數(shù)字圖像處理緒論部分詳解

數(shù)字圖像處理緒論部分詳解演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有68頁\編輯于星期六優(yōu)選數(shù)字圖像處理緒論部分現(xiàn)在是2頁\一共有68頁\編輯于星期六推薦閱讀1、DigitalImageprocessingusingMATLAB.RafaelC.Gonzalez.RichardE.Woods.StevenL.Eddins2、PatternRecognitionPrincipleR.C.Gonzalez，J.Tou3、圖像處理和分析清華大學(xué)，章毓晉編著。4、數(shù)字圖像處理（DigitalImageprocessing），Kenneth.R.castleman著清華大學(xué)林學(xué)訚等譯5、DigitalImageProcessingUsingMATLAB。

RafaelC.GonzalezRichardE.WoodsStevenL.Eddins現(xiàn)在是3頁\一共有68頁\編輯于星期六人類傳遞信息的主要媒介是語音和圖像。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在人類接受的信息中，聽覺信息占20％，視覺信息占60％，其他如味覺、觸覺、嗅覺總起來不過占20％。作為傳遞信息的重要媒體和手段－--圖像信息十分重要。“百聞不如一見”前言現(xiàn)在是4頁\一共有68頁\編輯于星期六圖像處理技術(shù)最早應(yīng)用于遙感與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。世界上出現(xiàn)第一幅照片（1839年）及意大利人乘飛機(jī)拍攝了第一張照片（1909年）通常被認(rèn)為是遙感技術(shù)的起源，也是圖像處理技術(shù)的興起。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中利用圖像進(jìn)行直觀診斷可追溯至1895年X射線的發(fā)現(xiàn)。德國維爾茨堡大學(xué)校長兼物理研究所所長倫琴教授（1845～1923年），在從事陰極射線的研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)了X射線。前言現(xiàn)在是5頁\一共有68頁\編輯于星期六倫琴教授偶然發(fā)現(xiàn)X射線可以穿透肌肉照出手骨輪廓，他為夫人拍攝的手部圖像是第一張具有歷史意義的圖像。不但在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用，同時(shí)也促進(jìn)了圖像技術(shù)的發(fā)展。前言現(xiàn)在是6頁\一共有68頁\編輯于星期六數(shù)字圖像處理的歷史可追溯至二十世紀(jì)二十年代。

最早應(yīng)用之一是在報(bào)紙業(yè)，當(dāng)時(shí)，引入巴特蘭電纜圖片傳輸系統(tǒng)，圖像第一次通過海底電纜橫跨大西洋從倫敦送往紐約傳送一幅圖片。

為了用電纜傳輸圖片，首先進(jìn)行編碼，然后在接收端用特殊的打印設(shè)備重現(xiàn)該圖片。按照1929年的技術(shù)水平，如果不壓縮，需要一個(gè)多星期，壓縮后傳輸時(shí)間減少到3個(gè)小時(shí)。一、數(shù)字圖像處理的發(fā)展現(xiàn)在是7頁\一共有68頁\編輯于星期六1929年通過海底電纜從倫敦到紐約傳輸?shù)囊环掌?、?shù)字圖像處理的發(fā)展現(xiàn)在是8頁\一共有68頁\編輯于星期六1921年經(jīng)編碼后用電報(bào)打印機(jī)打印的圖像一、數(shù)字圖像處理的發(fā)展現(xiàn)在是9頁\一共有68頁\編輯于星期六數(shù)字圖像處理歷史與數(shù)字計(jì)算機(jī)發(fā)展緊密相關(guān)數(shù)字圖像要求強(qiáng)大的存儲(chǔ)和計(jì)算能力，在圖像處理中必須依靠數(shù)字計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及傳輸方面等支撐技術(shù)的發(fā)展。大型計(jì)算機(jī)與空間研究項(xiàng)目是數(shù)字圖像處理發(fā)展的原動(dòng)力

第一臺(tái)能夠進(jìn)行圖像處理的大型計(jì)算機(jī)出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代，數(shù)字圖像處理的起源可追溯至利用這些大型機(jī)開始的空間研究項(xiàng)目

一、數(shù)字圖像處理的發(fā)展現(xiàn)在是10頁\一共有68頁\編輯于星期六數(shù)字圖像處理技術(shù)在20世紀(jì)60年代末和70年代初開始用于醫(yī)學(xué)圖像、地球遙感監(jiān)測(cè)和天文學(xué)領(lǐng)域。早在20世紀(jì)70年代計(jì)算機(jī)軸向斷層(CAT)、簡(jiǎn)稱計(jì)算機(jī)斷層(CT)是圖像處理在醫(yī)學(xué)診斷應(yīng)用中最重要的事件之一。從20世紀(jì)60年代至今，數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展迅速，目前已成為工程學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、物理、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)甚至社會(huì)科學(xué)等領(lǐng)域中各學(xué)科之間學(xué)習(xí)和研究的對(duì)象。一、數(shù)字圖像處理的發(fā)展現(xiàn)在是11頁\一共有68頁\編輯于星期六二、圖像處理科學(xué)對(duì)人類的重要意義

