VisualC++数字图像模式识别技术详解 - (EPUB全文下载)

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Visual C++数字图像模式识别技术详解
冯伟兴　唐墨　贺波　著
ISBN：978-7-111-30949-9
本书纸版由机械工业出版社于2010年出版，电子版由华章分社（北京华章图文信息有限公司）全球范围内制作与发行。
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第1章　绪论
可以说模式识别（pattern recognition）伴随人们生活的每一天。听到某个人说话，就能分辨出这个人是谁；当某种东西出现在视觉范围之内时，就能认出这种东西是什么，如此等等。随着计算机技术的发展，人们希望利用计算机模仿人的识别能力，从而开始了模式识别技术研究。
作为模式识别技术的一个重要分支，数字图像模式识别技术已在各行各业中得到广泛应用，并为提高有关技术的自动化、智能化水平发挥着重要作用。本章将着重阐述数字图像模式识别技术的一些基本概念。

1.1　数字图像处理概述
数字图像处理也称为计算机图像处理，是指将图像信号转换成数字格式并利用计算机对其进行处理的过程。数字图像处理起始于20世纪50年代，并于20世纪60年代初期形成一门独立学科。目前，数字图像处理技术作为自动化、信息化的一个重要手段广泛应用于各行各业的工作环节中，为提高其工作效率和工作精度作出了不可忽视的贡献。正因为如此，图像处理理论和技术受到了越来越广泛的重视。

1.1.1　数字图像获取
图像是指自然景物存储在各种介质上的视觉信息。这类原始图像也称为模拟图像。计算机无法直接处理模拟图像，而需要将其转换成数字图像并采集到计算机中再进行处理。这一过程称为数字图像获取。
数字图像获取一般包括图像摄取、转换及数字化等几个步骤，主要由硬件实现。例如扫描仪可以将印有文字的书页转换为数字图像并采集到计算机中，它的核心元件包括光学成像部件和光电转换部件。光学成像部件由灯管、反光镜、镜头以及电荷耦合器件组成。扫描仪工作时，灯管发出强光照射书页；镜头在反光镜辅助下对书页图像的反光进行聚焦，并由电荷耦合器件进行光采集，生成关于书页的图像。这种图像还需由光电转换部件将其转换成计算机可以识别的二进制数字格式，即生成最终的数字图像。最后，扫描仪通过通信接口将数字图像传送至计算机中完成整个书页图像的获取。
1.1.2　图像显示与存储
图像采集到计算机中，是以图像文件的形式存储的。在需要使用时，由应用程序对这些文件进行读取及信息处理。
1.图像显示
图像在计算机屏幕上的显示，实际上是从存有图像数据的图像文件中取出数据，再按计算机显示电路的要求送到显示存储器和调色板中的过程。其中，显示存储器中的数据是关于在计算机屏幕不同位置上显示的颜色值，而颜色的定义则由调色板控制。同时，从图像文件头中可取得图像的各种参数，这些参数用于控制图像的显示。如果文件中数据的存储形式与显示模式不一致，还需进行类型转换。
2.图像存储
显示在屏幕上的图像，其调色板寄存器和显示存储器中的数据可用专门编制的程序读出。图像参数可以在显示过程中得到。屏幕图像的存储过程按显示过程的相反方向进行。
1.1.3　数字图像文件
为了对数字图像文件进行正常存取，这里介绍数字图像文件的文件结构。尽管图像文件种类繁多，但其结构是相似的。
1.图像基本类型
为了更清楚地解释数字图像文件结构，先简单介绍数字图像按颜色分类的基本类型。
（1）二值图像
一幅二值图像的像素值仅由0、1两个值构成，“0”代表黑色，“1”代表白色。由于每一像素取值仅有0、l两种可能，所以计算机中二值图像像素的数据类型通常为1个二进制位。
（2）16色图像
一幅16色图像像素值的取值范围为[0，15]。由4个二进制位表示。实际上，0～15并不代表具体颜色，而是调色板中16种颜色的索引值。由于这类图像只能显示16种颜色，因此显示效果不是很精细，目前只在图标等较少的场合中有应用。
（3）256色图像
一幅256色图像像素值的取值范围为[0，255]。由8个二进制位表示。和16色图像一样，0～255也不代表具体颜色，而是调色板中256种颜色的索引值。和16色图像相比，由于可显示颜色更丰富了，显示效果得到明显改善。
256色图像更重要的一种应用格式是256灰度图像。256灰度图像实际上是256色图像的一个特例。图像像素值的取值范围仍然是[0，255]，但每一个数值代表一种灰度，“0”表示纯黑色，“255”表示纯白色，中间的数字从小到大表示由黑到白的过渡色。就文件格式而言，256灰度图像仍然采用256色图像的格式，只不过其调色板中256种颜色已明确由小到大定义成不同灰度颜色。由于256灰度图像去除了颜色信息，因此，在很多图像分析场合，尤其是数字图像模式识别应用中较常用。
（4）真彩色图像
和上述图像不同，真彩色图像的像素值直接表示具体颜色，因此没有调色板。一般真彩色图像的每个像素值由三个字节组成，分别表示红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色的亮度值。组合在一起，真彩色图像共可以表示256×256×256=16777216，或16M种颜色。由于真彩色图像所能表示的颜色数量已经超过人眼所能分辨的颜色数量，因此，实际应用中认为真彩色图像的显示效果和数字化前的原始图像是一样的，这也是真彩色图像名称的由来。
2.图像文件结构
在计算机中，数据以文件的形式存储在外存储器中，图像数据也不例外。图像文件就是以数字形式存储的图像。为了便于读写，图像数据一般以一定的格式存放。目前已知有几十种图像文件格式，它们虽各不相同，但都具有相似的特征。图像文件一般由文件头、像素数据和调色板数据3部分组成。
（1）文件头
文件头用于存放图像基本信息，包括各种特征参数、像素数据与调色板数据在文件中的存放位置，以及文字注解等。它分固定格式和灵活格式两大类。前者如BMP、PCX文件等，它们存储规定的参数，且数据在文件中的存储位置是固定的。后者如TIF文件 ............

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