计算机图像处理-第一章课件

1、 计算机图像处理 郭永芳36160251第一章 绪论讲解内容 1.课程性质、教学计划和要求简介； 2. 数字图像处理的基本概念、主要内容、 系统组成、特点及其应用目的 1. 要求学生了解数字图像处理的主要内容及相关知识，熟悉数字图像处理与其他学科的关系； 2.重点掌握数字图像处理的基本概念、系统组成、特点及应用。课程简介课程名称：计算机图像处理英文名称：Computer Image Processing课程类别：专业选修课学 时：40学时（包括上机8学时）学分：2.5适应对象：计算机科学与技术专业，网络工程专业期末成绩：期末考试成绩（70%） 平时成绩（30%） 出勤（10分）+作业（10分）

2、+实验（10分）1.1 数字图像处理的基本概念图像的分类可见的图像、不可见的图像单波段、多波段和超波段图像模拟图像和数字图像可见图像：图片（照片、用线条画的图和画）光图像:用透镜、光栅和全息技术产生的图像不可见图象：不可见光成像不可见量成像可见光成像和不可见光成像 400nm700nm紫外光红外光546.1nm435.8nm780nm单波段、多波段和超波段图像模拟图像和数字图像 1)模拟图像 模拟图像可用连续函数来描述。 其特点：光照位置和光照强度均为连续变化的。2)数字图像 可用矩阵或数组来描述 像素或像元的属性：空间位置和灰度。1.2数字图像处理学的内容和与其它相关学科的关系 1.2.1

3、图像处理的内容 它是研究图像的获取、传输、存储，变换、显示、理解与综合利用的一门崭新学科。 根据抽象程度不同可分为三个层次：狭义图像处理、图像分析和图像理解。如图1.2.1所示。 图像分析图像理解狭义处理高低抽象程度高层低层中层语义数据量操作对象小大符号象素目标具体而言，数字图像处理的内容包括： 图像的数字化 如何由一幅模拟图像获取一幅满足需求的数字图像，使图像便于计算机处理、分析。 图像变换 是指通过一种数学的映射方法，将空域中的图像信息转换到如频域、时频域等空间上进行分析的数学手段。 图像变换目的在于：处理问题简化、有利于特征提取、加强对图像信息的理解。 图像增强 介绍各种增强方法及其应用

4、。增强图像的有用信息，消弱噪声的干扰。 图像编码 简化图像的表示，压缩图像的数据，便于存储和传输。 256K 21k 图像分割 图像分割是指将一幅图像划分为互不重叠的区域的处理。重点介绍图像分割的方法及其应用。 二值图像处理与形状分析 介绍二值图像的几何概念、二值图像连接成分的各种变形算法和二值图像特征提取与分析的各种方法。 检测或去掉小成分骨架提取 边界提取图像理解 图像理解是由模式识别发展起来的方法。该处理输入的是图像，输出的是一种描述。这种描述并不仅是单纯的用符号作出详细的描绘，而且要利用客观世界的知识使计算机进行联想、思考及推论，从而理解图像所表现的内容。图像理解有时也叫景物理解。在这

5、一领域还有相当多的问题需要进行深入研究。 总的说来，经多年的发展，图像处理经历了从静止图像到活动图像；从单色图像到彩色图像；从客观图像到主观图像；从二维图像到三维图像的发展历程。特别是与计算机图形学的结合已能产生高度逼真、非常纯净、更有创造性的图像。由此派生出来的虚拟现实技术的发展或许将从根本上改变我们的学习、生产和生活方式。天津复康路三维实景虚拟居室虚拟1居室虚拟2自然景观模拟美人鱼1.2.2 与相关学科的关系 它与模式识别、计算机图形学、计算机视觉等学科既相互联系又相互区别。图像理解描述狭义处理计算机图形学图像理解客观世界图像(人)计算机视觉图像符号 新技术 新工具 新理论模式识别图像分析