(1)圖像是人們從客觀世界獲取信息的重要來源：人類是通過感覺器官從客觀世界獲取信息，即通過耳、目、口、鼻、手通過聽、看、味、嗅和觸摸的方式獲取信息。在這些信息中，視覺信息占60％～70％。現(xiàn)在是12頁\一共有68頁\編輯于星期六二、圖像處理科學(xué)對(duì)人類的重要意義(2)圖像信息處理是人類視覺延續(xù)的重要手段：人的眼睛只能看到可見光部分，但就目前科技水平看，能夠成像的并不僅僅是可見光，一般來說可見光的波長為0.38～0.8，而迄今為止人類發(fā)現(xiàn)可成像的射線已有多種，如：現(xiàn)在是13頁\一共有68頁\編輯于星期六

射線：0.003～0.03；射線：0.03～3；紫外線：3～300；紅外線：0.8～300；微波0.3～100；現(xiàn)在是14頁\一共有68頁\編輯于星期六二、圖像處理科學(xué)對(duì)人類的重要意義(3)圖像處理技術(shù)對(duì)國計(jì)民生有重要意義圖像處理技術(shù)發(fā)展到今天，許多技術(shù)已日趨成熟。在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用取得了巨大的成功和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。如在工程領(lǐng)域、工業(yè)生產(chǎn)、軍事、醫(yī)學(xué)以及科學(xué)研究中的應(yīng)用已十分普遍。

現(xiàn)在是15頁\一共有68頁\編輯于星期六日常圖像技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)在是16頁\一共有68頁\編輯于星期六X線片CT片MRI醫(yī)用現(xiàn)在是17頁\一共有68頁\編輯于星期六空間探索現(xiàn)在是18頁\一共有68頁\編輯于星期六現(xiàn)在是19頁\一共有68頁\編輯于星期六嫦娥二號(hào)月球探測(cè)器7米分辨率、100％覆蓋全月影像圖現(xiàn)在是20頁\一共有68頁\編輯于星期六現(xiàn)在是21頁\一共有68頁\編輯于星期六軍事國防現(xiàn)在是22頁\一共有68頁\編輯于星期六現(xiàn)在是23頁\一共有68頁\編輯于星期六技術(shù)難點(diǎn)

現(xiàn)在是24頁\一共有68頁\編輯于星期六工業(yè)質(zhì)量控制現(xiàn)在是25頁\一共有68頁\編輯于星期六現(xiàn)在是26頁\一共有68頁\編輯于星期六機(jī)器視覺系統(tǒng)----印刷品質(zhì)量監(jiān)測(cè)現(xiàn)在是27頁\一共有68頁\編輯于星期六三、圖像處理技術(shù)的分類

模擬圖像處理數(shù)字圖像處理?，F(xiàn)在是28頁\一共有68頁\編輯于星期六（1）模擬圖像處理(Analogimageprocessing)；模擬處理包括：光學(xué)處理（利用透鏡）和電子處理，如：照相、遙感圖像處理、電視信號(hào)處理等，電視圖像是模擬信號(hào)處理的典型例子，它處理的是活動(dòng)圖像，25幀/秒?，F(xiàn)在是29頁\一共有68頁\編輯于星期六優(yōu)點(diǎn)：模擬圖像處理的特點(diǎn)是速度快，一般為實(shí)時(shí)處理，理論上講可達(dá)到光的速度，并可同時(shí)并行處理。缺點(diǎn)：模擬圖像處理的缺點(diǎn)是精度較差，靈活性差，很難有判斷能力和非線性處理能力?，F(xiàn)在是30頁\一共有68頁\編輯于星期六(2）數(shù)字圖像處理(DigitalImageprocessing)：數(shù)字圖像處理一般都用計(jì)算機(jī)處理，因此也稱為計(jì)算機(jī)圖像處理（ComputerImageprocessing）。

現(xiàn)在是31頁\一共有68頁\編輯于星期六優(yōu)點(diǎn)：處理精度高，處理內(nèi)容豐富，可進(jìn)行復(fù)雜的非線性處理，有靈活的變通能力，一般來說只要改變軟件就可以改變處理內(nèi)容。

