图像与视频处理第一章 绪论ppt课件

图像与视频处理 1.朱秀昌等著,数字图像处理教程,北京:清华大学出版社,2011.06 2.阮秋琦,数字图像处理学,北京:电子工业出版社,2001.1 3.朗锐，数字图像处理学(Visual C+实现),北京希望电子出版社 ,2002.12 l参考书目 冈萨雷斯(Gonzalez,R.C.)等著,阮秋琦等译,数字图像处理(第 二版), 北京:电子工业出版社,2008.11 l教材 卢官明、焦良葆编著，多媒体信息处理，人民邮电 出版社 l先修课程 高等数学，数据结构，高级语言程序设计，计算机 组成原理 主要内容： 1.数字图像 2.数字图像处理 3.数字图像处理系统 4.数字图像处理的内容 5.数字图像处理的应用 6.数字图像处理在信息科学中的地位 第一章 绪论 1.1 数字图像处理的概念 信息与数据 信息与人 A lion 狮子 信息是事物存在的一种形式，数据是信息的“符号”载体 眼、耳、鼻、舌、身 口、身 神经中枢系统 图像信息 人类所接受的信息中，各种信息所占比例 视觉信息 听觉信息其他 比例大于60%20%20% 相对于语音信息（声音信息），一般将视觉信 息也称为图像信息 用各种观测系统以不同的形式和手段观测世界而获得的，可以 直接或间接作用于人眼并进而产生视知觉的实体1. 解释： 1.能用观测系统获得的“实体” （观测系统可以是物理仪器，也可以是人 眼等生物感觉器官）； 2这种“实体”能直接或间接作用于人眼，并以某种形式形成人的视知觉 ； 3这种“实体”的表现形式，通常是一种图像信息的载体. 1参见：章毓晋，图象工程(上册)图象分析和处理，清华大学出版社，1999：北京 图像 数字图像处理 指用数字计算机及其它有关数字技术，对图像施加某种运算 和处理，从而达到某种预想目的的技术. 解释：图像在计算机里的表示形式就是所谓的“数字图像”。 数字图像处理出现于50年代，作为一种学科形成于60年代 广泛应用于通信、医学、印染工业、工业检测、科学研究等 领域 （处理一词，在一般意义上是指对某一对象做一系 列能导致预期结果的操作） 图像处理是指按照一定的目标，用一系列的操 作来“改造”图像的方法. 图像处理 1模拟图像处理（光学图像处理等） 用光学、电子等方法对模拟信号组成的图像，用光学器 件、电子器件进行光学变换等处理得到所需结果（哈哈 镜、望远镜，放大镜，电视等）. 2数字图像处理 先用某种技术和手段将模拟图像信号数字化，然后用电 子计算机对数字图像进行分析和变换，达到预期的效果 的技术总称. 图象处理技术的分类(从方法上进行分类)2 注：一大类技术的总和，一套理论体系，一门学科 2参见：夏中良，数字图象处理，东南大学出版社，1998:南京 数字图象处理的应用主要有三方面的因素需要考虑：存 储器的容量，计算速度，传输带宽 数字图象处理的优点 综合能力强：可充分利用通讯、计算机、电子、数学 、物理等学科的理论和技术。 数字图象处理的特点 数字图像处理的缺点 如果不作任何的“深”加工处理，比如编码压缩，则： 一页书：字约K大小; 一幅普通图像：1024*1024*3约M; 一份分钟的活动图象：512*512*3*25*60=1179.7M 数字图像处理于其他学科的关系 图像处理与计算机图形学 “图象/图形”页面中的“图”依结构特点可分 为图像（Image）和图形（Graphics）； 图像：主要特点为由一系列的具有不同灰度 值的像素所组成; 图形：主要特点为由一组数学公式描述； 提示: 1.数字图像处理与计算机图形学是两个相关的学科，但不论从 概念上看，还是从应用角度看，是各自独立发展起来的； 2.计算机图形学研究用给定的描述（数学公式或数据）用计算 机来生成相应的图形或图像，这里提到的图像主要是指颜色的 变化，很少有层次的变化，它们是计算机画出来的，并不是从 客观世界直接得来的; 3.数字图像处理研究以二维数组形式给出的图像数据（这些数 据来自客观世界，反映了客观世界丰富的颜色和层次变化）， 按特定的目的，用计算机对数据进行加工处理，达到预期的目 的。 