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计算机视觉教程(微课版 第3版)
作者: 章毓晋 出版社: 人民邮电出版社 不一定全,只针对我们期末画的范围,只有一到六章。目录 第二章 图像采集 一、图像采集装置 1. 为采集数字图像,采集装置需要包括两种器件: 2. 常见的采集装置 3. 固态阵 二、空间分辨率和幅度分辨率 三、计算投影大小 1. 使用一个28 mm焦距的镜头拍摄距离10m外、高3m的物体,该物体的成像尺寸为多少? 2. 如果换一个焦距为200 mm的镜头,成像尺寸又为多少? 四、计算图像大小 设图像的长宽比为16∶9,并进行如下计算 第二章 图像采集 一、图像采集装置 1. 为采集数字图像,采集装置需要包括两种器件: 传感器:对某个电磁能量谱波段(如X射线、紫外线、可见光、红外线等)敏感的物理器件。它可以接收辐射并产生与所接收到的电磁辐射能量成正比的(模拟)电信号数字化器:将上述(模拟)电信号转化为数字(离散)的形式。 2. 常见的采集装置 CCD(电荷耦合器件)摄像机具有非常快的快门速度。 CMOS(互补金属氧化物半导体)摄像机低功耗,小尺寸,总体成本低。 CID(电荷注射器件)摄像机光敏感低,随机访问,不会产生图像浮散(抗光晕)。 3. 固态阵通常指的是由固态相机或传感器阵列组成的设备。固态阵的主要组成部分包括以下几个方面: 图像传感器:固态阵使用图像传感器来捕捉光学信号并将其转换为数字图像。常见的图像传感器类型包括:CCD、CMOS、CID。阵列结构:固态阵中的图像传感器通常以二维阵列的形式排列。这些阵列由许多像素组成,每个像素都对应于图像中的一个点。 控制电路:固态阵还包括用于控制图像传感器和处理图像数据的电路。这些电路负责控制曝光时间、增益、像素读取等参数,并将采集到的图像数据传输到计算机或其他设备进行处理。 二、空间分辨率和幅度分辨率空间分辨率(即数字化的空间采样点数) 幅度分辨率(即采样点值的量化级数) 空间分辨率可以表示为图像的像素数,更高的像素数意味着更高的空间分辨率,图像中的细节更加清晰; 较高的幅度分辨率意味着图像具有更多的灰度级或颜色级别,能够更准确地表示细微的亮度或颜色变化。 例1:假设有1幅512像素×512像素,256个灰度级的图像,它需要用2097152比特(512像素×512像素×8比特)来存储。1个字节是 8比特,为表示 256个灰度级需用1个字节(即用1个字节表示1个像素的灰度,8比特即8位二进制数可以表示0~255),这样前面的图像需要262144(512像素512像素1字节)个字节来存储。 例2:如果1幅彩色图像的空间分辨率为 1024 像素×1024像素,因为每个彩色分量需要 256个幅度级,整个图像需要(1024像素×1024像素×3字节)3.15兆字节(315万字节)来存储,这相当于存储1本750页的书。 三、计算投影大小 1. 使用一个28 mm焦距的镜头拍摄距离10m外、高3m的物体,该物体的成像尺寸为多少?根据相似三角形的原理,我们有以下公式: 物体高度 / 物体距离 = 成像高度 / 焦距 将已知值代入公式中,我们可以得到: 3m / 10m = 成像高度 / 28mm 通过交叉相乘并解方程,我们可以计算出成像高度: 成像高度 = (3m / 10m) * 28mm 计算结果为: 成像高度 = 8.4mm 因此,使用28 mm焦距的镜头拍摄距离10m外、高3m的物体,成像尺寸为8.4mm。 2. 如果换一个焦距为200 mm的镜头,成像尺寸又为多少? 将已知值代入公式中,我们可以得到:3m / 10m = 成像高度 / 200mm 通过交叉相乘并解方程,我们可以计算出成像高度: 成像高度 = (3m / 10m) * 200mm 计算结果为: 成像高度 = 60mm 因此,使用200 mm焦距的镜头拍摄距离10m外、高3m的物体,成像尺寸为60mm。 四、计算图像大小 设图像的长宽比为16∶9,并进行如下计算。(1)1800万像素的手机上摄像机的空间分辨率约是多少? (2)4000万像素的照相机的空间分辨率约是多少?它拍的一幅彩色图像需多少个字节来存储? (1)1800万像素的手机上摄像机的空间分辨率: 根据长宽比的定义,我们可以得到以下公式: W / H = 16 / 9 解方程得到: W = (16 / 9) * H 根据题目给出的信息,总像素数为1800万。则: 总像素数 = W * H 将W代入公式中,我们可以得到: 1800万 = ((16 / 9) * H) * H 解方程,我们可以得到: H ≈ 3182 将H代入公式中,我们可以计算出宽度W: W ≈ (16 / 9) * 3182 ≈ 5657 因此,1800万像素的手机上摄像机的空间分辨率约为应该是3182*5657。 (2)若照相机的空间分辨率为4000万: 由题目已知,照相机的像素数为4000万 将值代入等式中,我们可以解出x的值: 144x^2 = 4000万 x^2 = 4000万 / 144 x^2 ≈ 277777.78 x ≈ √277777.78 x ≈ 527.09 因此,图像的宽度约为16x ≈ 16 × 527.09 ≈ 8433.44像素,高度约为9x ≈ 9 × 527.09 ≈ 4743.81像素。 因此,4000万像素的照相机的空间分辨率约为8433.44 × 4743.81像素。 接下来,我们计算一幅彩色图像所需的字节数。假设每个像素的位深度为24位(每个颜色通道占8位),而彩色图像通常包含红、绿、蓝三个通道。 每个像素所需的字节数为24位 / 8位 = 3字节。 因此,一幅彩色图像所需的字节数为: 8433.44 × 4743.81像素 × 3字节/像素 = 120,000,000字节 所以,一幅彩色图像需要120,000,000字节来存储。 |
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