第1章图像处理绪论新2016

第 1 章 绪论 旋翼类竞技赛 任务：精准农业 。 旨在考察多旋翼无人飞行器自主起降、农作物灾害识别、自动 精准作业和避障能力。该任务设最高分记录 ,并在后续每年度比 赛中延续。 第 1 章 绪论 IMAV 2016 Outdoor CompetitionOutdoor Competition Indoor CompetitionIndoor Competition 旋翼类，自主飞行 Only up to 2 MAVs are allowed to fly at any given time 第 1 章 绪论 Outdoor Competition Mission 1: Takeoff Mission 2: Mapping Mission 3: Lifebuoy Delivery Mission 4: Water Sampling Mission 5: Landing For outdoor completion, first person view (FPV) flight is not allowed. 第 1 章 绪论 Indoor Competition Mission 1: Takeoff Mission 2: Enter building Mission 3,4,5,6： Pick and release items Mission 7: Exit building Mission 8: Land Mission 9: Build map 第 1 章 绪论 1. 空中机器人是用三合一 GPS载波天线接收机，验证了全自 主飞行能力和不依赖惯性系统导航能力以及两点物体搬运 能力； 2. 空中机器人使用差分 GPS导航技术，验证了 自主 空中测绘、 毫米级目标识别和目标获取能力； 3. 验证 自主 搜索和营救的能力； 4. 验证长距离自主飞行能力（ 3千米）。需发现村庄及其中一 间特定房屋，并识别房屋所有入口（窗门），并派遣辅 助机器人进入入口。 IARC（国际空中机器人大赛 Mission 7） 旋翼类，自主飞行 第 1 章 绪论 5. 第四次任务中的辅助机器人使用 SLAM技术完成自主飞行， 绘制室内地图及定位一个目标； 6. 场景更复杂，自主绘制建筑物的未知室内地图，躲避和摧毁 安防措施，发现并理解墙上的文字指引信息（阿拉伯文）， 找到放置机密物品的房间。空中机器人需要进入到房间取走 机密物，放入替代品，并快速退出建筑物； 7. 自主飞行空中机器人展示新行为 牧羊人行动 图像信号处理 第 1 章 绪论 1.1 图像处理的研究范畴 1.2 模式识别的研究范畴 1.3 图像识别概述 1.4 本课程的主要研究内容 第一章 绪论 第 1 章 绪论 成绩评定 期末考试成绩（ 50分） 实验（ 10分） 考勤、课堂表现（ 20分） 作业、测验（ 20分） * 第 1 章 绪论 具体要求： 必须到课。以随机抽点方式考勤， 4次 以上（含 4次）不到者 取消期末考试资格； 作业必须按时、认真、独立完成。缺作业 4次 以上（含 4次） 者取消期末考试资格； 课堂听讲，不准玩手机、睡觉、讲话等等 ,尊敬老师。 * 第 1 章 绪论 1.1 图像处理的研究范畴 第 1 章 绪论 可见图像可见图像 生成图像（图形） 光图像 第 1 章 绪论 红外图像 紫外图像 第 1 章 绪论 血管内超声图像 脑磁共振图像 第 1 章 绪论 X射线冠状动脉血管造影序列 第 1 章 绪论 1.1 图像处理的研究范畴 1.1.2 图像处理（ Image Processing） 对图像进行一系列的操作以达到预期目的的技术称作图像处理。 按照处理对象的不同可分为 : | 模拟图像处理 | 数字图像处理 1.1.2.1 分类 第 1 章 绪论 1.1 图像处理的研究范畴 1.1.2 图像处理（ Image Processing） 1.1.2.2 内容 |狭义的图像处理（ Image Processing） |图像分析（ Image Analysis） |图像理解（ Image Understanding） 第 1 章 绪论 1.1 图像处理的研究范畴 |狭义的图像处理（ Image Processing） 底层 （ low-level） 操作 图像变换 ,编码压缩 , 增强和复原 ,分割 以人为最终的信息接收者 主要目的是改善图像质量 1.1.2.2 内容 第 1 章 绪论 1.1 图像处理的研究范畴 |图像分析（ Image Analysis） 对图像中感兴趣的目标进行检测、测量和分类，从而建立对图 像的描述。 