第1章图像处理绪论新0817

1、第第1 1 章章 绪论绪论 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。 第第1 1 章章 绪论绪论 imav 2016旋翼类，自主飞行旋翼类，自主飞行only up to 2 mavs are allowed to fly at any given time only up to 2 mavs are allowed to fly at any given time 第第1 1 章章 绪论绪论 outdoor competition mission 1: takeoff mission

2、 2: mapping mission 3: lifebuoy deliverymission 4: water samplingmission 5: landingfor outdoor completion, first person view (fpv) flight is not allowed. 第第1 1 章章 绪论绪论 indoor competition mission 1: takeoffmission 2: enter building mission 3,4,5,6：pick and release itemsmission 7: exit buildingmission

3、 8: land mission 9: build map第第1 1 章章 绪论绪论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 7mission 7）旋翼类，自主飞行旋翼类，自主飞行第第1 1 章章 绪论绪论5.第四次任务中的辅助机器人使用sla

4、m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图像信号处理第第1 1 章章 绪论绪论1.1 1.1 图像处理的研究范畴图像处理的研究范畴1.2 1.2 模式识别的研究范畴模式识别的研究范畴1.3 1.3 图像识别概述图像识别概述1.4 1.4 本课程的主要研究内容本课程的主要研究内容第一章第一章 绪论绪论第第1 1 章章 绪论绪论成绩评定 期末

5、考试成绩（50分） 实验（10分） 考勤、课堂表现（20分） 作业、测验（20分） 2021年年10月月20日日第第1 1 章章 绪论绪论具体要求： 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。2021年年10月月20日日第第1 1 章章 绪论绪论1.1 1.1 图像处理的研究范畴图像处理的研究范畴第第1 1 章章 绪论绪论生成图像（图形）生成图像（图形） 光图像光图像第第1 1 章章 绪论绪论红外图像红外图像紫外图像紫外图像第第1 1 章章

6、 绪论绪论血管内超声图像血管内超声图像脑磁共振图像脑磁共振图像第第1 1 章章 绪论绪论x射线冠状动脉血管造影序列射线冠状动脉血管造影序列第第1 1 章章 绪论绪论1.1 1.1 图像处理的研究范畴图像处理的研究范畴1.1.21.1.2 图像处理（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。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按照处理对象的不同可分为:| 模拟图像处理模拟图像处理| 数字图像处理数字图像处理 1.1.2.1 1.1.2.1 分类分类第第1 1 章章 绪论绪论1.1 1.1 图

7、像处理的研究范畴图像处理的研究范畴1.1.21.1.2 图像处理（图像处理（image processing） 1.1.2.2 1.1.2.2 内容内容|狭义的图像处理（狭义的图像处理（image processing）|图像分析（图像分析（image analysis）|图像理解（图像理解（image understanding）第第1 1 章章 绪论绪论1.1 1.1 图像处理的研究范畴图像处理的研究范畴|狭义的图像处理（狭义的图像处理（image processing） 底层底层（low-level）操作操作 图像变换图像变换, ,编码压缩编码压缩, ,增强和复原增强和复原, ,分割分割

8、以人为最终的信息接收者以人为最终的信息接收者主要目的是改善图像质量主要目的是改善图像质量1.1.2.2 1.1.2.2 内容内容第第1 1 章章 绪论绪论1.1 1.1 图像处理的研究范畴图像处理的研究范畴|图像分析（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。像的描述。 中层中层（middle-level）处理处理 符号描述、目标检符号描述、目标检测、景物匹配和测、景物匹配和以机器为对象，目的是使机以机器为对象，目的是使机器或计算机能自动识别目标器或计算机能自动识别目标识别识别

9、1.1.2.2 1.1.2.2 内容内容第第1 1 章章 绪论绪论1.1 1.1 图像处理的研究范畴图像处理的研究范畴|图像理解（图像理解（image understanding） 高层高层（high-level）操作操作 利用计算机系统解释图像，实现类似人类视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。有待进一步探索的领域。以人和机器为目标以人和机器为目标1.1.2.2 1.1.2.2 内容内容第第1 1 章章

10、 绪论绪论1.1 1.1 图像处理的研究范畴图像处理的研究范畴低级处理：图像获取、预处理，不需要智低级处理：图像获取、预处理，不需要智能能中级处理：特征提取、目标检测、识别，中级处理：特征提取、目标检测、识别，需要智能需要智能高级处理：图像解释，缺少理论，为降低高级处理：图像解释，缺少理论，为降低难度，设计的更专用。难度，设计的更专用。总结：三种基本范畴总结：三种基本范畴1.1.2 1.1.2 图像处理图像处理第第1 1 章章 绪论绪论1.1 1.1 图像处理的研究范畴图像处理的研究范畴知识库知识库表示与描述表示与描述预处理预处理目标检测目标检测识别识别低级处理低级处理高级处理高级处理中级处理

