图像处理和分析技术 -章毓晋-41127TIPA-3-01

图像处理和分析技术,章毓晋清华大学电子工程系100084北京,课程介绍,教材和进度“图像处理和分析技术”（第3版）高等教育出版社，2014兼顾不同专业、自学者（远程）需求教材基本情况：见下教学进度：见下进一步参考资料：见下,课程介绍,教材基本情况正文分为9章，共包括76个知识点单元各个知识点单元由基本概念，原理介绍，技术分析，算法描述，例题讲解等组成还有2个附录，共有10个知识点单元,课程介绍,教学进度第1章：23学时第2章：35学时第3章：35学时第4章：35学时附录B，复习(1)：23学时第5章：35学时第6章：35学时第7章：35学时第8章：35学时第9章：35学时附录A，复习(2)：35学时,课程介绍,参考资料章毓晋。图像工程(上册)图像处理。北京：清华大学出版社，2012。章毓晋。图像工程(中册)图像分析。北京：清华大学出版社，2012。章毓晋。图像工程(下册)图像理解。北京：清华大学出版社，2012。,第1章图像技术基础,1.1图像和像素1.2像素间联系1.3图像采集1.4采样和量化1.5图像存储与格式1.6图像显示1.7图像坐标变换1.8图像技术及分类,1.1图像和像素,图像：用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的，可以直接或间接作用于人眼并进而产生视知觉的实体狭义和广义图像数字图像，f(x,y)和I(r,c)像素，pixel图像的矩阵表示和矢量表示,1.1图像和像素,1.1图像和像素,1.2像素间联系,像素邻域每个像素的由近邻像素组成的邻域4-邻域（4-neighborhood），记为N4(p)4个对角近邻像素，记为ND(p)8-邻域：4个4-邻域像素加上4个对角邻域像素合起来构成的邻域，记为N8(p),1.2像素间联系,邻接：4-邻接，8-邻接，对角邻接连接：4-连接，8-连接，对角连接连通：4-连通，8-连通，对角连通,1.2像素间联系,像素间距离欧氏（Euclidean）距离城区（city-block）距离棋盘（chessboard）距离,1.2像素间联系,1.2像素间联系,利用像素间距离定义邻域点p和q之间的欧氏距离像素p的4-邻域像素p的8-邻域,1.3图像采集,采集装置需要包括两种器件对电磁能量敏感的物理器件电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）数字化器件将（模拟）电信号转化为数字（离散）的形式（模数转换）,1.3图像采集,采集装置需要包括两种器件对某个电磁能量谱波段敏感的物理器件CCD，CMOS数字化器件,1.3图像采集,采集基本模型将客观世界的场景进行投影转化的过程可用成像变换（几何透视变换）描述不同坐标系统之间的转换(1)世界坐标系统(2)摄像机坐标系统(3)像平面坐标系统,1.3图像采集,采集基本模型,1.3图像采集,采集基本模型,齐次形式的摄像机坐标,1.4采样和量化,图像数据量,1.4采样和量化,图像质量与数据量例1.5.1图像空间分辨率变化所产生的效果例1.5.2图像幅度分辨率变化所产生的效果例1.5.3图像空间和幅度分辨率同时变化所产生的效果,1.5图像存储与格式,图像存储器吉（109）字节（GB）、太（1012）字节（TB）图像文件格式(1)BMP（BitMaP）格式(2)GIF（GraphicsInterchangeFormat）格式(3)TIFF（TaggedImageFormatFile）格式(4)JPEG（JointPhotographicExpertGroup）格式,1.6图像显示,将图像数据以可视图的形式（一般情况下是亮度模式的空间排列，即在空间(x,y)处显示对应f的亮度）展示出来处理的结果主要用于显示给人看分析的结果也可以借助计算机图形学技术转换为图像形式直观地展示例1.6.1显示设备,1.6图像显示,半调输出在两级灰度输出设备上输出灰度图像,1.6图像显示,抖动技术对原始图像f(x,y)加一个随机的小噪声以改善量化过粗图像的显示质量d(x,y)：2(6b)，2(5b)，0，2(5b)，2(6b),1.7图像坐标变换,改变图像的布局和像素间相对关系统一的矩阵表达形式A是33变换矩阵，v是包含原坐标的矢量v是由变换后坐标组成的矢量,1.7图像坐标变换,不同的变换，变换矩阵A中的数值不同平移变换尺度（放缩）变换,1.7图像坐标变换,旋转变换级联将几个变换依次结合起来以产生组合结果例1.7.1变换次序不同结果,1.7图像坐标变换,反变换,1.8图像技术及分类,图像工程图1.8.1，表1.8.1图像处理，图像分析，图像理解相关学科计算机图形学，模式识别，计算机视觉图1.8.2，例1.8.2,1.8图像技术及分类,图像工程,1.8图像技术及分类,相关学科,本章要点,1.1节有关图像和像素的基本概念1.2节像素邻域和像素间距离的概念1.3节图像采集装置和成像变换1.4节图像离散化中的采样和量化1.5节图像存储器和图像文件格式1.6节图像显示设备和技术1.7节基本的图像坐标变换公式1.8节图像技术的三个层次：图像处理、图像分析和图