第1章 緒論(附：工程應用簡介)課件

數字圖像處理及分析制作：張弘機械工業(yè)出版社出版數字圖像處理及分析制作：張弘主教材數字圖像處理與分析．張弘等．機械工業(yè)出版社主教材參考讀物[1]RefaelC.Gonzalez&RichardE.Woods．數字圖像處理（第二版）．阮秋琦，阮宇智，等譯．北京：電子工業(yè)出版，2003．[2]K.R.Castleman．DigitalImageProcessing．清華大學出版社，1998[3]W.K.Pratt．數字圖像處理學．科學出版社，1984[4]沈庭芝．數字圖像處理及模式識別．北京理工大學出版社，1998[5]章毓晉．圖像處理和分析．清華大學出版社，1999[6]夏良正．數字圖像處理．東南大學出版社，1999參考讀物[1]RefaelC.Gonzalez&Ri第1章緒論1.1數字圖像1.2數字圖像處理1.3相關學科和領域1.4數字圖像處理的主要應用與發(fā)展趨勢1.5工程應用簡介第1章緒論1.1數字圖像1.1數字圖像1.1.1

數字圖像的基本概念1.1.2數字圖像的基本特點1.1數字圖像1.1.1數字圖像的基本概念1.1數字圖像1.1.1

數字圖像的基本概念圖：反射光或透射光的分布，或自身發(fā)出的能量(客觀)像：人的視覺系統(tǒng)對圖的接收在大腦中形成的印象或認識（主觀）觀察系統(tǒng)使用的光波段：可見光、紅外、X射線、微波超聲波、射線等圖像：靜止——文字、圖片等運動——分行物、心臟圖1.1數字圖像1.1.1數字圖像的基本概念

色彩：黑白、彩色圖像處理:

是對圖像信息進行加工處理，以滿足人的視覺心理和實際應用的需求圖像處理方法：光學方法、電子學方法1.1.1

數字圖像的基本概念色彩：黑白、彩色1.1.1數字圖像的基本概念1.1.1

數字圖像的基本概念模擬圖像

連續(xù)的，采用數字化（離散化）表示和數字技術出現(xiàn)之前，圖像是連續(xù)的，這一類圖像稱為模擬圖像或連續(xù)圖像連續(xù)的：指從時間上和從數值上是不間斷的1.1.1數字圖像的基本概念模擬圖像1.1.1

數字圖像的基本概念數字圖像

由連續(xù)的模擬圖像采樣和量化而得。組成數字圖像的基本單位是像素，所以數字圖像是像素的集合。像素為元素的矩陣，像素的值代表圖像在該位置的亮度，稱為圖像的灰度值。數字圖像像素具有整數坐標和整數灰度值。1.1.1數字圖像的基本概念數字圖像1.1.1

數字圖像的基本概念圖像是一種語言表達方法直觀表現(xiàn)力強圖像信息是人類信息獲取和交流的主要方式視、聽、觸、嗅、味等1.1.1數字圖像的基本概念圖像是一種語言1.1.1

數字圖像的基本概念（模擬）圖像分類維數：二維圖像、三維圖像

顏色：黑白圖像

、彩色圖像時間：靜止圖像

、活動圖像靜止——文字、圖片等運動——分行物、心臟圖三維立體——山脈、建筑群1.1.1數字圖像的基本概念（模擬）圖像分類1.1.2數字圖像的基本特點圖像是人類信息獲取的重要手段數字圖像的分辨率逐步提高數字圖像可以充分利用現(xiàn)代化的數字通訊和信息傳輸技術數字圖像可以長期保存和永不失真1.1.2數字圖像的基本特點圖像是人類信息獲取的重要手段1.2.1數字圖像處理的基本特點1.2.2數字圖像處理的主要研究內容1.2數字圖像處理1.2.1數字圖像處理的基本特點1.2數字圖像處理1.2.1數字圖像處理的基本特點信息量大：512×512×8bit＝256KB256KB×25幀/s＝6400KB=6.25MB占用的頻帶較寬：電視圖像的帶寬5～6MHz，而語言帶寬4KHz，頻帶越寬，技術實現(xiàn)難度越大像素相關性大：壓縮潛力大評價受人的影響大1.2.1數字圖像處理的基本特點信息量大：512×512表達：建模，圖像采樣、數字化圖像和視覺基礎圖像變換：提高圖像質量圖像處理圖像基礎圖像增強： 改善圖像質量圖像幾何處理：平移、縮放、旋轉、扭曲圖像復原： 去噪聲、去模糊圖像重建： 重建原始圖像1.2.2數字圖像處理的主要研究內容表達：建模，圖像采樣、數字化圖像處理圖像基礎1.2.2數字圖像處理的主要研究內容圖像編碼壓縮減少存儲量和傳輸量圖像分割圖像區(qū)域分割和理解、目標表達和描述1.2.2數字圖像處理的主要研究內容圖像編碼壓縮1.2.2數字圖像處理的主要研究內容圖像增強1.2.2數字圖像處理的主要研究內容圖像增強1.2.2數字圖像處理的主要研究內容圖像復原1.2.2數字圖像處理的主要研究內容圖像復原1.3.1數字信號處理學1.3.2計算機圖形學1.3.3計算機視覺1.3相關學科和領域1.3.1數字信號處理學1.3相關學科和領域1.3.1數字信號處理學

