圖像處理1章資料

1、數(shù)字圖像處理 主講(zhjing)教師 張坤華共二十七頁第一章 緒 論什么(shn me)是圖像75%f(x,y) Pixel圖像概念的擴(kuò)展信息化的發(fā)展(fzhn)，一方面要求處理對象的數(shù)字化，一方面要求處理時的直觀性-數(shù)字圖像處理共二十七頁二、幾個當(dāng)今(dngjn)熱點(diǎn)的研究方向1）因特網(wǎng)上的圖像檢索 2）圖像的傳輸 3）圖像的安全技術(shù)(jsh) 4）圖像的處理技術(shù) 5）圖像的自動識別 6）基于圖像的檢測手段 7）其它視頻方面的研究與需求共二十七頁三、圖像處理(t xin ch l)的應(yīng)用 生物醫(yī)學(xué) 、遙感 、工業(yè) 、軍事、電信、公安等領(lǐng)域(ln y)有著廣泛的應(yīng)用。生物醫(yī)學(xué)：顯微鏡圖像分析

2、,利用電磁波譜成像分析系統(tǒng)診斷病情。如CT及核磁共振、超聲波、 X射線成像分析等。共二十七頁遙感：農(nóng)、林等資源的調(diào)查(dio ch)，農(nóng)作物長勢監(jiān)測，自然災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)報，地勢、地貌測繪以及地質(zhì)構(gòu)造解譯、找礦，環(huán)境污染檢測等等。三、圖像處理(t xin ch l)的應(yīng)用 共二十七頁工業(yè)生產(chǎn)：無損探傷，石油勘探，生產(chǎn)過程自動化（識別零件，裝配質(zhì)量檢查），工業(yè)機(jī)器人研制等。軍事：航空及衛(wèi)星偵察照片的測繪、判讀，雷達(dá)、 聲納圖像處理(t xin ch l)，導(dǎo)彈制導(dǎo)，軍事仿真等。三、圖像處理(t xin ch l)的應(yīng)用 共二十七頁通信：圖像傳真(chunzhn)，可視電話，衛(wèi)星通訊，數(shù)字電視等。公安

3、：指紋識別，印簽、偽鈔識別，安檢，手跡、印記鑒別(jinbi)分析等。三、圖像處理的應(yīng)用 共二十七頁氣象預(yù)報：獲取氣象云圖進(jìn)行(jnxng)測繪、判讀等。風(fēng)云1號 風(fēng)云2號三、圖像處理(t xin ch l)的應(yīng)用 共二十七頁四、圖像(t xin)的概念 物體圖像數(shù)學(xué)函數(shù)不可見的物理圖像可見的圖像光圖像照片、圖與畫1. 圖像(t xin)的類型共二十七頁2.模擬(mn)圖像和數(shù)字圖像1)模擬圖像 模擬圖像可用連續(xù)函數(shù)來描述。 其特點(diǎn)：光照位置和光照強(qiáng)度均為連續(xù)變化的。2)數(shù)字圖像 可用2-D矩陣或數(shù)組來描述 像素或像元(pixel)的屬性(shxng)：空間位置和灰度。共二十七頁3.數(shù)字圖像

4、數(shù)字圖像是圖像的數(shù)字表示(biosh)，像素是其最小的單位。數(shù)字圖像有多種分類方法： 灰度圖像 靜止圖像 彩色圖像 運(yùn)動圖像共二十七頁3.數(shù)字圖像共二十七頁4.圖像(t xin)工程圖像工程根據(jù)抽象程度(chngd)不同可分為三個層次：狹義圖像處理、圖像分析和圖像理解。 1）圖像處理：將一幅圖像變?yōu)榱硪环?jīng)過加工的圖像，是圖像到圖像的過程。 2）圖像分析：將一幅圖像轉(zhuǎn)化為一種非圖像的表示，是圖像到數(shù)據(jù)的過程。 共二十七頁五、幾個(j )相關(guān)研究領(lǐng)域 計算機(jī)圖形學(xué) 用計算機(jī)將由概念所表示的物體（不是實(shí)物）圖像進(jìn)行(jnxng)處理和顯示。側(cè)重于根據(jù)給定的物體描述模型、光照及想象中的攝像機(jī)的成像幾

5、何，生成一幅圖像。模式識別 模式識別是對表征事物或現(xiàn)象的各種形式的信息進(jìn)行處理和分析以對事物或現(xiàn)象進(jìn)行描述、辨認(rèn)、分類和解釋的過程。計算機(jī)視覺 計算機(jī)視覺的目的是發(fā)展出能夠理解自然景物的系統(tǒng)。在機(jī)器人領(lǐng)域中，計算機(jī)視覺為機(jī)器人提供眼睛的功能。共二十七頁五、幾個(j )相關(guān)研究領(lǐng)域共二十七頁六、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)(xtng)概要對象物光光源(gungyun)攝像單元A/D轉(zhuǎn)換單元圖像存儲單元計算機(jī)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)由硬件和軟件組成采集顯示存儲通信主機(jī)圖像處理軟件共二十七頁六、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)(xtng)概要1.CCD（電荷(dinh)耦合器件）Charge-coupled Device工作原理：將光

