數(shù)字圖像處理-緒論

數(shù)字圖像處理-緒論第1頁/共47頁課程介紹考查課24+8平時考勤30%+實驗30%+期末40%第2頁/共47頁課程介紹

主要學習內(nèi)容及學時安排

1、緒論2學時

2、數(shù)字圖像基礎(chǔ)6學時

3、圖像增強10學時

4、圖像分割2學時

5、圖像復(fù)原2學時6、圖像編碼2學時7、課內(nèi)實驗8學時第3頁/共47頁緒論1.1數(shù)字圖像處理的概念1.2數(shù)字圖像處理的基本內(nèi)容1.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成1.4數(shù)字圖像處理的應(yīng)用實例1.5周邊學科第4頁/共47頁課程介紹人類離不開圖像，計算機圖像技術(shù)滲透到各個科技領(lǐng)域，百聞不如一見。畫面比文字更形象生動，人類70%以上信息來自視覺“Onepictureisworthmorethantenthousandwords”第5頁/共47頁什么是數(shù)字圖像?將一幅二維的圖像通過有限個離散點來表示就成為了數(shù)字圖像，其中的每個點稱為圖像元素，即像素。第6頁/共47頁什么是數(shù)字圖像?像素值往往用來表示像素的灰度級、顏色、高度值、透明度等等。第7頁/共47頁什么是數(shù)字圖像處理?數(shù)字圖像處理的兩個主要任務(wù)：如何利用計算機來改進圖像的品質(zhì)以便于人類視覺分析；對圖像數(shù)據(jù)進行存儲、傳輸和表示，便于計算機自動化處理。數(shù)字圖像處理的三個層次低級圖像處理中級圖像處理高級圖像處理第8頁/共47頁低級圖像處理

內(nèi)容：主要對圖象進行各種加工以改善圖象的視覺效果、或突出有用信息，并為自動識別打基礎(chǔ)，或通過編碼以減少對其所需存儲空間、傳輸時間或傳輸帶寬的要求。

特點：輸入是圖像，輸出也是圖像，即圖象之間進行的變換。主要章節(jié)：第2、3、4、6、8章。第9頁/共47頁

低級圖像處理實例（圖像增強）第10頁/共47頁中級圖像處理

內(nèi)容：主要對圖象中感興趣的目標進行檢測（或分割）和測量，以獲得它們的客觀信息從而建立對圖象的描述。

特點：輸入是圖象，輸出是數(shù)據(jù)。

主要章節(jié)：第5、7章。第11頁/共47頁

中級圖像處理中級圖像處理實例（圖像分割）第12頁/共47頁高級圖像處理

內(nèi)容：在中級圖像處理的基礎(chǔ)上，進一步研究圖象中各目標的性質(zhì)和它們之間相互的聯(lián)系，并得出對圖象內(nèi)容含義的理解（對象識別）及對原來客觀場景的解釋（計算機視覺），從而指導(dǎo)和規(guī)劃行動。

特點：以客觀世界為中心，借助知識、經(jīng)驗等來把握整個客觀世界?！拜斎胧菙?shù)據(jù)，輸出是理解”

主要章節(jié)：第9、10章。第13頁/共47頁

高級圖像處理高級圖像處理實例（圖像識別）第14頁/共47頁

白種人的虹膜

虹膜診斷（Iridology）

黃種人的虹膜第15頁/共47頁數(shù)字圖像處理的歷史20世紀20年代:最早的應(yīng)用之一是報紙業(yè)Bartlane電纜圖片傳輸系統(tǒng)；通過海底電纜將圖像從倫敦傳往紐約；為了使用電纜傳輸，圖像需要首先編碼，并在接收端通過電報打印機進行重構(gòu)。早期的數(shù)字圖像第16頁/共47頁數(shù)字圖像處理的歷史(續(xù)…)20世紀20年代中期到末期:改進Bartlane系統(tǒng)后，圖像質(zhì)量得到了提高打印過程采用了新的光學還原技術(shù)增加了圖像的灰度等級改進后的數(shù)字圖像早期15級色調(diào)的數(shù)字圖像第17頁/共47頁數(shù)字圖像處理的歷史(續(xù)…)20世紀60年代:由于信息技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了一批數(shù)字圖像處理1964:“旅行者7號”

拍攝的圖像通過計

算機進行處理并提

高了圖像質(zhì)量；此技術(shù)也在阿波

羅載人登月飛行

等空間探測器中

得到應(yīng)用。由“旅行者7號”登陸前拍攝的圖像第18頁/共47頁數(shù)字圖像處理的歷史(續(xù)…)20世紀70年代:數(shù)字圖像處理開始應(yīng)用于醫(yī)學領(lǐng)域1979:GodfreyN.Hounsfield先生以及AllanM.Cormack教授由于發(fā)明了“斷層（CT）技術(shù)”，共同獲得了諾貝爾醫(yī)學獎，其背后的思想是計算機軸向斷層技術(shù)(Computerised