數字信號處理 圖像處理研究對象： 一維數字信號二維數字信號研究內容： 數字濾波器、數字 圖像濾波器、圖像 正交變換、數字編 正交變換、圖像編 碼等 碼等數字信號處理與圖像處理是緊密相關學科。

1.3.1數字信號處理學 數1.3.2計算機圖形學

計算機圖形學圖像處理研究對象：圖形 圖像研究內容：圖形生成、透視、圖像處理、圖像分 消隱 割、圖像分析過程：由數學公式生成仿由原始圖像處理出 真圖形或圖像 分析結果計算機圖形學與圖像處理是逆過程。1.3.2計算機圖形學 計算機圖形學1.3.2計算機圖形學

圖像

描述圖像處理計算機圖形學圖像識別圖像理解1.3.2計算機圖形學圖像描述圖像處理計算機圖像1.3.3計算機視覺

計算機視覺圖像處理研究對象：圖像或圖像序列圖像研究內容：視覺感知、圖像處理、圖像分割、 圖像理解圖像分析

過程：由圖像特征感知、由原始圖像處理出 識別和理解三維場景分析結果

1.3.3計算機視覺 計算機視覺1.4數字圖像處理的主要應用與趨勢1.4.1數字圖像處理的主要應用1.4.2數字圖像處理的發(fā)展趨勢1.4數字圖像處理的主要應用與趨勢1.4.1數字圖像處1.4.1數字圖像處理的主要應用遙感圖像應用：資源調查、災害監(jiān)測、農林業(yè)規(guī)劃、城市規(guī)劃、環(huán)境保護等醫(yī)學圖像應用:計算機斷層攝影計算成像CT技術、X射線、染色體分析等工業(yè)和實驗圖像應用:無損探傷、自動檢查和識別、智能機器人等1.4數字圖像處理的主要應用與趨勢1.4.1數字圖像處理的主要應用1.4數字圖像處理的主1.4.1數字圖像處理的主要應用辦公室自動化圖像應用：郵政編碼圖像識別、OCR（字符識別系統(tǒng)）、自動判卷系統(tǒng)、各類圖紙自動識別與錄入系統(tǒng)等軍事公安圖像應用：自動跟蹤技術、指紋識別、不完整圖片的復原、監(jiān)控等文化藝術圖像應用：服裝設計、照片的復制和修復、運動員動作分析等圖像數據傳輸應用：圖像的存儲、刻盤、互聯(lián)網傳輸，以及其它衛(wèi)星傳輸、無線傳輸等1.4.1數字圖像處理的主要應用辦公室自動化圖像應用：郵數字圖像輸入輸出設備數字圖像輸入輸出設備從低分辨率向高分辨率發(fā)展從二維（2D）向三維（3D）發(fā)展從靜止圖像向動態(tài)圖像發(fā)展從單態(tài)圖像向多態(tài)圖像發(fā)展結合應用數學新進展1.4.2數字圖像處理的發(fā)展趨勢從低分辨率向高分辨率發(fā)展1.4.2數字圖像處理的發(fā)展趨1.5工程應用簡介1.5.1

