数字图像处理0102CH.ppt

教师：曾东 主楼西101,数字图像处理,数字图像处理,用计算机处理图像。研究去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。,应用领域,航天和航空技术方面 生物医学工程方面 通信工程方面 工业和工程方面 军事公安方面 文化艺术方面 机器人视觉 视频和多媒体系统 科学可视化 电子商务 ,Rafel C. Gonzalez and Richard E. Woods,” Digital Image Processing, second edition”. Publisher: House of Electronics Industry.,教材:,VC+数字图像处理.何斌.邮电.2001,VC+数字图像获取、处理及实践应用.杨枝灵.邮电.2003,VC+数字图像模式识别技术及工程实践.张宏林.邮电.2003,VC+实现MPEG/JPEG编解码技术.张益贞.邮电.2003,参考书:,48h 40 h 8h 14/16 成绩构成：20:10:0:70,提纲,什么是数字图像？ 什么是数字图像处理？,提纲,什么是数字图像？ 什么是数字图像处理？,数字图像在PC中的表示 关键概念,关键点,什么是图像,图像：是物理场景或另外一个图像的表示,什么是数字图像,数字图像 (1/4),数字图像：离散的点构成,数字图像(2/4),x,y,加坐标,赋一2D函数,数字图像：2D离散函数,数字图像:对于一个2D函数 f(x,y) x,y: (空间) 坐标 幅度 f :亮度(在坐标 (x,y) 如果 x,y, 和 f 都是有限的,离散量化的数值 digital image,数字图像(3/4),x,y,NM（宽/列高/行） 的数字图像常表示为一个矩阵的形式,1st column,每个点叫做像素 “pel” or “pixel”,在3D中称为体素 “voxel”,数字图像(4/4),float Mean(BYTE *p, int N, int M) float sum = 0; for(int y = 0; y M; y+)/row,height for(int x = 0; x N; x+)/col.,width sum += pxy; return sum/(N*M); mean = sum(sum(P)/(N*M);,例子,If P is a 1D array?,Continue,cdata(高/行,宽/列) =cdata(70,30)=68,关键概念,空间分辨率Spatial Resolution 灰度级分辨率Gray-Level Resolution 像素类型Pixel Type 图像格式Image Format,图像中能看到的场景的最小细节 由采样率(单位距离采样点数, ex: dpi)决定，相当于使用像素的物理尺寸来决定,空间分辨率(1/2),空间分辨率(2/2),所能辨别的最小灰度级变化 用于确定表示图像的灰度级个数,灰度级分辨率(1/2),L 表示灰度级个数，一般 , 其中k代表表示每个像素值的位数bits，且像素值,灰度级分辨率(2/2),Gray image:,-gray level: L = 256, 8bit,-gray value: 0-255 (0:black,255:white),图像类型(1/3),Color Image:,-3 Components (RGB) -gray 0-255 (0,0,0) :black, (255,255,255):white),图像类型(2/3),Binary image:,-gray level L = 2, 1bit,-only tow gray 0,1 (0:black,1:white),T:124,图像类型(3/3),图像格式,.bmp, .tif, .jpg, .dcm,help, whos imread, imwrite, imshow, imfinfo, size dicomread，dicominfo Demo 作业:写出图像 mean, maximum, minimum, variance 的子程序,MATLAB 实用函数,提纲,什么是数字图像？ 什么是数字图像处理？,什么是DIP? 如何处理 像素间的关系,内容,数字图像处理：用计算机处理图像 分为3类处理: Low-level 低级处理: 主要操作：去噪noise reduction, 对比度增强contrast enhancement, 图像锐化image sharpening Input: image Output: image Mid-level中级处理: 主要任务：分割segmentation, 表示representation, 描述description Input: image Output: attributes extracted from images High-level高级处理 “Making sense” of an ensemble of recognized objects Input: image (sequence) Output: interpretation,数字图像处理,计算机视觉,什么是DIP?,Low-Level Process(1/3): Noise Reduction,Low-Level Process(2/3): Image Enhancement,Low-Level Process(3/3): Image Sharpening,Mid-Level Process(1/3): Line Detection,Mid-Level Process(2/3): Segmentation (2/3),left ventricle of human heart,Compactness: 2.5 Moment: 3.9 Fourier descriptor: 48.2,Mid-Level Process(3/3): Representation,A man carrying a gun is sitting on a chair,High-Level Process: Interpretation,PACS DCMTK: DICOM Toolkit VTK: Visualization Toolkit ITK: Insight Segmentation and Registration Toolkit vtkINRIA3D,Open-source Codes,Fingerprint Recognition,1、Fingerprint sensing,2、Fingerprint feature extraction,3、Fingerprint Matching,如何处理,DIP系统组成 图像操作,Components of DIP system,Figure 1.24 (p29),Building a medical 3D workstation,图像操作,线性算子Linear Operators,邻域Neighbors 邻接Adjacency 连通Connectivity 区域Region 边界Boundary/边缘edge,像素间的关系,像素的邻域,x,y,Neighbors (Spatial Position) of P=(x,y),(x-1,y-1),(x,y-1),(x+1,y-1),(x-1,y),(x+1,y),(x-1,y+1),(x,y+1),(x+1,y+1),邻接(1/2),是邻域 满足相似性准则(a set V),-4-邻接:如果q 是N4(p) ，且p 和q 属于V,-8-邻接:如果q 是N8(p) ，且p 和q 属于V,-m-邻接:p 和q 属于V ，如果是m-adjacent，则 : (1)q 是N4(p) ,或者 (2)q 是Nd(p) 且 N4(p) 与N4(q)的交集 没有属于V的像素.,邻接(2/2),通路,A path between p and q: (x0,y0)=p,(x1,y1),(xn,yn)=q,closed,Length = n,connected,连通和区域,集合S中任意像素p, 所有连接到p的像素称为S的connected component连通组分. 如果S中只有一个组分, S就称为连通集connected set，S 也称为图像的一个 Region区域,边界与边缘,区域R的 boundary