數(shù)字圖像處理與Python實(shí)現(xiàn)-課件三章 數(shù)字圖像與python

數(shù)字圖像處理2022-2023-2課程內(nèi)容入門認(rèn)識(shí)第7章圖像壓縮第8章圖像分割基本操作應(yīng)用第9章圖像水印第10章指紋識(shí)別第11章深度學(xué)習(xí)綜合案例第三章數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)3.1圖像的表示方法3.2數(shù)字圖像文件格式3.3Python圖像處理基礎(chǔ)3.1圖像的表示方法M*N的二維矩陣（其中，M為圖像的行數(shù)，N為圖像的列數(shù)）5種圖像的表示方法：二進(jìn)制圖像、索引圖像、灰度圖像、RGB圖像和多幀圖像3.1.1二進(jìn)制圖像1位表示一個(gè)像素，非0即1，通常0表示黑色，1表示白色優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：二值圖像當(dāng)表示人物或風(fēng)景圖像時(shí)只能描述輪廓占用空間少二維邏輯矩陣3.1.2灰度圖像8位表示一個(gè)像素值，0表示黑色，255表示白色，1~254表示不同的深淺灰色單色圖像數(shù)據(jù)類型：8位無符號(hào)整數(shù)、16位無符號(hào)整數(shù)或雙精度類型。無符號(hào)整型：像素在[0，255]或[0，65535]范圍內(nèi)；雙精度類型：像素在[0.0，1.0]范圍內(nèi)。3.1.3RGB圖像3個(gè)大小相同的二維數(shù)組表示一個(gè)像素，分別代表R、G、B這3個(gè)分量真彩色圖像3.1.4索引圖像偽彩色圖像包含：一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣X和一個(gè)顏色映射(調(diào)色板)矩陣map。數(shù)據(jù)矩陣：8位無符號(hào)整型、16位無符號(hào)整型或雙精度類型。顏色映射矩陣map：m*3的數(shù)據(jù)陣列，

[0，1]之間的雙精度浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)，

每一行表示紅色、綠色和藍(lán)色分量。3.1.5多幀圖像用于需要對時(shí)間或場景上相關(guān)圖像集合進(jìn)行操作的場合。在Python中，支持在同一個(gè)數(shù)組中存儲(chǔ)多幅圖像，用一個(gè)四維數(shù)組表示，第四維用來指定幀的序號(hào)多幀圖像數(shù)組中，每一幀的大小和顏色分量或調(diào)色板必須相同多頁圖像或圖像序列計(jì)算下列未經(jīng)壓縮的BMP圖像文件的數(shù)據(jù)量(字節(jié))：大小為256×256的黑白位圖文件（）大小為256×256的256色索引位圖文件（）大小為256×256的32位真彩色位圖文件()256*256,256*256*8,256*256*4256*256/4,256*256,256*256*32256*256/8，256*256,256*256*4256*256/8,256*256*8,256*256*32ABCD提交單選題1分第三章數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)3.1圖像的表示方法3.2數(shù)字圖像文件格式3.3Python圖像處理基礎(chǔ)3.2數(shù)字圖像文件格式頭文件：制作圖像的公司規(guī)定，

一般包括文件類型、制作時(shí)間、文件大小、制作人及版本號(hào)等信息。常見：BMP、GIF、JPEG和TIFF3.2.1BMP圖像Windows操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)文件格式，應(yīng)用廣泛。大部分BMP文件是不壓縮的形式，但支持圖像壓縮。BMP文件結(jié)構(gòu)3.2.2GIF圖像CompuServe公司在1987年開發(fā)的圖像文件格式，任何商業(yè)目的使用均須由公司授權(quán)。為數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)的一種傳輸格式，不作為文件的存儲(chǔ)格式，它具有順序的結(jié)構(gòu)形式。文件結(jié)構(gòu)文件標(biāo)志塊：識(shí)別標(biāo)識(shí)符GIF和版本號(hào)。邏輯屏幕描述塊：定義圖像顯示區(qū)域的參數(shù)，包含背景顏色信息、顯示區(qū)域大小、縱橫尺寸、顏色深淺及是否存在全局彩色表。全局彩色表：其大小由圖像使用的顏色數(shù)決定。圖像數(shù)據(jù)塊：包含圖像的描述塊、局部彩色表、壓縮圖像數(shù)據(jù)、圖像控制擴(kuò)展塊、無格式文本擴(kuò)展塊、注釋擴(kuò)展塊和應(yīng)用程序擴(kuò)展塊，此部分可以默認(rèn)。尾塊：三維16進(jìn)制數(shù)，表示數(shù)據(jù)流已經(jīng)結(jié)束，此部分可以默認(rèn)。3.2.2GIF圖像支持背景透明，生成非矩形的圖片。支持動(dòng)畫，在Flash動(dòng)畫前唯一的動(dòng)畫形式。支持圖形漸進(jìn)，漸進(jìn)圖片將比非漸進(jìn)圖片更快地出現(xiàn)在屏幕上，讓訪問者更快地知道圖片的概貌。支持無損壓縮，所以它更適合于線條、圖標(biāo)和圖紙。優(yōu)點(diǎn)&缺點(diǎn)缺點(diǎn)：只能顯示256色而應(yīng)用范圍受限，不能用于儲(chǔ)存和傳輸真彩的圖像文件。所以GIF圖像文件格式成了Internet上最流行的圖像格式。3.2.3JPEG圖像由（國際）聯(lián)合圖像專家組（JointPhotographicExpertsGroup）提出靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)文件格式，面向常規(guī)彩色圖像及其它靜止圖像的一種壓縮標(biāo)準(zhǔn)。擴(kuò)展名為jpg或jpeg。圖像JPEG壓縮效果演示第三章數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)3.1圖像的表示方法3.2數(shù)字圖像文件格式3.3Python圖像處理基礎(chǔ)3.3Python圖像處理基礎(chǔ)基礎(chǔ)圖像處理任務(wù)：