遙感圖像處理1.5.2

工業(yè)與實驗圖像處理1.5.3

醫(yī)學圖像處理1.5.4

辦公圖像處理1.5.5

公安圖像處理1.5.6

影視圖像處理1.5工程應用簡介1.5.1遙感圖像處理1.5.1

遙感圖像處理軍事偵察： 戰(zhàn)略目標定位、多光譜去偽裝導彈末制導： 紅外、雷達圖像處理農作物估產： 多光譜圖像分析地質研究： 宏觀地質結構、探礦災情估計： 紅外圖像統(tǒng)計氣象云圖： 圖像幾何處理與拼接1.5.1遙感圖像處理軍事偵察： 戰(zhàn)略目標定位、多光譜去偽遙感圖像遙感圖像增強前后的

遙感圖像增強前后的

遙感圖像高分辨率遙感圖像1高分辨率遙感圖像1高分辨率遙感圖像2高分辨率遙感圖像2香港新機場遙感圖像香港新機場遙感圖像航片航片遙感多光譜圖例遙感多光譜圖例處理前后處理前后地表覆蓋地表覆蓋遙感應用一例遙感應用一例1.5.2工業(yè)與實驗圖像處理自動裝配生產線：實時圖像處理機器人視覺：立體圖像對處理無損探傷： 高能X射線探測金屬內部車輛牌照識別： 交通管制流動顯示與測速：PIV粒子圖像測速1.5.2工業(yè)與實驗圖像處理自動裝配生產線：實時圖識別棉花中的雜質識別棉花中的雜質車牌識別車牌識別工件裂紋檢測工件裂紋檢測1.5.3醫(yī)學圖像處理病理圖像分析： 顯微圖像、染色體圖像X射線圖像處理： X射線透視和照片增強超聲圖像處理： 黑白超和彩超、動態(tài)CT圖像重建： 斷層圖像計算1.5.3醫(yī)學圖像處理病理圖像分析： 顯微圖像、染色體X光圖像增強X光圖像增強CT切片圖像CT切片圖像CT邊緣提取CT邊緣提取B超圖像B超圖像染色體染色體1.5.4辦公圖像處理郵政編碼識別： 手寫數字圖像處理識別印刷體文字識別： OCR

文字圖像識別機械圖樣自動錄入： 線條跟蹤、擬合1.5.4辦公圖像處理郵政編碼識別： 手寫數字圖像處理1.5.5公安圖像處理指紋圖像處理： 刑偵、司法鑒定、自動門衛(wèi)槍紋圖像處理： 刑偵、司法鑒定面孔圖像處理： 自動門衛(wèi)印章比對： 司法鑒定、銀行支票筆跡比對： 刑偵、司法鑒定1.5.5公安圖像處理指紋圖像處理： 刑偵、司法鑒定、自指紋識別指紋識別1.5.6影視圖像處理照片去模糊處理：焦距模糊、運動模糊綠幕剪影： 圖像合成變臉特技： 幀間插值處理靜止圖像壓縮： JPEG標準、網絡傳輸動態(tài)圖像壓縮： MPEG標準、VCD和DVD數字電影院： 未來電影技術1.5.6影視圖像處理照片去模糊處理：焦距模糊、運動由黑白圖像轉換的偽彩色圖像由黑白圖像轉換的偽彩色圖像GirlLena黑白相片GirlLena黑白相片系統(tǒng)結構圖系統(tǒng)結構圖月球探測實驗車Nomad漫游者月球探測實驗車Nomad漫游者作業(yè)1-1結合每個人的本專業(yè)學科、工作應用，談談數字圖像處理的關系或在本專業(yè)學科中的應用。1-2除前面介紹的例子之外，試舉一些其他的圖像應用的工程例子。1-3圖像處理與計算機圖形學的區(qū)別與聯(lián)系是什么？作業(yè)1-1結合每個人的本專業(yè)學科、工作應用，談談數字圖像處理及分析制作：張弘機械工業(yè)出版社出版數字圖像處理及分析制作：張弘主教材數字圖像處理與分析．張弘等．機械工業(yè)出版社主教材參考讀物[1]RefaelC.Gonzalez&RichardE.Woods．數字圖像處理（第二版）．阮秋琦，阮宇智，等譯．北京：電子工業(yè)出版，2003．[2]K.R.Castleman．DigitalImageProcessing．清華大學出版社，1998[3]W.K.Pratt．數字圖像處理學．科學出版社，1984[4]沈庭芝．數字圖像處理及模式識別．北京理工大學出版社，1998[5]章毓晉．圖像處理和分析．清華大學出版社，1999[6]夏良正．數字圖像處理．東南大學出版社，1999參考讀物[1]RefaelC.Gonzalez&Ri第1章緒論1.1數字圖像1.2數字圖像處理1.3相關學科和領域1.4數字圖像處理的主要應用與發(fā)展趨勢1.5工程應用簡介第1章緒論1.1數字圖像1.1數字圖像1.1.1