11、中级处理解释解释结果结果图像获取图像获取问题问题图像分析系统的构成：图像分析系统的构成：1.1.2 1.1.2 图像处理图像处理第第1 1 章章 绪论绪论1.1 1.1 图像处理的研究范畴图像处理的研究范畴1.1.3 1.1.3 与相关学科的关系与相关学科的关系第第1 1 章章 绪论绪论1.2 1.2 模式识别模式识别(pattern recognition) 1.2.1 1.2.1 什么是模式和模式识别什么是模式和模式识别模式模式 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。同或相似的可观察的事物。 狭义：模

12、式所指的不是事物本身，是通过对具体的个别事物狭义：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进行观测所得到的具有时间和空间分布的信息 。模式类模式类 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( (或简或简称为类称为类) )。第第1 1 章章 绪论绪论1.2 1.2 模式识别模式识别1.2.1 1.2.1 什么是模式和模式识别什么是模式和模式识别模式识别模式识别 对表征事物或现象的各种形式的（数值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）信息进行处理和的，文字的和逻辑关系的）信息进行处

13、理和分析，以对事物或现象进行描述、辨认、分分析，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类和解释的过程，是信息科学和人工智能的重要组成部分。重要组成部分。第第1 1 章章 绪论绪论1.2 1.2 模式识别模式识别1.2.2 1.2.2 模式识别的研究内容模式识别的研究内容研究对象研究对象 目前主要是对语音波形、地震波、心电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物的传感器对对象进行测

14、量的具体模式进行分类和辨识。分类和辨识。 第第1 1 章章 绪论绪论1.2 1.2 模式识别模式识别1.2.2 1.2.2 模式识别的研究内容模式识别的研究内容研究内容研究内容研究生物体研究生物体( (包括人包括人) )是如何感知对象的。是如何感知对象的。在给定的任务下，如何用计算机实现模在给定的任务下，如何用计算机实现模式识别的理论和方法。式识别的理论和方法。 第第1 1 章章 绪论绪论1.2 1.2 模式识别模式识别1.2.3 1.2.3 模式识别系统的组成模式识别系统的组成信信息息获获取取数数据据预预处处理理特征特征提取提取和选和选择择分类器设计分类器设计分类分类决策决策训练过程训练过程

15、输出输出结果结果第第1 1 章章 绪论绪论1.2 1.2 模式识别模式识别1.2.4 1.2.4 模式识别的方法模式识别的方法统计模式识别统计模式识别句法结构模式识别句法结构模式识别人工神经网络模式识别人工神经网络模式识别模糊模式识别模糊模式识别基本方法基本方法第第1 1 章章 绪论绪论1.2 1.2 模式识别模式识别1.2.5 1.2.5 模式识别的应用模式识别的应用j手写字符识别手写字符识别j自然语言理解自然语言理解j语音信号识别语音信号识别j生物测量生物测量j图像识别图像识别第第1 1 章章 绪论绪论1.3 1.3 图像识别概述图像识别概述v目的：目的： 图像识别属于图像识别属于模式识别

16、模式识别的范畴，其目的是的范畴，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。中目标的形态。v结果：结果： 图像识别属于图像识别属于图像图像分析的范畴，它所得到分析的范畴，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图像或图形文件，而不再是一幅具有随机分布性质的图像。性质的图像。第第1 1 章章 绪论绪论1.3 1.3 图像识别概述图像识别概述v图像识别系统的基本构成：图像识别

17、系统的基本构成：n规范：估计信息模型，压制噪声规范：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抽取：为每组像素计算特征n匹配：解释图像对象匹配：解释图像对象第第1 1 章章 绪论绪论图像采集部分图像采集部分 为了使计算机能够对图像进行分类识别，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。阵或者

18、向量来表示待识别图像。1.3 1.3 图像识别概述图像识别概述v图像识别系统的基本构成：图像识别系统的基本构成：第第1 1 章章 绪论绪论1.3 1.3 图像识别概述图像识别概述图像预处理部分图像预处理部分 应用图像复原、增强和变换等技术对图应用图像复原、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。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：图像识别系统的基本构成：第第1 1 章章 绪论绪论1.3 1.3 图像识别概述图像识别概述特征提取和选择特征提取和选择 由于待识别对象的数据量

19、可能是相当大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本质的特征。这就是特征提取和选择的过程。程。v图像识别系统的基本构成：图像识别系统的基本构成：第第1 1 章章 绪论绪论1.3 1.3 图像识别概述图像识别概述决策分类决策分类 分类决策就是利用特征空间中获得的信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，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用某种方法

20、把图像中的待识别对象归为某一类别的过程。类别的过程。 v图像识别系统的基本构成：图像识别系统的基本构成：第第1 1 章章 绪论绪论1.3 1.3 图像识别概述图像识别概述 图像识别已经在天气预报、卫星航空图片解释、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、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。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，步态识别生物特征识别：如指纹识别，人脸识别，步态识别 遥感应用遥感应用医

