第一章 数字图像处理概述.ppt

数字图像处理，课程目的：1，掌握数字图像处理的基本原理：2，掌握数字图像处理在各种环境下的实际应用技术。3、了解数字图像处理相关技术，为各种数字图像处理相关系统的研究和设计奠定了必要的基础。课程设置，数字图像处理概论图像的基本信息和基本计算图像转换图像增强图像恢复图像分割和边缘检测图像分析和说明，评估和要求，评估1，使用考试闭合考试(90分钟)2，成绩评估：一般分数：30%结果考试：70%要求1，课前示例阮秋琪。数字图像处理学。北京：电子产业出版社，20012。rafaelc。冈萨雷斯，digitalimage processing(second edition)。阮楚奇、阮智友等翻译。北京：电子产业出版社，2004，3。美国KennethR.Castleman .朱智康等翻译。数字图像处理。北京：电子产业出版社，20024。张有真，了解图像和计算机视觉，清华大学出版社，20005。rafaelc。冈萨雷斯，主要网站，www . IEEE . org www . ACM . org www . spie . org www . ifip . org，主要学术杂志，1 .thejournallonselectedareasincommunication 2。imageandvisioncomputing 3。computervisonandisuamaganderstanding 4。thejournal loveimagingscienceasndtechnology 5。IEEE Transactiononimageproceting 6 . ieetransactiononmultimedia，7 . ieetransactionsignalprocessing 8 . ieetransactioncommuningieetransactiononpatternanalysiisandmachineintelligence 14 . ieetransactiononsystem，Manandcybeginitics 15 . ieetransactionvistemoptical engineering 19。multimedia systems 20。journaloxicalsocieyofamerica . aopticsimagescienceandvision 21。中国图像图形杂志22。模式识别和人工智能23。电子期刊24。自动化杂志、主要学术杂志、国内主要研究机构、中国科学院自动化所模式识别国家核心实验室清华大学电子工程与北京大学视觉听觉研究室浙江大学上海交通大学影像所哈尔滨工业大学西安交通大学北京交通大学信息中心，教材：数字图像处理与分析，主编3360刘志芳清华大学出版社，比听百遍好anonymous，第一章数字图像处理概论，图像的基本概念数字图像处理系统的基本类型数字图像处理系统的开发和特性数字图像处理的主要内容和应用图像的统计特征，1.1图像的基本概念，1.1图像的基本概念，概念：“图”:是物体投射或反射光的分布，“图像”:是人的因此，形象是客观和主观的结合。分类：(1)从视觉特征分为可见图像和不可见图像。(2)图像空间坐标和明暗程度的连续性可分为模拟图像和数字图像。图像的分类，图像的表示模拟图像：图像是连续的，使用f(x，y)函数表示的图像。其中x，y:表示空间坐标点的位置。F:是表示点(x，y)处图像的特定特性的数值，例如亮度、灰度、色度等。f，x，y可以是任何实数。数字图像：I(r，c)是f(x，y)的离散化结果。r表示图像的行(row)。c表示图像的列(column)。I表示离散后的f。I、r和c的值只能是整数。数字图像可以用矩阵或数组来描述。数字图像的矩阵表示，1.2数字图像的基本类型，黑白图像(二进制图像)意味着图像中的每个像素可以是没有中间转换的黑色或白色，因此也称为二进制图像。二进制图像的像素值为0，1。、黑白图像、灰度图像灰度图像是将像素信息描述为不带颜色信息的量化灰度的图像。灰度范围是(0到255)，0表示纯黑色，255表示纯白色，中间数字表示黑白之间的过渡色。灰度图像、索引图像索引图像也称为索引图像或映射图像，因为它们既包含存储图像数据的二维矩阵，又包含称为映射的颜色索引矩阵。MAP矩阵也可以表示为二维数组，它由存储图像的矩阵元素的范围(灰度值的范围)确定。如果矩阵元素的范围为0到255，则MAP矩阵的大小为2563，矩阵的三列分别为r、g和b值。图像矩阵中的每个灰度值对应于映射中的一行。例如，如果像素的灰度值为64，则该像素与MAP矩阵中的第64行具有映射关系。此像素的屏幕显示颜色由MAP矩阵第64行中的RGB叠加组成。彩色图像彩色图像是每个像素的信息由RGB 3印刷色组成的图像。其中，RGB用不同的灰度描述。3-ColorMixer，彩色图像，1.3数字图像处理系统，图像数字设备：扫描仪、数码相机、相机和图像采集卡等图像处理计算机：PC、工作站等图像存储设备：磁盘、光盘、硬盘等图像输出设备：显示器数字图像计算机图像处理图像必须以数字格式存储。以数字格式存储的图像称为数字图像。常见的各种照片、图片、海报、广告图片等通常是模拟图像，可以通过数字设备数字化模拟图像。计算机可以轻松处理各种数字图像，以实现视觉效果和特殊效果。在计算机中，图像被划分为像素(Pixel)，每个像素的灰度值用整数表示。像素灰度值为m行，n列矩阵g: 1。数字图像、数字图像、1 .数字图像，1 .数字图像，1 .数字图像，数字图像处理数字图像可以看作是计算机中存储的有序数据，可以通过计算机处理数字图像。利用计算机对图像进行噪声消除、增强、还原、分割、提取特征等的理论、方法和技术称为数字图像处理。