图像处理介绍与应用实例

数 字 图 像 处 理第一章 绪 论参考书 R.C.Gonzalez, Digital Image Processing(数字图像处理 阮秋琦译 ) K.R.Castleman, Digital Image Processing（数字图像处理，朱志刚等译 ） 阮秋琦，数字图像处理学主要内容 数字图像处理的概念 图像处理的起源 图像处理技术分类 数字图像处理系统组成 数字图像处理主要内容 数字图像处理应用 数字图像处理发展方向 数字图像处理的概念 人类 获取信息的重要来源： 视觉 60%； 听觉 20%； 其他 20% 人类视觉的延伸 X射线 可见光 红外 微波；声成像 数字图像处理的概念 什么是图像？数字图像处理的概念照片数字图像处理的概念图、画二维条码数字图像处理的概念数学函数 （分形） 图数字图像处理的概念数学函数 （仿真）图数字图像处理的概念红外图像(美国攻打阿富汗 )CT图像(肺与皮肤 )不可见图像数字图像处理的概念 数字图像是指由被称作像素的小块区域组成的二维矩阵。将物理图像行列划分后，每个小块区域称为像素（ pixel）。每个像素包括两个属性：位置和亮度（或色彩）。 对灰度图像而言，每个像素的亮度用一个数值（即灰度值）来表示，通常数值范围在 0到 255之间，即可用一个字节来表示， 0表示黑、 255表示白，而其它表示灰度级别 。什么是数字图像数字图像处理的概念数字图像处理的概念数字图像的特点 信息量大 （计算量大，实时性难度大） 冗余性（象素间相关性大 图像压缩的前提） 频带宽 视觉效果的主观性大 数字图像处理的概念由于数字图像处理是多学科交叉领域，因此 充斥着相互矛盾和不准确的定义 。数字图像处理 ：是指将一幅图像转变为另一幅图像。数字图像分析 ：是指将一幅图像转换为一种非图像的表示。但数字图像处理通常又包括数字图像分析。计算机图形学 ：用计算机将由概念或数学描述所表示的物体图像（非实物）进行处理和显示的过程。如机械图、建筑图等，动画、虚拟现实等（可视化）。计算机视觉 ：基于图像的测量技术；用计算机技术发展能够理解自然景物的视觉系统。（输出是参数或者描述）数字图像处理术语图像处理的起源最早应用于 20世纪 20年代，报纸业 1921年电报打印机采用特殊字符在编码纸带打印。输出设备从专用到通用再到专用。1922年两次穿越大西洋，穿孔纸得到图像检测误差。图像通信系统信源编码和信道编码。1929年从伦敦到纽约 15级色调通过电缆传递照片。从早期 5级灰度到 15级灰度。现在的网络、移动通信再次历经这个过程。图像处理的起源数字图像处理作为一门学科追溯到 60年代， 1964年美国喷气推进实验室利用计算机对 “徘徊者 7号 ”太空船送回的四千多张月球照片进行了处理。 美国航天器传送的第一张月球照片， 1964年 7月 31日在光线影响月球表面 17分钟摄取的图像。图像处理的起源60年代末，数字图象处理形成一个比较完整的理论与技术体系，从而构成了一门独立的技术70年代， CT的发明，血球自动分类仪的商业化 CT发明获得 1979年诺贝尔医学奖。 X射线 1901年物理学奖。70年代以来迅猛发展。广泛应用于太空探索，遥感应用，生物医学工程工业应用，军事应用等方面。图像处理技术分类 模拟图像处理： 光学、电信号处理，包括光学透镜处理、照相、广播电视等 优点 处理速度快，一般是实时处理 缺点 精度低，抗干扰性差，灵活性差，没有对图像的理解能力和非线性处理能力，不易保存 数字图像处理： 采用数字计算机对数字化形式的图像进行处理 优点 精度高，处理内容丰富，处理手段灵活 缺点 计算量大，速度慢，且保持静止图像处理技术分类数字图像处理功能分类 将一幅图像变为另一幅经过加工的图像， 是图像到图像的过程 。（ 面向人 ） 将一幅图像转化为一种非图像的表示，如一个决策 等。（ 面向机器 ） 数字图像处理系统组成数字图像处理系统由图像数字化设备、图像处理计算机和图像输出设备组成。 图像数字化设备 ：扫描仪、数码相机、摄象机与图像采集卡等 图像处理计算机 ： PC、 工作站等（通常将存储设备也包括在内） 图像输出设备 ：打印机、绘图仪等数字图像处理系统组成图像传感器特殊图像处理硬件计算机 大规模存储图像显示图像处理软件硬拷贝问题域网络数字图像处理内容 图像增强 去除干扰；突出主要特征；提高图像对比度。包括平滑（去噪）与锐化技术 图像复原 将降质图像（畸变、模糊）恢复到原真实图像（逆问题，需要降质模型） 图像压缩编码 （图像传输与存储需要） 图像分析 包括特征提取、图像分割、图像描述、图像理解（模式识别） 图像重建 由多幅二维图像恢复物体的三维结构 图像变换（数学方法） 离散付氏变换、余弦变换、沃尔什（哈达玛）变换、 K-L变换、小波变换等数字图像处理应用 航天及遥感月球图像 火星图像数字图像处理应用飓风的多光谱图像 西藏东南山区雷达图像数字图像处理应用美洲的红外线图像数字图像处理应用 工业检测电路板； 封装丸剂；瓶装液体；塑料中气泡；谷物； 目镜搀杂物数字图