21、学诊断医学诊断v图像识别的应用：图像识别的应用：第第1 1 章章 绪论绪论1.3 1.3 图像识别图像识别概述概述 单词单词the the 看不见的白色三角看不见的白色三角 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。人类视觉系统的水平。 v困难困难：第第1 1 章章 绪论绪论1.3 1.3 图像识别概述图像识别概述 目前我们能从一幅图像中获得的信息只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，除此以外别无是每个像素的颜色或灰度值，除此以外别无

22、其它。其它。 解决图像检测和识别最根本的方法是在解决图像检测和识别最根本的方法是在编码编码( (成像成像) )时就给予考虑。这也正是时就给予考虑。这也正是mpeg4mpeg4及及未来的视频压缩编码标准的主要工作。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，针对也只能是一些基本的算法和思想，针对也只能是一些具体具体( (而不是通用而不是通用) )的应用。的应用。 v困难：困难：第第1 1 章章 绪论绪论1.4 1.4 本课程的主要内容本课程的主要内容图像预处理技术图像预处理技术图像分割技术图像分割技术形态学图像处理

23、形态学图像处理图像特征提取与分析图像特征提取与分析运动图像分析运动图像分析车牌识别的应用举例车牌识别的应用举例第第1 1 章章 绪论绪论1.5 数字图像处理的应用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航天和航空技术方面的应用 图图 1.3 图像的修复图像的修复 （1990年发射的年发射的“哈勃哈勃”号太空望远镜拍摄超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。）远距离的物体，借助于图像处理技术进行修复。）第第1 1 章章 绪论绪论1.5 数字图像处理的应用

24、数字图像处理的应用(applications and development of digital image processing )图图 1.4 遥感图像监测遥感图像监测 (森林火灾监护森林火灾监护) 第第1 1 章章 绪论绪论1.5 数字图像处理的应用数字图像处理的应用(applications and development of digital image processing )图图 1.5 夜间灯光数据图像夜间灯光数据图像(提供人类居住区的情况提供人类居住区的情况) 第第1 1 章章 绪论绪论1.5数字图像处理的应用数字图像处理的应用(applications and devel

25、opment of digital image processing ) 生物医学工程方面的应用生物医学工程方面的应用 图图 1.6 sars冠状病毒图像冠状病毒图像 第第1 1 章章 绪论绪论1.5 数字图像处理的应用数字图像处理的应用(applications and development of digital image processing ) 图图 1.7 第第1 1 章章 绪论绪论1.5数字图像处理的应用数字图像处理的应用(applications and development of digital image processing )图图 1.8 ct图像处理图像处理 第第1

26、 1 章章 绪论绪论1.5 数字图像处理的应用数字图像处理的应用(applications and development of digital image processing )图图 1.9 红外体温检测图像红外体温检测图像第第1 1 章章 绪论绪论1.5 数字图像处理的应用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通信工程方面的应用 图图1.10手机电视手机电视 第第1 1 章章 绪论绪论1.5 数字图像处理的应用数字图像处理的应用(applications and deve

27、lopment of digital image processing ) 图图1.11视频通话视频通话 第第1 1 章章 绪论绪论1.5 数字图像处理的应用数字图像处理的应用(applications and development of digital image processing )图图1.12手机上网手机上网 第第1 1 章章 绪论绪论1.5 数字图像处理的应用数字图像处理的应用(applications and development of digital image processing )图图1.13基于基于h.323网络视频会议标准实现多点会议网络视频会议标准实现多点会议

28、第第1 1 章章 绪论绪论1.5 数字图像处理的应用数字图像处理的应用(applications and development of digital image processing )图图1.14基于基于h.320网络视频会议标准实现多点会议网络视频会议标准实现多点会议 第第1 1 章章 绪论绪论1.5 数字图像处理的应用数字图像处理的应用(applications and development of digital image processing )图图1.15 基于卫星网的视频会议基于卫星网的视频会议第第1 1 章章 绪论绪论1.5 数字图像处理的应用数字图像处理的应用(appli

29、cations and development of digital image processing ) 工业和工程方面的应用工业和工程方面的应用 图图1.16 机器代替人进行操作机器代替人进行操作 第第1 1 章章 绪论绪论1.5 数字图像处理的应用数字图像处理的应用(applications and development of digital image processing )(a) 网裂网裂 (b) 龟裂龟裂图图1.17路面破损图像识别路面破损图像识别第第1 1 章章 绪论绪论1.5 数字图像处理的应用数字图像处理的应用(applications and development of digital image processing ) 图图1.18 印刷电路板零件及焊点检测印刷电路板零件及焊点检测 第第1 1 章章 绪论绪论1.5 数字图像处理的应用数字图像处理的应用(applications and devel