中层 （ middle-level） 处理 符号描述、目标检 测、景物匹配和 以机器为对象，目的是使机 器或计算机能自动识别目标 识别 1.1.2.2 内容 第 1 章 绪论 1.1 图像处理的研究范畴 |图像理解（ Image Understanding） 高层 （ high-level） 操作 利用计算机系统解释图像，实现类似人类视 觉系统理解外部世界。其正确的理解要有知识的 引导，与人工智能等学科有密切联系。仍是一个 有待进一步探索的领域。 以人和机器为目标 1.1.2.2 内容 第 1 章 绪论 1.1 图像处理的研究范畴 低级处理：图像获取、预处理，不需要智 能 中级处理：特征提取、目标检测、识别， 需要智能 高级处理：图像解释，缺少理论，为降低 难度，设计的更专用。 总结：三种基本范畴 1.1.2 图像处理 第 1 章 绪论 1.1 图像处理的研究范畴 知识库 表示与描述 预处理 目标检测 识别 低级处理 高级处理 中级处理 解释 结果 图像获取 问题 图像分析系统的构成： 1.1.2 图像处理 第 1 章 绪论 1.1 图像处理的研究范畴 1.1.3 与相关学科的关系 第 1 章 绪论 1.2 模式识别 (Pattern Recognition) 1.2.1 什么是模式和模式识别 模式 广义：模式就是存在于时间和空间中，可以区别它们是否相 同或相似的可观察的事物。 狭义：模式所指的不是事物本身，是通过对具体的个别事物 进行观测所得到的具有时间和空间分布的信息 。 模式类 把模式所属的类别或同一类中模式的总体称为模式类 (或简称 为类 )。 第 1 章 绪论 1.2 模式识别 1.2.1 什么是模式和模式识别 模式识别 对表征事物或现象的各种形式的（数值 的，文字的和逻辑关系的）信息进行处理和 分析，以对事物或现象进行描述、辨认、分 类和解释的过程，是信息科学和人工智能的 重要组成部分。 第 1 章 绪论 1.2 模式识别 1.2.2 模式识别的研究内容 研究对象 目前主要是对语音波形、地震波、心电 图、脑电图、图片、文字、符号、三维物体 和景物以及各种可以用物理的、化学的、生 物的传感器对对象进行测量的具体模式进行 分类和辨识。 第 1 章 绪论 1.2 模式识别 1.2.2 模式识别的研究内容 研究内容 研究生物体 (包括人 )是如何感知对象的。 在给定的任务下，如何用计算机实现模式 识别的理论和方法。 第 1 章 绪论 1.2 模式识别 1.2.3 模式识别系统的组成 信 息 获 取 数 据 预 处 理 特征 提取 和选 择 分类器设计 分类 决策 训练过程 输出 结果 第 1 章 绪论 1.2 模式识别 1.2.4 模式识别的方法 统计模式识别 句法结构模式识别 人工神经网络模式识别 模糊模式识别 基本方法 第 1 章 绪论 1.2 模式识别 1.2.5 模式识别的应用 J手写字符识别 J自然语言理解 J语音信号识别 J生物测量 J图像识别 第 1 章 绪论 1.3 图像识别概述 v目的： 图像识别属于 模式识别 的范畴，其目的是 对图像中的物体进行分类，或者可以说是找出 图像中有哪些物体。有些情况下还要描写图像 中目标的形态。 v结果： 图像识别属于 图像 分析的范畴，它所得到 的结果是一幅由明确意义的数值或符号构成的 图像或图形文件，而不再是一幅具有随机分布 性质的图像。 第 1 章 绪论 1.3 图像识别概述 v图像识别系统的基本构成： n 规范：估计信息模型，压制噪声 n 标记：判定每个像素属于哪一个空间对象 n 分组：把属于同一对象的像素分组 n 抽取：为每组像素计算特征 n 匹配：解释图像对象 第 1 章 绪论 图像采集部分 为了使计算机能够对图像进行分类识别 ，首先利用输入设备将要识别的图像输入 计算机。通过测量、采样和量化，可以用 矩阵或者向量来表示待识别图像。 1.3 图像识别概述 v图像识别系统的基本构成： 第 1 章 绪论 1.3 图像识别概述 图像预处理部分 应用图像复原、增强和变换等技术对图 像进行处理，提高图像的视觉效果，优化各 种统计指标，为特征提取提供高质量的图像 。 v图像识别系统的基本构成： 第 1 章 绪论 1.3 图像识别概述 特征提取和选择 由于待识别对象的数据量可能是相当大 的，为了有效的实现分类识别，就要对原 始数据进行某种变换，得到最能反映分类 本质的特征。这就是特征提取和选择的过 程。 v图像识别系统的基本构成： 第 1 章 绪论 1.3 图像识别概述 决策分类 分类决策就是利用特征空间中获得的信 息，对计算机进行训练，从而制定判别标准 ，用某种方法把图像中的待识别对象归为某 一类别的过程。 v图像识别系统的基本构成： 第 1 章 绪论 1.3 图像识别概述 图像识别已经在天气预报、卫星航空图片解释 、工业产品检测、字符识别、语音识别、指纹识别 、医学图像分析等许多方面得到了成功的应用。 