色定义：每点 bit数 (决定颜色的
数量 )、彩色平面数，非真彩色图像要提
供一个调色板；
? （ 3）描述图像的位图数据体：将该图像
由一个数据矩阵描述出来，该矩阵的结
构由图像的高、宽及每点 bit数决定。如
果图像采用了压缩，每行数据都用特定
压缩算法压缩过，使用前需解码。