6、(转换)1.3 数字图像处理系统概述 数字图像处理系统由硬件和软件组成。采集显示存储通信主机图像处理软件 获取数字图像的设备即采集装置。扫描仪数码照相机数码摄像机 1.3.1 图像采集模块 采集装置都包括下面两个部件：光敏感器件模/数转换装置1.3.2 图像显示模块 图像显示的主要形式： 软拷贝形式 硬拷贝形式 常用硬盘、软盘、U盘、活动硬盘、光盘、磁带等 在海量图像存储备份系统中，采用磁盘阵列、磁带库、光 盘塔等存储设备。1.3.3图像存储模块1.3.4 图像通信模块 图像通信就是把图像传送到远方终端。按传输图像种类分为 静止图像通信，如电报、传真和图文电视等 活动图像通信，如电视、可视电话

7、等。1.3.5主机 以微机或工作站为主，配以图像卡和外设构成微型图像处理系统采用大型机1.3.6 图像处理软件 由系统管理、图像数据管理和图像处理模块三部分组成。1.4.1 数字图像处理的特点 精度高 对于一幅图像而言，数字化时不管是用4比特、8比特还是其它比特表示，只需改变计算机中程序的参数，处理方法不变。所以从原理上讲不管对多高精度的数字图像进行处理都是可能的。而在模拟图像处理中，要想使精度提高一个数量级，就必须对装置进行大幅度改进。 再现性好 不管是什么数字图像，均用数组或数组集合表示。在传送和复制图像时，只在计算机内部进行处理，这样数据就不会丢失或遭破坏，保持了完好的再现性。而在模拟图

8、像处理过程中，就会因为各种干扰因素而无法保持图像的再现性。1.4 数字图像处理的特点及其应用 通用性、灵活性强 对可见图像和不可见光图像（如X光图像、热红外图像和超声波图像等），尽管这些图像生成体系中的设备规模和精度各不相同，但当把这些图像数字化后，对于计算机来说，都可同样进行处理，这就是数字处理图像的通用性。 另外，改变处理图像的计算机程序，可对图像进行各种各样的处理，如上下滚动、漫游、拼接、合成、变换、放大、缩小和各种逻辑运算等，所以灵活性很高。 1.4.2 数字图像处理的应用 数字处理图像在生物医学 、遥感 、工业 、军事、通信、公安等领域有着广泛的应用。生物医学：利用电磁波谱成像分析系

9、统诊断病情。如显微镜图像分析，DNA成像分析等；CT及核磁共振、超声波、 X射线成像分析等。如三维测量可视化软件系统可对各类医学断层图像进行分析处理，提供诊断依据。有人认为计算机图像处理在医学上应用最成功的例子就是X射线（X-computed Tomography）。19681972年英国的EMI公司的Hounsfeld研制了头部CT，1975年又研制了全省的CT。20世纪70年代下半叶美、日、法、荷相继生产了CT。其主要研究者Hounsfeld（英）和Commack（美）获得了1979年的诺贝尔生理医学奖。类似的设备目前已有很多种，例如核磁共振CT、电阻抗断层图像技术和阻抗成像，这是利用人体

10、组织的电特性（阻抗、导纳、介电常数）形成人体内部图像的技术。在遥感的发展中，我们可以看到大量的与图像密切相关的技术。从世界上出现的第一张照片（1839年），意大利人乘飞机拍摄了第一张航空照片（1909）、前苏联（1957年）以及美国（1958年）发射的第一颗人造地球卫星等都为遥感技术的发展奠定了坚实的基础。1962年国际上正式使用遥感一词（remote sensing）。此后多个国家发射了多颗陆地资源探测卫星。遥感：农、林等资源的调查，农作物长势监测，自然灾害监测、预报，地势、地貌测绘以及地质构造解译、找矿，环境污染检测等等。 月球表面一个典型的辐射线撞击坑嫦娥一号第一幅月面图像的飞行效果图RS Application in Monitoring the Changes of Landuse(1)RS Application in Monitoring the Changes of Landuse(2)1998年长江（枝城-岳阳）洪涝灾害监测工业生产：无损探伤，石油勘探，生产过程自动化（识别零件，装配质量检查），工业机器人研制等。军事：航空及卫星侦察照片的测绘、判读，雷达、 声纳图像处理，导弹制导，军事仿真等。在军事方面制作电子沙盘L