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篇一：dip指导书

《数字图像处理》实验指导书实验一、数字图像获取

实验二、图像的傅立叶变换

实验三、图像增强

实验四、图像压缩

实验五、图像融合

实验一、数字图像获取

一、实验目的

1掌握使用扫描仪等数字化设备以及计算机获取数字图像的方法；2修改图像的存储格式。

二、实验原理

用扫描仪获取图像也是图像的数字化过程的方法之一。

扫描仪按种类可以分为手持扫描仪，台式扫描仪和滚筒式扫描仪（鼓形扫描仪）。扫描仪的主

要性能指标有x、y方向的分辨率、色彩分辨率（色彩位数）、扫描幅面和接口方式等。各类

扫描仪都标明了它的光学分辨率和最大分辨率。分辨率的单位是dpi，dpi是英文dotperinch

的缩写，意思是每英寸的像素点数。

扫描仪工作时，首先由光源将光线照在欲输入的图稿上，产生表示图像特征的反射光（反射

稿）或透射光（透射稿）。光学系统采集这些光线，将其聚焦在ccd上，由ccd将光信号转换

为电信号，然后由电路部分对这些信号进行a/d转换及处理，产生对应的数字信号输送给计

算机。当机械传动机构在控制电路的控制下，带动装有光学系统和ccd的扫描头与图稿进行

相对运动，将图稿全部扫描一遍，一幅完整的图像就输入到计算机中去了。

图1.1扫描仪的工作原理扫描仪扫描图像的步骤是:首先将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描

仪的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者图纸照片；然后启动扫描仪驱动程序后，安装在扫

描仪内部的可移动光源开始扫描原稿。为了均匀照亮稿件，扫描仪光源为长条形，并沿y方

向扫过整个原稿；照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成沿x方向的光带，

又经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜，经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的rgb

三条彩色光带分别照到各自的ccd上，ccd将rgb光带转变为模拟电子信号，此信号又被a/d

变换器转变为数字电子信号。至此，反映原稿图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制

数字电子信号，最后通过串行或者并行等接口送至计算机。扫描仪每扫一行就得到原稿x方

向一行的图像信息，随着沿y方向的移动，在计算机内部逐步形成原稿的全图。

在扫描仪的工作过程中，有两个元件起到了关键的作用。一个是ccd，它将光信号转换成为

电信号；另一个是a/d变换器，它将模拟电信号变为数字电信号。ccd是chargecoupledevice

的缩写，称为电荷耦合器件，它是利用微电子技术制成的表面光电器件，可以实现光电转换

功能。ccd在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛，只不过摄像机中使用的是点阵ccd，即

包括x、y两个方向用于摄取平面图像，而扫描仪中使用的是线性ccd，它只有x一个方向，

y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成。ccd芯片上有许多光敏单元，它们可以将不同的光线

转换成不同的电荷，从而形成对应原稿光图像的电荷图像。如果我们想增加图像的分辨率，

就必须增加ccd上的光敏单元数量。实际上，ccd的性能决定了扫描仪的x方向的光学分辨

率。a/d变换器是将模拟量(analog)转变为数字量(digital)的半导体元件。从ccd获取的电

信号是对应于图像明暗的模拟信号，就是说图像由暗到亮的变化可以用从低到高的不同电平

来表示，它们是连续变化的，即所谓模拟量。a/d变换器的工作是将模拟量数字化，例如将0

至1v的线性电压变化表示为0至9的10个等级的方法是：0至小于0.1v的所有电压都变换

为数字0、0.1至小于0.2v的所有电压都变换为数字1??0.9至小于1.0v的所有电压都变换

为数字9。实际上，a/d变换器能够表示的范围远远大于10，通常是2^8=256、2^10=1024或

者2^12=4096。如果扫描仪说明书上标明的灰度等级是10bit，则说明这个扫描仪能够将图像

分成1024个灰度等级，如果标明色彩深度为30bit，则说明红、绿、蓝各个通道都有1024

个等级。显然，该等级数越高，表现的彩色越丰富。

三、实验步骤

1扫描仪与计算机和打印机的连接；

2打开计