Axial

Tomography(CAT))第19頁/共47頁數(shù)字圖像處理的歷史(續(xù)…)20世紀70年代末:隨著人工智能的興起和發(fā)展，開始計算機視覺的研究，由2D圖象中獲取3D空間信息第20頁/共47頁數(shù)字圖像處理的歷史(續(xù)…)20世紀80年代至今：數(shù)字圖像處理技術(shù)呈爆炸性發(fā)展，如今已在大量領(lǐng)域擔負著大量的工作：圖像增強/恢復(fù)藝術(shù)級效果醫(yī)學可視化工業(yè)檢驗法律執(zhí)行人機交互第21頁/共47頁舉例：圖像增強DIP技術(shù)最常見的用處是：提高質(zhì)量，消除噪音等等第22頁/共47頁舉例：Hubble望遠鏡1990年發(fā)射的“哈勃”號太空望遠

鏡能夠拍攝超遠距離的物體，但是

由于鏡子出現(xiàn)誤差，拍攝到的圖像

就失去了價值，而借助于圖像處理

技術(shù)便可以修復(fù)第23頁/共47頁舉例：藝術(shù)效果藝術(shù)效果是指通過特

效或者圖像合成等方法，

使得圖像具有更強的視

覺效果第24頁/共47頁舉例：醫(yī)學通過MRI（核磁共振）掃描到的犬類心臟切片，我們可以找出其中各種組織的邊界線:灰度圖表示組織密度使用合適的濾波器來增強邊緣取自狗心臟的原始MRI圖像邊緣檢測圖像第25頁/共47頁舉例：GIS地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystems，GIS)，數(shù)字圖像處理技術(shù)廣泛用于：氣象學地形分類操作衛(wèi)星圖像第26頁/共47頁舉例：GIS(續(xù)…)全球夜間燈光數(shù)據(jù)集可以提供全球人類

居住區(qū)的匯總情況不難想象這些數(shù)據(jù)

需要進行分析和處

理第27頁/共47頁舉例：GIS(續(xù)…)遙感圖像：農(nóng)業(yè)普查森林覆蓋計算水利工程等的客觀估計計

算森林火災(zāi)監(jiān)護－－客觀反

映火災(zāi)情況、面積第28頁/共47頁舉例：工業(yè)檢驗操作人員需要花費大量的精力，卻又慢又不可靠；使用機器代替；工業(yè)可視化系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各類產(chǎn)業(yè)

第29頁/共47頁舉例：印刷電路板檢測印刷電路板檢測(PrintedCircuitBoardinspection,PCB)使用機器檢測零件是否完整以及焊接是否合格常規(guī)成像和X光成像相結(jié)合第30頁/共47頁舉例：法律執(zhí)行圖像處理技術(shù)被法律執(zhí)行者廣泛采用高速相機或者自動收費系統(tǒng)用于牌照識別指紋識別閉路電視(CloseCircuitTelevision,CCTV)中圖像的增強第31頁/共47頁舉例：HCI使得人機交互（HumanComputerInteraction）變得更加自然面部識別手勢識別第32頁/共47頁數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學處理分割表示&描述圖像增強對象識別問題域彩色圖像處理圖像壓縮第33頁/共47頁數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：圖像采集圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學處理分割表示&描述圖像增強對象識別問題域彩色圖像處理圖像壓縮第34頁/共47頁數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：圖像增強圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學處理分割表示&描述圖像增強對象識別問題域彩色圖像處理圖像壓縮第35頁/共47頁數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：圖像復(fù)原圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學處理分割表示&描述圖像增強對象識別問題域彩色圖像處理圖像壓縮第36頁/共47頁數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：形態(tài)學處理圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學處理分割表示&描述圖像增強對象識別問題域彩色圖像處理圖像壓縮第37頁/共47頁數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：分割圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學處理分割表示&描述圖像增強對象識別問題域彩色圖像處理圖像壓縮第38頁/共47頁數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：對象識別圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學處理分割表示&描述圖像增強對象識別問題域彩色圖像處理圖像壓縮第39頁/共47頁數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：表示&描述圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學處理分割表示與描述圖像增強對象識別問題域彩色圖像處理圖像壓縮第40頁/共47頁數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：圖像壓縮表示&描述彩色圖像處理圖像壓縮圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學處理分割圖像增強對象識別問題域第41頁/共47頁數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：彩色圖像處理表示&描述彩色圖像處理圖像壓縮圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學處理分割圖像增強對象識別問題域第42頁/共47頁數(shù)字圖像的未來圖像處理的發(fā)展朝著高速、高分辨率、立體化、多媒體化、智能化和標準化方向發(fā)展。圍繞著HDTV（高清晰度電視）的研制將開展實時圖像處理的理論及技術(shù)研究圖像、圖形相結(jié)合朝著三維成像或多維成像的方向發(fā)展硬件芯片研究新理論與新算法研究第43頁/共47頁小結(jié)我們已經(jīng)學習了：什么是數(shù)字圖像?什么是數(shù)字圖像處理?數(shù)字圖像處理的歷史舉例說明數(shù)字圖像處理的現(xiàn)狀數(shù)字圖像處理中的關(guān)鍵步驟數(shù)字圖像的發(fā)展前景下節(jié)課我們來看看它們是如何工作的…第44頁/共47頁什么是數(shù)字圖像?(續(xù)…)注意：“digitization”表示數(shù)