數字圖像的基本概念1.1.2數字圖像的基本特點1.1數字圖像1.1.1數字圖像的基本概念1.1數字圖像1.1.1

數字圖像的基本概念圖：反射光或透射光的分布，或自身發(fā)出的能量(客觀)像：人的視覺系統(tǒng)對圖的接收在大腦中形成的印象或認識（主觀）觀察系統(tǒng)使用的光波段：可見光、紅外、X射線、微波超聲波、射線等圖像：靜止——文字、圖片等運動——分行物、心臟圖1.1數字圖像1.1.1數字圖像的基本概念

色彩：黑白、彩色圖像處理:

是對圖像信息進行加工處理，以滿足人的視覺心理和實際應用的需求圖像處理方法：光學方法、電子學方法1.1.1

數字圖像的基本概念色彩：黑白、彩色1.1.1數字圖像的基本概念1.1.1

數字圖像的基本概念模擬圖像

連續(xù)的，采用數字化（離散化）表示和數字技術出現(xiàn)之前，圖像是連續(xù)的，這一類圖像稱為模擬圖像或連續(xù)圖像連續(xù)的：指從時間上和從數值上是不間斷的1.1.1數字圖像的基本概念模擬圖像1.1.1

數字圖像的基本概念數字圖像

由連續(xù)的模擬圖像采樣和量化而得。組成數字圖像的基本單位是像素，所以數字圖像是像素的集合。像素為元素的矩陣，像素的值代表圖像在該位置的亮度，稱為圖像的灰度值。數字圖像像素具有整數坐標和整數灰度值。1.1.1數字圖像的基本概念數字圖像1.1.1

數字圖像的基本概念圖像是一種語言表達方法直觀表現(xiàn)力強圖像信息是人類信息獲取和交流的主要方式視、聽、觸、嗅、味等1.1.1數字圖像的基本概念圖像是一種語言1.1.1

數字圖像的基本概念（模擬）圖像分類維數：二維圖像、三維圖像

顏色：黑白圖像

、彩色圖像時間：靜止圖像

、活動圖像靜止——文字、圖片等運動——分行物、心臟圖三維立體——山脈、建筑群1.1.1數字圖像的基本概念（模擬）圖像分類1.1.2數字圖像的基本特點圖像是人類信息獲取的重要手段數字圖像的分辨率逐步提高數字圖像可以充分利用現(xiàn)代化的數字通訊和信息傳輸技術數字圖像可以長期保存和永不失真1.1.2數字圖像的基本特點圖像是人類信息獲取的重要手段1.2.1數字圖像處理的基本特點1.2.2數字圖像處理的主要研究內容1.2數字圖像處理1.2.1數字圖像處理的基本特點1.2數字圖像處理1.2.1數字圖像處理的基本特點信息量大：512×512×8bit＝256KB256KB×25幀/s＝6400KB=6.25MB占用的頻帶較寬：電視圖像的帶寬5～6MHz，而語言帶寬4KHz，頻帶越寬，技術實現(xiàn)難度越大像素相關性大：壓縮潛力大評價受人的影響大1.2.1數字圖像處理的基本特點信息量大：512×512表達：建模，圖像采樣、數字化圖像和視覺基礎圖像變換：提高圖像質量圖像處理圖像基礎圖像增強： 改善圖像質量圖像幾何處理：平移、縮放、旋轉、扭曲圖像復原： 去噪聲、去模糊圖像重建： 重建原始圖像1.2.2數字圖像處理的主要研究內容表達：建模，圖像采樣、數字化圖像處理圖像基礎1.2.2數字圖像處理的主要研究內容圖像編碼壓縮減少存儲量和傳輸量圖像分割圖像區(qū)域分割和理解、目標表達和描述1.2.2數字圖像處理的主要研究內容圖像編碼壓縮1.2.2數字圖像處理的主要研究內容圖像增強1.2.2數字圖像處理的主要研究內容圖像增強1.2.2數字圖像處理的主要研究內容圖像復原1.2.2數字圖像處理的主要研究內容圖像復原1.3.1數字信號處理學1.3.2計算機圖形學1.3.3計算機視覺1.3相關學科和領域1.3.1數字信號處理學1.3相關學科和領域1.3.1數字信號處理學

