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1、数字图象处理与分析刘直芳等，清华大学出版社苏丰16/第第1章章 绪论绪论p图像处理概述图像处理概述p数字图像处理基本特点及优点数字图像处理基本特点及优点p数字图像处理主要研究的内容数字图像处理主要研究的内容p数字图像处理的发展及应用数字图像处理的发展及应用图像处理概述图像处理概述什么是图像？什么是图像？“图图”是物体是物体投射光或反射投射光或反射光的分布光的分布“像像”是人的视觉是人的视觉系统对图的接收在系统对图的接收在大脑中形成的印象大脑中形成的印象或认识或认识 “图图”是客观存在的是客观存在的“像像”是人的感觉是人的感觉图像是两者的结合图像是两者的结合图

2、像分类图像分类图像图像数学函数数学函数连续函数连续函数离散函数离散函数可见图像可见图像图片图片照片照片图图画画不可见物不可见物理图像理图像光学图像Lena大脑断层图像 p彩色图像RGBp索引色图像p灰度图像灰度图（灰度图像灰度图（gray-scale image）按照灰度等级）按照灰度等级的数目来划分。一幅标准灰度图像，如果每个像素的像素的数目来划分。一幅标准灰度图像，如果每个像素的像素值用一个字节表示，灰度值级数就等于值用一个字节表示，灰度值级数就等于256级，每个像素可级，每个像素可以是以是0255之间的任何一个值，一幅之间的任何一个值，一幅640480的灰度图的灰度图像就需要占据像就需要

3、占据300KB的存储空间。的存储空间。p二值图像：只有黑白两中颜色的图像称为单色图像二值图像：只有黑白两中颜色的图像称为单色图像（monochrome image），如下图所示的标准图像。图），如下图所示的标准图像。图中的每个像素的像素值用中的每个像素的像素值用1位存储，它的值只有位存储，它的值只有“0”或者或者“1”，一幅，一幅640480的单色图像需要占据的单色图像需要占据37.5 KB的存储的存储空间。空间。为什么需要图像处理为什么需要图像处理为什么进行图像处理？为什么进行图像处理？易于存储易于存储和传输和传输存储到数码相机，从存储到数码相机，从火星传回一幅图片火星传回一幅图片显示和打显

4、示和打印需要印需要调整图片大调整图片大小，色调等小，色调等增强和增强和恢复恢复如从老的照片中去除如从老的照片中去除痕迹，在痕迹，在X光照片中，光照片中，提高肿瘤的可视性提高肿瘤的可视性提取提取信息信息如从信封上自动获取如从信封上自动获取邮政编码，从航空影邮政编码，从航空影像上测量水的污染性像上测量水的污染性例子：调整了亮度和对比度数字图像数字图像一个被采样一个被采样和量化后的和量化后的二维函数二维函数采用等距采用等距离矩形网离矩形网格采样格采样对幅度进对幅度进行等间隔行等间隔量化量化获取外界信息视觉、听觉、触觉、嗅获取外界信息视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等多种，但绝大部分是来自视觉、味觉等多种

5、，但绝大部分是来自视觉所接收的图像信息，觉所接收的图像信息，“百闻不如一见百闻不如一见”图像处理图像处理图像图像信息信息加工加工满足视觉满足视觉心理和应心理和应用要求用要求图像处理分类图像处理分类模拟处模拟处理理数字处数字处理理包括光学透镜包括光学透镜处理、照相、处理、照相、广播电视等广播电视等优点优点速度快，一般速度快，一般是实时处理是实时处理缺点缺点精度低，抗干精度低，抗干扰性差，灵活扰性差，灵活性差，没有对性差，没有对图像的理解能图像的理解能力和非线性处力和非线性处理能力理能力采用数字计采用数字计算机对数字算机对数字化形式的图化形式的图像进行处理像进行处理优点优点精度高，处精度高，处理内

6、容丰富，理内容丰富，处理手段灵处理手段灵活活缺点缺点计算量大，计算量大，处理速度处理速度较慢较慢数字化数字化将一幅图像从原来将一幅图像从原来的形式转化为数字的形式转化为数字形式的过程。形式的过程。定义定义一个非破一个非破坏性的过坏性的过程程逆过程是逆过程是“显示显示”扫描扫描对一幅图像内给对一幅图像内给定位置的寻址定位置的寻址把图像划分为把图像划分为矩形网格，即矩形网格，即光栅光栅扫描的最小单元为像素扫描的最小单元为像素数字图像处理的特点p信息量大256x256 黑白图像 64K byte512x512彩色图像768K byte25Frame/s 电视图像 约20Mbyte计算一下20G的硬盘

7、能存多长时间的电视节目。p综合性强基础知识和专业技术 广泛通信技术、计算机技术、电子技术、光电技术、心理学、生理学 数学、物理p相关性大相邻象素之间一般都有相同或接近的灰度 p受人的因素影响大 音乐家或头像？数字图像处理的优点p再现性好 p处理精度高 p适用面宽 p灵活性高 主要研究的内容p图像变换p图像增强和复原改善图像质量p图像压缩编码p图像分割特征p图像分析和理解数字图像处理的应用 它从60年代开始，随着计算机技术的发展而迅速发展起来：美国喷气推进实验室(JPL)对徘徊者7号在64年发回的几千张月球照片，用数字图像处理技术，成功地绘制出月球表面地图。随后又对探测飞船发回的照片进行了图像处

8、理，从此开始了数字图像处理的广泛应用。 p在航天、航空中的应用 气象监测、资源利用，再如农作物产量计算，农作物病情防治，山林再如农作物产量计算，农作物病情防治，山林防火等防火等p视觉监视、公安视觉监视、公安-军事自动化指挥系统 、案件侦破、指纹识别，人脸鉴别，以及交通监控、事故分析、银行监控 n银行监控，人脸识别等。银行监控，人脸识别等。p工业检测与测量工业检测与测量-无损探伤，石油勘探，生产过程的自无损探伤，石油勘探，生产过程的自动化动化(识别零件，装配，质量检查识别零件，装配，质量检查)，工业机器人视觉，工业机器人视觉n公路路面破损图像识别公路路面破损图像识别网网 裂裂龟龟 裂裂p军事侦察、高精度制导军事侦察、高精度制导p医疗诊断：医疗诊断：-X射线、超声、显微图片分析，内窥镜图、温谱图分析，断层及核磁共振分析nCT技