第一章_数字图像处理概论

1、第一章 数字图像处理概论徐敬海主要内容o1.1 数字图像处理的概念o1.2 目的和主要内容o1.3 数字图像处理系统的组成o1.4 相关学科与领域o1.5 发展和应用o1.6 最新动向是什么？有什么？什么用？1.1 数字图像处理的概念o图像n图像是对客观存在对象的一种相似性的、生动性的描述或写真；o图像的类型n人眼视觉特点o可见图像、不可见图像n波段o单波段、多波段、超波段o图像的类型n图像空间坐标和明暗的连续性o模拟图像n空间坐标和明暗程度都是连续变化的、计算机无法直接处理的图像o数字图像n空间坐标和灰度均不连续的、用离散的数字（一般整数）表示的图像（计算机能处理）o数字图像n是图像的数字表

2、示，像素是其最小的单位。o数字图像n在计算机中，图像被分割成像素，各像素的灰度值用整数表示；n一幅MN个像素的数字图像，其像素灰度值可以用M行、N列的矩阵G表示；MNMMNNgggggggggG212222111211数字图像处理o图像处理n对图像进行一系列的操作以达到预期目的的技术称为图像处理。n模拟图像处理n数字图像处理（Digital Image Processing）o利用计算机对数字图像进行系列操作，从而获得某种预期的结果的技术（计算机图像处理）o数字图像处理的特点n（1）处理精度高，再现性好。n（2）易于控制处理效果。n（3）处理的多样性。n（4）图像数据量庞大。n（5）处理费时。

3、n（6）图像处理技术综合性强。1.2 数字图像处理的目的和主要研究内容o目的n提高图像的视感质量， 以达到赏心悦目的目的o去除图像中的噪声；o改变图像的亮度、颜色；o增强图像中的某些成份、 抑制某些成份；o对图像进行几何变换等，达到艺术效果；n提取图像中所包含的某些特征或特殊信息o模式识别、计算机视觉的预处理n对图像数据进行变换、 编码和压缩， 以便于图像的存储和传输1.2 主要研究内容o（1） 图像的数字化n如何将一幅光学图像表示成一组数字，既不失真又便于计算机分析处理n主要包括的是图像的采样与量化o（2*） 图像的增强n加强图像的有用信息，消弱干扰和噪声o（3）图像的恢复n把退化、模糊了的

4、图像复原。模糊的原因有许多种，最常见的有运动模糊，散焦模糊等o（4*）图像的编码n简化图像的表示，压缩表示图像的数据，以便于存储和传输。o（5）图像的重建n由二维图像重建三维图像（如CT）o（6）图像的分析n对图像中的不同对象进行分割、分类、识别和描述、解释。o（7）图像分割与特征提取n图像分割是指将一幅图像的区域根据分析对象进行分割。n图像的特征提取包括了形状特征、纹理特征、颜色特征等。o（8）图像隐藏n是指媒体信息的相互隐藏。n数字水印n图像的信息伪装o（9）图像通信图像信息源信源编码信道编码调制器 信道解调器信道解码信源解码显示 器噪声1.3 数字图像处理系统的组成对象物光光源摄像单元A

5、/D转换单元图像存储单元计算机o数字图像处理系统概要o数字图像处理系统构成示意图 图像数字化 设 备输入图像图像处理计 算 机输出图像图像输出设备o输入及数字化设备n电荷耦合器件CCD o电视摄像机、扫描仪、数码照相机n遥感图像获取设备o光学摄影设备o红外摄影设备o微波设备n图像输入卡（采集卡）o图像存储器单元、 显示查找表（LUT）单元、 CCD摄像头接口(A/D)、 监视器接口(D/A)和PC机总线接口单元o输出与显示设备n显示器n绘图仪n激光打印机n喷墨打印机n图象拷贝机o图像处理软件nVC开发1.4 图像工程与相关学科o图像工程的三个层次图像理解符号目标像素高层中层低层高低抽象程度数据

6、量操作对象小大语义图像分析图像处理o图像处理n从图像到图像o图像分析n从图像到数据o图像理解n从图像到解释图像理解符号目标像素高层中层低层高低抽象程度数据量操作对象小大语义图像分析图像处理本课程的任务和目标：重点为图像处理，并学习图像分析的基本理论和方法。o图像工程与相关学科的关系图 像（ 转 换 ）图 像 理 解图 像 分 析计算机视觉模式识别计 算 机 图 形 学客观世界图 像 理 解图 像 处 理人图 像符 号数 据新理论新概念新工具1.5 数字图象处理的发展概况和应用o发展概况：n（1）二十世纪二十年代：图象远距离传输。n（2）二十世纪五十年代：数字计算机发展到一定水平，数字图象处理引

7、起巨大关注。n（3）1964年：美国喷气推进实验室用计算机对“徘徊者二号”太空船发回的大批月球照片进行处理。数字图象处理应用从空间研究计划扩展到生物医学，工业生产，军事侦察等领域图象处理最先应用于空间探索o（4）二十世纪六十年代末：数字图象处理较完整的理论体系已形成，成为一门新兴的学科。o（5）二十世纪六十年代至八十年代：随着离散数学理论的创立和完善，数字图象处理理论和方法进一步完善，应用范围更加广泛。o（6）二十世纪八十年代以来：数字图象处理向更高级的方向发展：实时性，智能化，普及化，网络化，低成本。o应用领域：n通信：图象传输，电视电话等。n宇宙探测：星体图片处理。n遥感：地形、地质、矿藏

8、探查，森林、水利、海洋、农业等资源调查，自然灾害预测，环境污染的监测，气象云图。n生物医学：CT，X射线成象，B超，红外图象，显微图象。n工业生产： 产品质量检测，生产过程控制，CAD，CAM。n军事： 军事目标侦察，制导系统，警戒系统，自动火器控制，反伪装等。n公安： 现场照片，指纹，手迹，印章，人像等处理和鉴别。n档案： 过期的文字、图片档案的修复和处理。n机器人视觉n娱乐： 电影特技，动画，广告，MTV等。 1.6 数字图像处理的发展动向o提高精度，提高处理速度o加强软件研究，开发新方法o加强边缘学科的研究工作o加强理论研究o图像处理领域的标准化问题参考文献oKenneth R. Castleman, Digital Image Processing，清华大学出版社，1998。o “MATLAB 6.X图像处理”（孙兆林，清华大学出版社，2002）。（实验教材） oR.C.冈萨雷斯等， 数字图像处理，电子工业出版社，2003。o章毓晋， 图象处理和分