數字信號處理 圖像處理研究對象： 一維數字信號二維數字信號研究內容： 數字濾波器、數字 圖像濾波器、圖像 正交變換、數字編 正交變換、圖像編 碼等 碼等數字信號處理與圖像處理是緊密相關學科。

1.3.1數字信號處理學 數1.3.2計算機圖形學

計算機圖形學圖像處理研究對象：圖形 圖像研究內容：圖形生成、透視、圖像處理、圖像分 消隱 割、圖像分析過程：由數學公式生成仿由原始圖像處理出 真圖形或圖像 分析結果計算機圖形學與圖像處理是逆過程。1.3.2計算機圖形學 計算機圖形學1.3.2計算機圖形學

圖像

描述圖像處理計算機圖形學圖像識別圖像理解1.3.2計算機圖形學圖像描述圖像處理計算機圖像1.3.3計算機視覺

計算機視覺圖像處理研究對象：圖像或圖像序列圖像研究內容：視覺感知、圖像處理、圖像分割、 圖像理解圖像分析

過程：由圖像特征感知、由原始圖像處理出 識別和理解三維場景分析結果

1.3.3計算機視覺 計算機視覺1.4數字圖像處理的主要應用與趨勢1.4.1數字圖像處理的主要應用1.4.2數字圖像處理的發(fā)展趨勢1.4數字圖像處理的主要應用與趨勢1.4.1數字圖像處1.4.1數字圖像處理的主要應用遙感圖像應用：資源調查、災害監(jiān)測、農林業(yè)規(guī)劃、城市規(guī)劃、環(huán)境保護等醫(yī)學圖像應用:計算機斷層攝影計算成像CT技術、X射線、染色體分析等工業(yè)和實驗圖像應用:無損探傷、自動檢查和識別、智能機器人等1.4數字圖像處理的主要應用與趨勢1.4.1數字圖像處理的主要應用1.4數字圖像處理的主1.4.1數字圖像處理的主要應用辦公室自動化圖像應用：郵政編碼圖像識別、OCR（字符識別系統(tǒng)）、自動判卷系統(tǒng)、各類圖紙自動識別與錄入系統(tǒng)等軍事公安圖像應用：自動跟蹤技術、指紋識別、不完整圖片的復原、監(jiān)控等文化藝術圖像應用：服裝設計、照片的復制和修復、運動員動作分析等圖像數據傳輸應用：圖像的存儲、刻盤、互聯(lián)網傳輸，以及其它衛(wèi)星傳輸、無線傳輸等1.4.1數字圖像處理的主要應用辦公室自動化圖像應用：郵數字圖像輸入輸出設備數字圖像輸入輸出設備從低分辨率向高分辨率發(fā)展從二維（2D）向三維（3D）發(fā)展從靜止圖像向動態(tài)圖像發(fā)展從單態(tài)圖像向多態(tài)圖像發(fā)展結合應用數學新進展1.4.2數字圖像處理的發(fā)展趨勢從低分辨率向高分辨率發(fā)展1.4.2數字圖像處理的發(fā)展趨1.5工程應用簡介1.5.1

遙感圖像處理1.5.2

工業(yè)與實驗圖像處理1.5.3

醫(yī)學圖像處理1.5.4

辦公圖像處理1.5.5

公安圖像處理1.5.6

影視圖像處理1.5工程應用簡介1.5.1遙感圖像處理1.5.1

遙感圖像處理軍事偵察： 戰(zhàn)略目標定位、多光譜去偽裝導彈末制導： 紅外、雷達圖像處理農作物估產： 多光譜圖像分析地質研究： 宏觀地質結構、探礦災情估計： 紅外圖像統(tǒng)計氣象云圖： 圖像幾何處理與拼接1.5.1遙感圖像處理軍事偵察： 戰(zhàn)略目標定位、多光譜去偽遙感圖像遙感圖像增強前后的

遙感圖像增強前后的

遙感圖像高分辨率遙感圖像1高分辨率遙感圖像1高分辨率遙感圖像2高分辨率遙感圖像2香港新機場遙感圖像香港新機場遙感圖像航片航片遙感多光譜圖例遙感多光譜圖例處理前后處理前后地表覆蓋地表覆蓋遙感應用一例遙感應用一例1.5.2工業(yè)