顯示；基本的操作，如裁剪、翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)；

圖像分割，分類和特征提??；

圖像恢復(fù)、識(shí)別等常見的圖像處理庫歷史悠久，功能強(qiáng)大，被認(rèn)為是Python官方圖像處理庫。PIL（PythonImagingLibrary）Pillow是PIL的一個(gè)派生分支，發(fā)展成比PIL本身更具活力的圖像處理庫。將其封裝成Python的庫（pip即可安裝），且支持Python2.x和Python3.x。能在所有主要操作系統(tǒng)上運(yùn)行，提供基本圖像處理功能，比如圖像縮放，裁剪，貼圖，模糊

包括點(diǎn)操作，過濾以及顏色空間轉(zhuǎn)換。很多時(shí)候需要配合Numpy庫使用。常見的圖像處理庫NumPy（NumericalPython）Python語言的一個(gè)開源擴(kuò)展核心庫，運(yùn)行速度快，支持?jǐn)?shù)組結(jié)構(gòu)，提供大量數(shù)學(xué)函數(shù)庫進(jìn)行高維數(shù)組與矩陣運(yùn)算。在計(jì)算機(jī)中圖像表示為點(diǎn)像素的標(biāo)準(zhǔn)NumPy數(shù)組，使用NumPy操作修改圖像像素值。通常與SciPy（ScientificPython）和Matplotlib（繪圖庫）一起使用，用于替代MatLab。。常見的圖像處理庫SciPyPython的另一個(gè)核心數(shù)據(jù)科學(xué)模塊（如同NumPy），可用于基本的圖像處理和處理任務(wù)。以NumPy為基礎(chǔ)，在子模塊scipy.ndimage中提供在n維NumPy數(shù)組上運(yùn)行的函數(shù)，大大擴(kuò)展了后者的運(yùn)算能力。常見的圖像處理庫skimage（scikit-imageSciKit）

Python中圖像處理的常用庫之一，由scipy社區(qū)開發(fā)和維護(hù)，對scipy.ndimage進(jìn)行擴(kuò)展，提供更多的圖像處理功能，實(shí)現(xiàn)用于編寫研究、教育和行業(yè)應(yīng)用的算法和實(shí)用程序。skimage對scipy.ndimage進(jìn)行了功能擴(kuò)展，由多個(gè)子模塊組成，圖像數(shù)據(jù)由NumPy的多維數(shù)組表示，類似與MATLAB軟件，可提供圖像處理絕大部分功能。常見的圖像處理庫OpenCV-Python計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域使用最廣泛的開源庫之一，采用C/C++語言，可運(yùn)行在Linux/Windows/Mac等系統(tǒng)上，并提供Java、Python、MATLAB等接口；擁有豐富的常用圖像處理函數(shù)，使得圖像處理和圖像分析更加便利，廣泛應(yīng)用于學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的圖像識(shí)別、運(yùn)動(dòng)跟蹤、機(jī)器視覺等領(lǐng)域。OpenCV-Python是OpenCV的PythonAPI，運(yùn)行速度快，容易編程和部署，成為執(zhí)行計(jì)算密集型計(jì)算機(jī)視覺任務(wù)的絕佳選擇。SimpleCV也是用于構(gòu)建計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用程序的開源