圖像處理(緒論)

工程數(shù)字圖像處理Digital

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Engineering精密機(jī)械系郭紅衛(wèi)2011年11月第一講圖像處理概述第二講圖像和視覺基礎(chǔ)第三講二維平移不變系統(tǒng)和圖像變換第四講空域圖像增強(qiáng)第五講頻域圖像增強(qiáng)第六講圖像恢復(fù)第七講圖像分割第八講視覺檢測(cè)

第一講圖像處理概述圖像處理與機(jī)器視覺基本概念

圖像技術(shù)發(fā)展歷史

圖像處理與機(jī)器視覺應(yīng)用——視覺檢測(cè)圖像處理與視覺檢測(cè)系統(tǒng)

1.1圖像處理與機(jī)器視覺基本概念

1.1.1視覺與機(jī)器視覺人的視覺機(jī)器視覺場(chǎng)景圖像模型1.1圖像處理與機(jī)器視覺基本概念

1.1.2機(jī)器視覺的困難所在小孔成像原理圖像的獲取是三維(3D)向二維(2D)的映射1.1圖像處理與機(jī)器視覺基本概念

1.1.2機(jī)器視覺的困難所在二維圖像深度信息的丟失1.1圖像處理與機(jī)器視覺基本概念

1.1.2機(jī)器視覺的困難所在目標(biāo)分離困難1.1圖像處理與機(jī)器視覺基本概念

1.1.2機(jī)器視覺的困難所在局部窗口其它困難：噪身、海量數(shù)據(jù)處理等1.1圖像處理與機(jī)器視覺基本概念

1.1.2圖像處理、機(jī)器視覺與視覺檢測(cè)機(jī)器視覺圖像處理輸入與輸出都是圖像輸出圖像的屬性與特征圖像分析圖像理解應(yīng)用：工程檢測(cè)視覺檢測(cè)過程控制機(jī)器人導(dǎo)航……后期階段3維中期階段2.5維早期階段基元圖輸入圖像Marr視覺理論1.1圖像處理與機(jī)器視覺基本概念

1.1.3推薦教材及軟件RafaelCGonzalez,RichardEWoods.《數(shù)字圖像處理》，電子工業(yè)出版社，20021.1圖像處理與機(jī)器視覺基本概念

1.1.3推薦教材及軟件MilanSonka,etal.圖像處理、分析與機(jī)器視覺，清華大學(xué)出版社，20111.1圖像處理與機(jī)器視覺基本概念

1.1.3推薦教材及軟件拉斯科洞穴壁畫（1940年發(fā)現(xiàn)于意大利，被譽(yù)為舊石器時(shí)代藝術(shù)的頂峰之作）埃及象形文字圖像定義：圖像是對(duì)客觀存在的物體的一種相似性的模仿或描述，是景物在成像介質(zhì)上再現(xiàn)的視覺信息。本質(zhì)上可以認(rèn)為圖像是一種數(shù)據(jù)的集合。

1.2圖像技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1圖像與數(shù)字圖像圖像的數(shù)學(xué)表達(dá)1.2圖像技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1圖像與數(shù)字圖像xyg(x,y)圖像的數(shù)學(xué)表達(dá)yx(x,y)xyf(x,y)圖像可抽象為二維信號(hào)O1.2圖像技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1圖像與數(shù)字圖像數(shù)字圖像

×162492422121891771341218224122718817115010991542221981521251075545162141851371189050404188157105755720801781428967401150167130765338000144107513512009(i,j)Pixel定義：數(shù)字圖像是灰度值及點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)都離散化的圖像。定義：構(gòu)成數(shù)字圖像的，具有一定灰度級(jí)別及空間位置的元素稱為像素。記為Pixel(=pictureelement)1.2圖像技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1圖像與數(shù)字圖像關(guān)于數(shù)字圖像的兩個(gè)問題：1、灰度值分幾級(jí)，圖像才能不失真呢？2、像素密到什么程度，圖像才能不失真呢？

圖6數(shù)字圖像（1921年），通過大西洋海底電纜傳輸，電報(bào)打印機(jī)打印圖7數(shù)字圖像（1922年）,兩次穿越大西洋后，利用穿孔機(jī)恢復(fù)。圖8數(shù)字圖像（1929年）,15個(gè)灰度級(jí)1920年代數(shù)字圖像處理開始出現(xiàn)，用于新聞?wù)掌膫鬏敗?/p>

