DigitalImageProcessing通用图像处理

1、DigitalImageProcessing通用图像处理图像 什么是图像：“图是物体透射或反射光的分布，是客观存在的。“像是人的视觉系统对图在大脑中形成的印象或认识，是人的感觉。图像image是图和像的有机结合，既反映物体的客观存在，又表达人的心理因素；是客观对象的一种可视表示，它包含了被描绘对象的有关信息。 图像分类：根据图像空间坐标和幅度亮度或色彩的连续性可分为模拟连续图像和数字图像。模拟图像是空间坐标和幅度都连续变化的图像，而数字图像是空间坐标和幅度均用离散的数字一般是整数表示的图像。 1.1 图像和图像处理图像处理 图像处理image processing就是对图像信息进展加工处理和分

2、析，以满足人的视觉心理需要和实际应用或某种目的如压缩编码或机器识别的要求。图像处理可分为以下3类 ： 模拟图像处理analogue image processing ； 数字图像处理digital image processing； 光电结合处理optoelectronic processing。模拟图像处理：也称光学图像处理，它是利用光学透镜或光学照相方法对模拟图像进展的处理，其实时性强、速度快、处理信息量大、分辨率高，但是处理精度低，灵敏度差，难有判断功能 。1.1 图像和图像处理1.1 图像和图像处理数字图像处理：即利用计算机对数字图像进展处理 ，它具有精度高、处理内容丰富、方法易变、灵

3、敏度高等优点。但是它的处理速度受到计算机和数字器件的限制，一般也是串行处理，因此处理速度较慢。光电结合处理：用光学方法完成运算量宏大的处理如频谱变换等，而用计算机对光学处理结果如频谱进展分析判断等处理。该方法是前两种方法的有机结合，它集结了二者的优点。光电结合处理是今后图像处理的开展方向，也是一个值得关注的研究方向。 图像的表示图像的数学表示：一幅图像所包含的信息首先表现为光的强度intensity,即一幅图像可看成是空间各个坐标点上的光强度I 的集合，其普遍数学表达式为： I = f (x，y，z，t) 式中(x,y,z)是空间坐标， 是波长，t是时间，I是光点(x,y,z)的强度幅度。 上

4、式表示一幅运动的(t)、彩色/多光谱的( )、立体的(x,y,z)图像。1.1 图像和图像处理1.1 图像和图像处理 静止图像，与时间t无关；单色图像也称灰度图像，波长为一常数；平面图像，那么与坐标z无关。 即在每一种情况下，图像的表示可省略掉一维，即 1 静止图像： I = fx，y，z, 2 灰度图像： I = fx，y，z，t 3 平面图像： I = fx，y,t 而对于平面上的静止灰度图像，其数学表达式可简化为： I = fx，y 1.1 图像和图像处理 运动图像可用静止图像序列表示，彩色图像可分解成三基色图像，三维图像可由二维重建。因此本书主要针对平面上的静止灰度图像进展阐述。 图像

5、的特点：1空间有界:人的视野有限，一幅图像的大小也有限。 2幅度强度有限 ：即对于所有的x，y都有 0f(x,y) Bm 其中Bm为有限值 。 数字图像处理的根本步骤 图像信息的获取：采用图像扫描仪等将图像数字化。 图像信息的存储：对获取的数字图像、处理过程中的图像信息以及处理结果存储在计算机等数字系统中。 图像信息的处理：即数字图像处理，它是指用数字计算机 或数字系统对数字图像进展的各种处理 。 图像信息的传输：要解决的主要问题是传输信道和数据量的矛盾问题，一方面要改善传输信道，进步传输速率，另外要对传输的图像信息进展压缩编码，以减少描绘图像信息的数据量。 图像信息的输出和显示：用可视的方法

6、进展输出和显示。1.2 数字图像处理的步骤和方法 数字图像处理的内容和方法 图像数字化：将非数字形式的图像信号通过数字化设备 转换成数字图像，包括采样和量化。 图像变换：对图像信息进展变换以便于在频域对图像进展更有效的处理。 图像增强：增强图像中的有用信息，削弱干扰和噪声，进步图像的明晰度，突出图像中所感兴趣的局部。 图像恢复复原：对退化的图像进展处理，使处理后的图像尽可能地接近原始明晰图像。 1.2 数字图像处理的步骤和方法 图像压缩编码：对待处理图像进展压缩编码以减少描绘图像的数据量。 图像分割：根据选定的特征将图像划分成假设干个有意义的局部，这些选定的特征包括图像的边缘、区域等。 图像分