2 .数字图像处理、图像处理通常由计算机和实时硬件组成，因此也称为计算机图像处理。图像处理在日常生活中得到了广泛的应用。电脑艺术图像、电影特技、自动销售纸币识别、邮政编码自动识别和利用指纹、虹膜、脸部等特征。在医学领域，x射线透视，显微照片诊断疾病。计算机图像处理是在疾病诊断中，从特殊图像处理设备中获得普通照片无法获得的身体内部状态的最具代表性的是x射线CT(计算机断层扫描)。2)数字图像处理的创建和开发，第一，开发过程早期的计算机不能在没有图像处理(IP)的情况下满足图像处理要求。1922年，信号经过两次大西洋后，从穿孔磁带获得的数字图像1921年电报打印机从伦敦发送到纽约的15级色调设备的照片，20世纪60年代FFT的出现，美国航空航天局(NASA)开始处理从月球发送的照片；-恢复图像和改进图像的研究与开发。1964年：美国喷气推进实验室(JPL)用电脑处理宇宙飞船发送的无数月球照片。，美国宇宙飞船发送的第一张月球照片，“旅行者7号”卫星是1964年7月31日9点09分(东部白天时间)，光线影响月球表面时摄取的图像，图像处理最先应用于太空探索，图像处理最先应用于太空探索，70年代IP大幅发展，1976年出版了第一本图像处理专刊。处理70年代地球卫星获得的遥感照片，地质资源勘探，作物估算，水文气象监测等；空间勘探、地球资源勘探、遥感照片、气象云气象预测、80年代高速计算机和大规模集成电路的发展，提高了图像处理技术的成熟度，得到了广泛应用。从2D图像到3D图像处理，以计算机绘画、计算机合成图像、计算机合成图像、广告设计、90年代和多媒体技术为代表的IP应用程序包括人类生活的所有方面。图像压缩和多媒体技术的突破和发展；文本图像分析和理解，文本识别取得了相当大的进展。随着全球通信技术的蓬勃发展，图像通信和传输的广泛应用，各种数字图像处理技术的广泛开发，进入成熟的应用阶段。在21世纪，IP将改变人们的生活方式。致力于解决处理速度问题，同时进一步提高动画、动画、web设计、web设计、FLASH播放、娱乐和数字图像处理的未来发展方向；(1)提高准确性。航天遥感、气象云图像处理等大量数据和处理速度仍然是主要矛盾之一。(2)加强软件研究，开发新的处理方法，特别要注意移植和参考其他领域的技术和研究成果，创造新的处理方法。(3)加强极限领域的研究，促进图像处理技术的发展。如果人的视觉特性、心理特性等研究取得突破，将成为图像处理技术发展的一大促进剂。(4)加强理论研究，逐步完善图像处理学科的理论体系。(5)图像处理领域的标准化。图像的信息量大，数据量大，因此图像信息的构建、检索和交换是一个重要问题。现在的情况是：软件、各种硬件、交流和使用非常不方便，成为资源共享的严重障碍。必须设置映像资料档案库、联盟资料档案库格式、标准子程序和联盟搜索方法。图像处理技术的未来发展一般可以概括为：六(1)图像处理的发展将以高清电视(HDTV)为中心进行实时图像处理的理论和技术研究，并将朝着高速、高分辨率、三维、多媒体、智能化和标准化的方向发展。2)结合图像图形，向三维成像或多维成像方向发展。(3)硬件芯片研究。图像处理的很多功能都固化在芯片上，使用方便。(4)新理论和新算法研究。在图像处理领域，最近几年引入了一些新的理论，包括小波分析(Wavelet)、分形(Fractal)、形态(Morphology)、遗传算法(GA、GeneticAlgorithms)这种理论和基于它的算法将成为今后图像处理理论和技术的研究热点。血雨腥风。数字图像处理是利用计算机产生与光学系统模拟相同效果的过程。一般特性包括：即(1)处理精度高、再现性高的计算机图像处理，其本质是计算图像数据。随着计算机技术的快速发展，计算精度和准确度不断提高。另外，用同样的方法多次处理相同的图像，再现性很好。3 .由于数字图像处理的特点，(2)处理方法的多样性图像处理是通过程序实现的，因此，可以设计各种图像处理程序，以达到各种处理目的。(3)图像数据量大容量数字图像的数据量大。数字图像由图像矩阵中的像素(Pixel)组成，每个像素用红色、绿色和蓝色三种颜色表示，每个颜色表示8位灰度。10241024的一张未压缩真彩色图像，数据量为3MB(即102410248bit3=24Mb)。x射线照片通常使用64到256kb的数据量，一个遥感图像为324023404=30Mb。如此大量的数据在存储、传输和处理上都带来了巨大的困难。精度和分辨率越高，所需的处理时间就越长。(4)处理时间由于图像数据量大，需要更多的处理时间。特别是处理结果与中央像素邻居相关的处理过程需要更多的时间。(57342，(5)图像处理技术综合而强大的数字图像处理包括通信技术、计算机技术、电子技术、电视技术等技术领域相当广泛。当然，数学、物理等是数字图像处理的基础。1.5数字图像处理的主要内容和应用，1 .数字图像处理的目的一般来说，图像处理和分析的主要目的是：(1)为了愉悦的目的，提高图像的视觉质量。消除图像中的杂色、更改图像的亮度、颜色、改善图像的某些成分、抑制某些成分、变换图像几何以改善图像品质，从而获得真实、锐化或丰富的颜色等效果。(2)提取图像中包含的某些特征或特殊信息，以便在分析中使用。例如，经常用于模式识别、计算机视觉预处理等。这些要素包括许多方面，例如频域特性、灰度/颜色特性、边界/区域特性、纹理特性、形状/拓扑特性、关系结构等。为了便于存储和传输图像，对图像数据进行转换、编码和压缩。无论图像处理的目的是什么，都通过计算机图像处理系统执行图像数据的输入、处理和输出，因此数字图像处理研究的内容主要遵循以下7个过程：数字图像处理的主要内容，1)图像获取、表示和表示、将模拟图像信号转换为计算机可用的数字形式、数字图像显示和表示(例如打印)。这