缺點(diǎn)：處理速度還是一個(gè)問題，特別是進(jìn)行復(fù)雜的處理更是如此。一般情況下處理靜止畫面居多；其次是分辨率及精度尚有一定限制?，F(xiàn)在是32頁\一共有68頁\編輯于星期六四、數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)（1）圖像信息量大、數(shù)據(jù)量也大；（2）圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng)；（3）圖像信息理論與通信理論密切相關(guān)?，F(xiàn)在是33頁\一共有68頁\編輯于星期六（1）圖像信息量大、數(shù)據(jù)量也大；在數(shù)字圖像處理中，一幅圖像可看成是由圖像矩陣中的像素（pixel）組成的，每個(gè)像素的灰度級(jí)至少要6bit（單色圖像）來表示，一般采用8bit（彩色圖像），高精度的可用12bit或16bit?，F(xiàn)在是34頁\一共有68頁\編輯于星期六

例如：256×256×8=64Kbytes512×512×8=256Kbytes1024×1024×8=1Mbytes2048×2048×8=4Mbytes現(xiàn)在是35頁\一共有68頁\編輯于星期六（2）圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng)；在數(shù)字圖像處理中涉及的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)技術(shù)相當(dāng)廣泛。一般來說涉及通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、電視技術(shù)，至于涉及到的數(shù)學(xué)、物理等方面的基礎(chǔ)知識(shí)就更多?，F(xiàn)在是36頁\一共有68頁\編輯于星期六（3）圖像信息理論與通信理論密切相關(guān)。早在1948年Shannon發(fā)表了“AmathematicalTheoryofCommunication”（通信中的數(shù)學(xué)理論）一文，它奠定了信息論的基礎(chǔ)。此后，信息理論已滲透到了各個(gè)領(lǐng)域。圖像信息論也屬于信息論科學(xué)中的一個(gè)分支。現(xiàn)在是37頁\一共有68頁\編輯于星期六五、數(shù)字圖像處理的主要方法及主要內(nèi)容

數(shù)字圖像處理方法：

兩大類：空域法和變換域法。

A、空域法：這種方法是把圖像看作是平面中各個(gè)像素組成的集合，然后直接對(duì)這一二維函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的處理?？沼蛱幚矸ㄖ饕袃纱箢悾含F(xiàn)在是38頁\一共有68頁\編輯于星期六(1)鄰域處理法：梯度運(yùn)算(gradientAlgorithm)拉普拉斯算子運(yùn)算(Laplacianoperator)平滑算子運(yùn)算(Smoothingoperator)卷積運(yùn)算(Convolutionalgorithm)(2)點(diǎn)處理法：

如灰度處理（greyprocessing），面積、周長、體積、重心運(yùn)算等等?，F(xiàn)在是39頁\一共有68頁\編輯于星期六B、變換域法：數(shù)字圖像處理的變換域處理方法是首先對(duì)圖像進(jìn)行正交變換，得到變換域系數(shù)陣列，然后再施行各種處理，處理后再反變換到空間域，得到處理結(jié)果。這類處理包括：濾波、數(shù)據(jù)壓縮、特征提取等處理?，F(xiàn)在是40頁\一共有68頁\編輯于星期六

數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容：①圖像信息的獲??；②圖像信息的存貯；③圖像信息的傳送；④圖像信息處理；⑤圖像信息的輸出和顯示?，F(xiàn)在是41頁\一共有68頁\編輯于星期六1、圖像信息的獲取(ImageInformationAcquisition)主要是把一幅圖像轉(zhuǎn)換成適合輸入計(jì)算機(jī)或數(shù)字設(shè)備的數(shù)字信號(hào)，這一過程主要包括攝取圖像、光電轉(zhuǎn)換及數(shù)字化等幾個(gè)步驟。圖像獲取的方法有如下幾種：現(xiàn)在是42頁\一共有68頁\編輯于星期六(1)電視攝像機(jī)(VideoCamera)：

這是目前使用最廣泛的圖像獲取設(shè)備。早期主要有光電攝像管、超正析攝像管等。近年來，主要是采用CCD攝像設(shè)備。特點(diǎn)：設(shè)備小巧、速度快、成本低、靈敏度高?，F(xiàn)在是43頁\一共有68頁\編輯于星期六現(xiàn)在是44頁\一共有68頁\編輯于星期六缺點(diǎn)：灰度層次較差、非線性失真較大、有黑斑效應(yīng)，在使用中需校正。目前CCD攝像機(jī)在分辨率、靈敏度等方面已做到較高水平，如：1920×1035或1024×1024的高分辨率的CCD攝像機(jī)已很成熟。現(xiàn)在是45頁\一共有68頁\編輯于星期六(2)飛點(diǎn)掃描器(flyingpointScanner)