7、析与描绘：主要是对已经分割的或正在分割的图像各局部的属性及各局部之间的关系进展分析表述。 图像识别分类：根据从图像中提取的各目的物的特征，与目的物固有的特征进展匹配、识别，以作出对各目的物类属的判别。1.2 数字图像处理的步骤和方法 一个根本的数字图像处理系统由图像输入、图像存储、图像通信、图像处理和分析五个模块组成。如以以下图所示：1.3 数字图像处理系统的组成 数字图像输入模块：也称图像采集或图像数字化，是利用图像采集设备数码相机、数码摄像机等来获取数字图像，或通过数字化设备如图像扫描仪将要处理的连续图像转换成适于计算机处理的数字图像。 数字图像存储模块：用于图像处理和分析的数字图像存储器

8、可分为三类：处理和分析过程中使用的快速存储器；在线或联机存储器；不经常使用的数据库档案库存储器。如计算机内存、硬盘、软盘、闪存盘、CD光盘、DVD光盘等。 1.3 数字图像处理系统的组成 1.3 数字图像处理系统的组成 数字图像输出模块：在图像分析、识别和理解中，一般需要将处理前后的图像显示出来，或将处理结果永久保存。前者称为软拷贝或显示，使用设备包括CRT显示器、液晶显示器和投影仪等。后者称为硬拷贝，使用设备包括照相机、激光拷贝和打印机等。 数字图像通信模块：对图像数据进展传输和通信。由于图像数据量很大，而能提供通信的信道传输率又有限，因此传输前必须对表示图像信息的数据进展压缩编码，以减少图

9、像数据量。 数字图像处理与分析模块：包括处理算法、实现软件和计算机，一般包括下面三种形式：通用图像处理：适用于功能要求灵敏，图像数据量大，但实时性要求不高的图像处理与分析算法，也可辅之于方便灵敏的操作界面。专用图像处理系统：对于象CT、核磁共振、彩色B超、机场安检等专用影像处理，可采用能满足实际应用的专用计算机和专用图像处理算法等，来构成专用图像处理系统。图像处理芯片：将许多图像处理功能集成在一个很小的芯片上，形成专用或通用的图像处理芯片 。 1.3 数字图像处理系统的组成 1.4 数字图像处理的主要应用 宇宙探测中的应用：主要是星体图片的获取、传送和处理。 通信方面的应用：图像信息传输、电视

10、 、卫星通信、数字 等。主要是压缩图像数据和动态图像序列传送 。 遥感方面的应用：航空遥感和卫星遥感，地形、地质、资源的勘测，自然灾害监测、预报和调查，环境监测、调查等 。 生物医学方面的应用：细胞分析、染色体分类、放射图像处理、血球分类、各种CT、核磁共振图像分析、DNA显示分析、显微图像处理、癌细胞识别、心脏活动的动态分析、超声图像成像、生物进化的图像分析等等 。 1.4 数字图像处理的主要应用 军事公安方面的应用： 军事：军事目的的侦察和探测、导弹制导、各种侦察图像的判读和识别，雷达、声纳图像处理、指挥自动化系统等 。 公安：现场实景照片、指纹、足迹的分析与鉴别，人像、印章、手迹的识别与分析，集装箱内物品的核辐射成像检测，人随身携带物品的X射线检查等 。 1.4 数字图像处理的主要应用 工业消费的应用: 将CAD和CAM技术应用于磨具和零件优化设计和制造、印制板质量和缺陷的检测、无损探伤、石油气勘测、交通管制和机场监控、纺织物的图案设计、光的弹性场分析、运开工具的视觉反响控制、流水线零件的自动监测识别、邮件自动分拣和包裹的自动分拣识别等 。 天气预报:天气云图测绘、传输，气象卫星云图的处理和识别等 。 考古：珍贵文物图片、名画、壁画的辅助恢复。 1.4 数字图像处理的主要应用