字符识别：如汽车牌照识别，文字识别 生物特征识别：如指纹识别，人脸识别，步态识别 遥感应用 医学诊断 v图像识别的应用： 第 1 章 绪论 1.3 图像识别 概述 单词 THE 看不见的白色三角 人类在观察图像时运用了大量的知识，所以 没有任何一台计算机在检测真实图像时，能达到 人类视觉系统的水平。 v困难 ： 第 1 章 绪论 1.3 图像识别概述 目前我们能从一幅图像中获得的信息只 是每个像素的颜色或灰度值，除此以外别无 其它。 解决图像检测和识别最根本的方法是在 编码 (成像 )时就给予考虑。这也正是 MPEG4及 未来的视频压缩编码标准的主要工作。 基于上述困难，本课程要介绍的只是一些 基本的算法和思想，针对也只能是一些 具体 (而不是通用 )的应用。 v困难： 第 1 章 绪论 1.4 本课程的主要内容 图像预处理技术 图像分割技术 形态学图像处理 图像特征提取与分析 运动图像分析 车牌识别的应用举例 第 1 章 绪论 1.5 数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) 航天和航空技术方面的应用 图 1.3 图像的修复 （ 1990年发射的 “哈勃 ”号太空望远镜拍摄超远 距离的物体，借助于图像处理技术进行修复。） 第 1 章 绪论 1.5 数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) 图 1.4 遥感图像监测 (森林火灾监护 ) 第 1 章 绪论 1.5 数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) 图 1.5 夜间灯光数据图像 (提供人类居住区的情况 ) 第 1 章 绪论 1.5数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) 生物医学工程方面的应用 图 1.6 SARS 冠状病毒图像 第 1 章 绪论 1.5 数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) 图 1.7 医学超声成像医学超声成像 第 1 章 绪论 1.5数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) 图 1.8 CT图像处理 第 1 章 绪论 1.5 数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) 图 1.9 红外体温检测图像 第 1 章 绪论 1.5 数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) 通信工程方面的应用 图 1.10手机电视 第 1 章 绪论 1.5 数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) 图 1.11视频通话 第 1 章 绪论 1.5 数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) 图 1.12手机上网 第 1 章 绪论 1.5 数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) 图 1.13基于 H.323网络视频会议标准实现多点会议 第 1 章 绪论 1.5 数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) 图 1.14基于 H.320网络视频会议标准实现多点会议 第 1 章 绪论 1.5 数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) 图 1.15 基于卫星网的视频会议 第 1 章 绪论 1.5 数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) 工业和工程方面的应用 图 1.16 机器代替人进行操作 第 1 章 绪论 1.5 数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) (a) 网裂 (b) 龟裂 图 1.17路面破损图像识别 第 1 章 绪论 1.5 数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Processing ) 图 1.18 印刷电路板零件及焊点检测 第 1 章 绪论 1.5 数字图像处理的应用 (Applications and Development of Digital Image Proc