這是一種以光源做掃描的圖像獲取設(shè)備。特點(diǎn)：精度較高、圖像清晰、可透射成像亦可反射成像，但是其體積略顯龐大?，F(xiàn)在是46頁\一共有68頁\編輯于星期六現(xiàn)在是47頁\一共有68頁\編輯于星期六現(xiàn)在是48頁\一共有68頁\編輯于星期六(3)掃描鼓：高精度的滾桶式的圖像攝取設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)：精度高、分辨率高，可以輸入也可以輸出。缺點(diǎn)：價(jià)錢昂貴、速度低、維護(hù)要求高。多用于靜止圖像的輸入、輸出設(shè)備。現(xiàn)在是49頁\一共有68頁\編輯于星期六(4)掃描儀：優(yōu)點(diǎn)：精度和分辨率中等，600DPI精度的掃描儀已常見。掃描儀的成本很低，近幾年尤其降價(jià)顯著，一般臺(tái)式的已有不足一千元的產(chǎn)品。所以是當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的圖像信息獲取設(shè)備。缺點(diǎn)：速度較慢，非實(shí)時(shí)設(shè)備?，F(xiàn)在是50頁\一共有68頁\編輯于星期六(5)顯微光密度計(jì)，精度較高，速度低。(6)遙感中常用的圖像獲取設(shè)備，如：光學(xué)攝影：攝像機(jī)、多光譜像機(jī)等。紅外攝影：紅外輻射計(jì)、紅外攝像儀、多通道紅外掃描儀。

MSS：多光譜掃描儀。微波：微波輻射計(jì)，側(cè)視雷達(dá)、真實(shí)空孔徑雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)(SAR)。現(xiàn)在是51頁\一共有68頁\編輯于星期六2.信息的存貯：(ImageinformationStorage)圖像信息的突出特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量巨大。一般作檔案存貯主要采用磁帶、磁盤或光盤。為解決海量存貯問題主要研究數(shù)據(jù)壓縮、圖像格式及圖像數(shù)據(jù)庫、圖像檢索技術(shù)等?，F(xiàn)在是52頁\一共有68頁\編輯于星期六

3.圖像信息的傳送：(Imageinformationtransmission)

圖像信息的傳送可分為系統(tǒng)內(nèi)部傳送與遠(yuǎn)距離傳送。內(nèi)部傳送多采用DMA技術(shù)(DirectMemoryAccess）以解決速度問題，外部遠(yuǎn)距離傳送主要解決占用帶寬問題。目前，已有多種國際壓縮標(biāo)準(zhǔn)來解決這一問題，圖像通信網(wǎng)正在逐步建立?，F(xiàn)在是53頁\一共有68頁\編輯于星期六4.數(shù)字圖像處理(DigitalImageprocessing)：①．幾何處理(geometricalprocessing)②．算術(shù)處理(Arithmeticprocessing)③．圖像增強(qiáng)(ImageEnhancement)④．圖像復(fù)原(ImageRestoration)⑤．圖像重建(ImageReconstruction)⑥．圖像編碼(ImageEncoding)⑦．圖像識(shí)別(ImageRecognition)⑧．圖像理解(ImageUnderstanding)

現(xiàn)在是54頁\一共有68頁\編輯于星期六（1）幾何處理幾何處理主要包括坐標(biāo)變換、圖像的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、多個(gè)圖像配準(zhǔn)，全景畸變校正，扭曲校正，周長、面積、體積計(jì)算等?，F(xiàn)在是55頁\一共有68頁\編輯于星期六（2）算術(shù)處理算術(shù)處理主要對(duì)圖像施以＋、－、×、÷等運(yùn)算，雖然該處理主要針對(duì)像素點(diǎn)的處理，但非常有用，如醫(yī)學(xué)圖像的減影處理就有顯著的效果?，F(xiàn)在是56頁\一共有68頁\編輯于星期六現(xiàn)在是57頁\一共有68頁\編輯于星期六（3）圖像增強(qiáng)圖像增強(qiáng)處理主要是突出圖像中感興趣的信息，而減弱或去除不需要的信息，從而使有用信息得到加強(qiáng)，便于區(qū)分或解釋。主要方法有直方圖增強(qiáng)、偽彩色增強(qiáng)法、灰度窗口等技術(shù)?，F(xiàn)在是58頁\一共有68頁\編輯于星期六現(xiàn)在是59頁\一共有68頁\編輯于星期六現(xiàn)在是60頁\一共有68頁\編輯于星期六現(xiàn)在是61頁\一共有