图像处理的两种形式 1从图像到图像 2从图像到关于图象的描述数据或符号 数字信号处理 可以把图像处理看成是一种特殊的数字信号处理 模式识别 图像识别的理论源泉 多媒体技术 图像压缩编码是其主要内容之一 1.2数字图像处理的起源 l1920年代的Bartlane电缆图片传输系统(无计算机时代) l1960年代的空间探测器发回的图象畸变校正系统(计算 机技术引入到空间项目的开发当中) l1970年代的计算机断层扫描图象重建技术 l 1.3 常用信息源及应用实例 (问题:数字图像处理技术的应用范围如何界定?答:根 据信息源进行分类界定是方法之一.) 伽马射线成像(核医学和天文观测,PET(正电子放射断层 ) X射线成像(医学诊断,天文学) 紫外波段成像(平板印刷技术,“荧光显微镜”技术) 可见光及红外波段成像 微波波段成像(雷达) 无线电波成像（医学诊断,天文学） 其他图像成像模式（主要是声波） 图像处理技术要解决的几个核心问题: 1。图像信息的数据化（采样，量化，颜色模型） 2。图像信息的存储 3。图像信息的传输 4。图像处理算法 硬件系统、软件系统、算法、应用似乎是永恒的主题 1.4数字图像处理的主要内容 图像处理的基本内容 1)图像信息的获取 摄像头(机),扫描仪,CT成像装置,其他图像成像装置 2)图像的存储 各种图象存储压缩格式(JPEG,MPEG等),海量图象数据库技术 3)图像的传输 内部传输(DirectMemoryAccess),外部传输(主要是网络) 4)图像处理 分低,中,高三个层次: 低级处理包括降噪,对比度增强,亮度调节,图像锐化等基 本操作 Image Brightening Image Contrast Enhancement Image Sharpening ( Laplace) 中级处理包括图像分割,边界提取和跟踪,物体分类等 Image Segmentation Image Segmentation Contour Extraction and Tracing Point Hough Transform n高级处理涉及图像分析,计算机视觉,机器视觉,模式识别等 Pattern recognition 5)图象显示和打印（印刷） 显示设备或器件（显卡，显示器） 打印机，彩色印刷机 本课程涉及的主要内容: n图像变换：正交变换，改变处理领域、 n图像增强：去噪、滤波、均衡、边缘增强、 主观 n图像复原：退化模型、逆滤波、无约束复原、有约束复原、 客观 n图像压缩：寻找新的表示方法，无损压缩、有损压缩、 n图像重建：投影定理、投影重建、卷积逆投影重建、代数重建 、 n图像分割：基于阈值、边界的图像分割、二值图像的形态学处 理、 1.5数字图像处理系统 输入模块：待处理图像的输入 输出模块：已处理图像的输出 控制/存储模块：控制流程、存 储数据 存取/通信模块:和用户打交道 图像处理核心模:主图像处理设 备 一个典型的应用实例中的图象处理系统 注：这三副图片来自于 图像存档和传输系统(picture archiving communicating system, PACS) 1.6 主要应用 1）遥感 3S技术（RS/GPS/GIS）中的重要组成部分 小知识：“3S”技术是英文遥感技术（Remote Senescing RS）、地理信息 系统（Geographical information System GIS）、全球定位系统（Global Positioning System GPS）这三种技术名词中最后一个单词字头的统称。 下图：黄河入海口的变化 Apr,1992Apr,1993Oct,1993 Mar,1990 黄河入海口 the mouth to sea of the Yellow River 19901998年均输沙量为4.14108（黄河利津站） 1992.91996.10年均淤进13Km2 1996.101997.10净淤进-10.44Km2 （蚀退） 1997.101998.10净淤进10.89Km2 Oct,1995 Se