1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.2

圖像處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

1940年代，JohnvonNeumann提出計(jì)算機(jī)模型，美國(guó)制造了世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字圖像處理有潛在的應(yīng)用價(jià)值。將計(jì)算機(jī)用于圖像處理還有賴于大容量存儲(chǔ)器，及高速處理器的出現(xiàn)。Ranger7與月球表面碰撞前17分鐘發(fā)回照片（1964年）。數(shù)字圖像處理技術(shù)被用于校正其攝像機(jī)畸變。1960年代起真正意義上的數(shù)字圖像處理首先被用于航天領(lǐng)域。1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.2

圖像處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

1970年代起數(shù)字圖像處理技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也得到很大的發(fā)展。代表性成果包括CT(ComputerTomography)和MRI(MagneticResonanceImaging)的發(fā)明?！犊茖W(xué)》封面，MRI圖像（2003年10月）1990年代，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)數(shù)字圖像處理技術(shù)起到了推動(dòng)作用。1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.2

圖像處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

電磁波譜1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類可見光成像電磁波成像二維信號(hào)多維信號(hào)數(shù)字圖像的種類1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類

電磁波成像γ射線成像主要用于原子醫(yī)學(xué)和天文觀察。

1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類PET成像X射線成像主要用于醫(yī)學(xué)，如胸透及CT，工業(yè)探傷和天文觀察。X射線成像,胸部透視CT掃描1895年，WihelmConradRoentgen發(fā)現(xiàn)X射線，獲得1901年Nobel物理學(xué)獎(jiǎng)。1970年代，GodfreyN.Hounsfield和AllanM.Cormack發(fā)明CT,分享1979年Nobel生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類

電磁波成像X射線衍射圖像

1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類

電磁波成像WatsonandCrickDNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)紫外成像主要用于光刻技術(shù)、工業(yè)檢測(cè)、醫(yī)學(xué)、天文觀察等領(lǐng)域。

1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類

電磁波成像太陽(yáng)照片可見光紫外遠(yuǎn)紫外紫外成像主要用于光刻技術(shù)、工業(yè)檢測(cè)、醫(yī)學(xué)、天文觀察等領(lǐng)域。

1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類

電磁波成像圖18遠(yuǎn)紫外光刻技術(shù)可見光成像用途廣泛。1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類

電磁波成像紅外成像用于資源衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、熱監(jiān)測(cè)以及夜視等許多方面。紅外成像,SARS病人監(jiān)測(cè)1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類

電磁波成像紅外成像,巴格達(dá)遭到轟炸1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類紅外成像

電磁波成像微波成像主要用于成像雷達(dá)等方面，可穿透云層等障礙

微波雷達(dá)圖像,青藏高原1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類

電磁波成像微波成像

1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類

電磁波成像《科學(xué)》封面，MRI圖像（2003年10月）無線電波成像如核磁共振成像無線電波成像（灰度表示電磁波強(qiáng)度）PaulC.Lauterbur和PeterMansfield發(fā)明MRI技術(shù),分享了2003年Nobel生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類聲波成像用于地質(zhì)探測(cè)。超聲波成像用于醫(yī)療。

地層剖面超聲波圖像合成材料的聲學(xué)顯微鏡圖像1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類電子顯微鏡圖像電子顯微鏡觀察損壞的集成電路金箔的電子波衍射圖案氧化物微晶體匯聚電子波衍射圖案1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類一般二維信號(hào)數(shù)字圖像處理技術(shù)可用于工程中各種二維數(shù)字信號(hào)的處理。

齒輪應(yīng)力分布是一個(gè)二維信號(hào)1.2圖像技術(shù)發(fā)展1.2.3

數(shù)字圖像的種類光學(xué)字符識(shí)別車牌識(shí)別1.3視覺檢測(cè)1.3.1

目標(biāo)識(shí)別生物特征識(shí)別指紋識(shí)別1.3視覺檢測(cè)1.3.1

目標(biāo)識(shí)別在線檢測(cè)1.3視覺檢測(cè)1.3.2

工業(yè)檢測(cè)機(jī)遇號(hào)1.3視覺檢測(cè)1.3.3

三維探測(cè)計(jì)算機(jī)前端系統(tǒng)圖像傳感器顯示器硬件存儲(chǔ)器圖像處理軟件網(wǎng)絡(luò)問題區(qū)域數(shù)字圖像處理系統(tǒng)1.4圖像處理與視覺檢測(cè)系統(tǒng)n