6、能量轉(zhuǎn)換為電荷，并將轉(zhuǎn)換得到的電荷進(jìn)行存儲。 CCD傳感器分為線陣式和陣列式兩種，具有代表性的產(chǎn)品分別有掃描儀和數(shù)碼相機(jī)。1 圖像采集模塊采集裝置都包括下面兩個部件 光敏感器件 模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置共二十七頁2.CMOS（互補(bǔ)(h b)金屬氧化物半導(dǎo)體 ）傳感器Complementary Metal Oxide Semiconductor 1) 光敏二極管型無源像素結(jié)構(gòu)(jigu)2）光敏二極管型有源像素結(jié)構(gòu)3）光柵型有源像素結(jié)構(gòu)3.CCD與CMOS比較六、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)概要1）兩者都是進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換2）CCD成像質(zhì)量高3）CMOS 對抗 CCD的優(yōu)勢在于成本低，耗電需求少, 便于制造 4）新一代

7、“Fill Factor CMOS” 共二十七頁2 圖像顯示模塊(m kui) 圖像顯示的主要形式： 軟拷貝形式 硬拷貝形式，半調(diào)，抖動 常用硬盤、軟盤、U盤、活動硬盤、光盤、磁帶等 在海量圖像(t xin)存儲備份系統(tǒng)中，采用磁盤陣列、磁帶庫、 光盤塔等存儲設(shè)備。圖像格式3圖像存儲模塊六、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)概要共二十七頁4 圖像通信模塊圖像通信就是把圖像傳送到遠(yuǎn)方終端。按傳輸圖像種類分為 靜止圖像通信，如電報、傳真等 活動圖像通信，如電視、可視電話等。5 主機(jī)(zhj)以微機(jī)或工作站為主，配以圖像卡和外設(shè)構(gòu)成微型圖像處理系統(tǒng)6 圖像處理和分析模塊由系統(tǒng)管理、圖像數(shù)據(jù)管理和圖像處理模塊三部分組成

8、。六、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)(xtng)概要共二十七頁七、圖像處理主要(zhyo)研究內(nèi)容 1 圖像的采集和數(shù)字化 如何將一幅光學(xué)圖像表示(biosh)成一組數(shù)字，既不失真又便于計算機(jī)分析處理。 主要包括圖像的采樣與量化。圖像變換目的在于：處理問題簡化、有利于特征提取、加強(qiáng)對圖像信息的理解。圖像變換算法很多，傅立葉變換、沃爾什變換、DCT等。2 圖像變換共二十七頁七、圖像處理主要研究(ynji)內(nèi)容3 圖像增強(qiáng) 改善圖像視覺效果, 加強(qiáng)圖像有用(yu yn)信息，消弱干擾和噪聲。4 圖像恢復(fù)和重建把退化、模糊的圖像復(fù)原。包括圖像輻射和幾何校正等內(nèi)容。模糊的原因有許多種，最常見的有運(yùn)動模糊，散焦模糊等

9、等。共二十七頁5 圖像編碼和壓縮 簡化圖像的表示(biosh)，壓縮圖像的數(shù)據(jù)，以便于存儲和傳輸。七、圖像處理(t xin ch l)主要研究內(nèi)容6 圖像分割 將一幅圖像的區(qū)域根據(jù)分析對象進(jìn)行分割,提取感興趣 的目標(biāo)。 7 圖像特征提取與描述 圖像特征提取與描述的各種方法。 圖像特征包括： 直接特征和間接特征共二十七頁9 圖像隱藏 是指媒體信息的相互(xingh)隱藏。 1）數(shù)字水印 2）圖像的信息偽裝七、圖像處理(t xin ch l)主要研究內(nèi)容 8 圖像識別 對圖像中的不同對象進(jìn)行分類、描述和解譯。共二十七頁八、圖像處理(t xin ch l)特點(diǎn) 精度高 對于一幅圖像，數(shù)字化時不管是用

10、多少比特表示，只需改變計算機(jī)程序的參數(shù)，處理方法不變。所以不管對多高精度的數(shù)字圖像進(jìn)行處理都是可能的。 模擬圖像處理中，要想使精度提高(t go)一個數(shù)量級，就必須對裝置進(jìn)行大幅度改進(jìn)。 再現(xiàn)性好 數(shù)字圖像均用數(shù)組或數(shù)組集合表示，并在計算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行處理，這樣數(shù)據(jù)就不會丟失或遭破壞，保持了完好的再現(xiàn)性。 模擬圖像處理過程中，就會因?yàn)楦鞣N干擾因素而無法保持圖像的再現(xiàn)性。共二十七頁八、圖像處理(t xin ch l)特點(diǎn) 通用性、靈活性強(qiáng) 不管是可視圖像,還是X光圖像、熱紅外圖像、超聲波圖像等不可見光圖像，盡管生成(shn chn)體系中的設(shè)備規(guī)模和精度各不相同，但當(dāng)把這些圖像數(shù)字化后，都可進(jìn)行同樣處理，即具有通用性。 另外，計算機(jī)可對圖像進(jìn)行各種各樣的處理，所以靈活性很高。 共二十七頁內(nèi)容摘要數(shù)字圖像處理。生物醫(yī)學(xué)：顯微鏡圖像分析,利用電磁波譜成像分析系統(tǒng)診斷病情。如CT及核磁共振、超聲波、 X射線成像分析等。圖像工程根據(jù)抽象程度不同可分為三個層次：狹義圖像處理、圖像分析和圖像理解。側(cè)重于根據(jù)給定的物體描述模型、光照及想象中的攝像機(jī)的成像幾何，生成一幅圖像。計算機(jī)視覺的目的是發(fā)展出能夠理解自然景物的系統(tǒng)。在機(jī)器人領(lǐng)域