第一章 數(shù)字圖像處理課件

數(shù)字圖像處理劉坤良candd第一章數(shù)字圖像處理第一章數(shù)字圖像處理主要教材（講義）

圖像處理和分析教程章毓晉

人民郵電出版社2009.11

數(shù)字圖像處理與分析楊帆北京航空航天大學(xué)出版社2007.10參考書(shū)數(shù)字圖像處理[美]Kennetstleman著朱志剛譯電子工業(yè)出版社2002.2

第一章數(shù)字圖像處理第一章數(shù)字圖像處理1.1.1圖象的定義用各種觀測(cè)系統(tǒng)以不同形式和手段觀測(cè)客觀世界而獲得的，可以直接或間接作用于人眼并進(jìn)而產(chǎn)生視知覺(jué)的實(shí)體。1.1.2圖像的類別物體圖像數(shù)學(xué)函數(shù)不可見(jiàn)的物理圖像可見(jiàn)的圖像光圖像照片、圖與畫(huà)第一章數(shù)字圖像處理可見(jiàn)光成像和不可見(jiàn)光成像

400nm700nm紫外光紅外光546.1nm435.8nm780nm單波段、多波段和超波段圖像第一章數(shù)字圖像處理模擬圖像和數(shù)字圖像

1)模擬圖像模擬圖像可用連續(xù)函數(shù)來(lái)描述。

其特點(diǎn)：光照位置和光照強(qiáng)度均為連續(xù)變化的。2)數(shù)字圖像(離散化了的圖像)

可用矩陣或數(shù)組來(lái)描述像素或像元的屬性：空間位置和灰度。第一章數(shù)字圖像處理第一章數(shù)字圖像處理1.1.3圖像處理的概念

圖像處理

模擬圖像處理數(shù)字圖像處理第一章數(shù)字圖像處理1.2數(shù)字圖像處理學(xué)的內(nèi)容和與其它相關(guān)學(xué)科的關(guān)系

1.2.1圖像處理的內(nèi)容

它是研究圖像的獲取、傳輸、存儲(chǔ)，變換、顯示、理解與綜合利用的一門(mén)嶄新學(xué)科。根據(jù)抽象程度不同可分為三個(gè)層次：狹義圖像處理、圖像分析和圖像理解。。

第一章數(shù)字圖像處理具體而言，數(shù)字圖像處理的內(nèi)容包括：?

圖像的數(shù)字化

?

圖像變換圖像變換目的在于：處理問(wèn)題簡(jiǎn)化、有利于特征提取、加強(qiáng)對(duì)圖像信息的理解。圖像變換算法很多。

如何由一幅模擬圖像獲取一幅滿足需求的數(shù)字圖像，使圖像便于計(jì)算機(jī)處理、分析。第一章數(shù)字圖像處理?圖像增強(qiáng)

?

圖像的恢復(fù)與重建

介紹各種增強(qiáng)方法及其應(yīng)用。增強(qiáng)圖像的有用信息，消弱噪聲的干擾。

把退化、模糊了的圖像復(fù)原.包括圖像輻射校正和幾何校正等內(nèi)容。由斷層掃描重建二、三維圖像。第一章數(shù)字圖像處理?

圖像編碼簡(jiǎn)化圖像的表示，壓縮圖像的數(shù)據(jù)，便于存儲(chǔ)和傳輸。

256K21k?

圖像分割圖像分割是指將一幅圖像劃分為互不重疊的區(qū)域的處理。第一章數(shù)字圖像處理?

二值圖像處理與形狀分析包括二值圖像的幾何概念、二值圖像連接成分的各種變形算法和二值圖像特征提取與分析的各種方法。檢測(cè)或去掉小成分骨架提取邊界提取第一章數(shù)字圖像處理?

紋理分析

主要包括影像紋理的概念、特征提取與分析的一些方法與應(yīng)用。?

圖像識(shí)別對(duì)圖像中的不同對(duì)象進(jìn)行分類、描述和解譯。第一章數(shù)字圖像處理1.2.2與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系

它與模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等學(xué)科既相互聯(lián)系又相互區(qū)別。第一章數(shù)字圖像處理第1章1.3 圖像表示和顯示

圖像和像素 一幅圖像一般可以用一個(gè)2-D函數(shù)f(x,y)來(lái)表示（計(jì)算機(jī)中為一個(gè)2-D數(shù)組）第一章數(shù)字圖像處理第1章1.3 圖像表示和顯示

圖像和像素 一幅圖像可分解為許多個(gè)單元。每個(gè)基本單元叫做圖像元素，簡(jiǎn)稱像素(pixel)第一章數(shù)字圖像處理第1章1.3 圖像表示和顯示

圖像顯示 將圖像數(shù)據(jù)以2-D圖形式（亮度模式的空間排列，在空間(x,y)處顯示對(duì)應(yīng)f的亮度）展示出來(lái) 可以顯示圖像的設(shè)備有許多種 電視顯示器 陰極射線管（CRT） 各種打印設(shè)備第一章數(shù)字圖像處理第1章1.3 圖像表示和顯示

圖像顯示 半調(diào)輸出 將一個(gè)區(qū)域分成3

3個(gè)單元以輸出10種不同的灰度第一章數(shù)字圖像處理第1章1.3 圖像表示和顯示

圖像顯示

抖動(dòng)技術(shù) 通過(guò)調(diào)節(jié)或變動(dòng)圖像的幅度值來(lái)改善量化過(guò)粗圖像的顯示質(zhì)量第一章數(shù)字圖像處理

數(shù)字圖像根據(jù)灰度級(jí)數(shù)的差異可分為：黑白圖像、灰度圖像和彩色圖像。黑白圖像

圖像的每個(gè)像素只能是黑或白，沒(méi)有中間的過(guò)渡，故又稱為二值圖像。二值圖像的像素值為0或1。例如第一章數(shù)字圖像處理第一章數(shù)字圖像處理灰度圖像

灰度圖像是指灰度級(jí)數(shù)大于2的圖像。但它不包含彩色信息。彩色圖像

彩色圖像是指每個(gè)像素由R、G、B分量構(gòu)成的圖像，其中R、B、G是由不同的灰度級(jí)來(lái)描述。第一章數(shù)字圖像處理第一章數(shù)字圖像處理圖像的質(zhì)量1.平均亮度

2.對(duì)比度

是指一幅圖象中灰度反差的大小。

對(duì)比度=最大亮度/最小亮度第一章數(shù)字圖像處理第一章數(shù)字圖像處理3.清晰度由圖像邊緣灰度變化的速度來(lái)描述。4.分解力或分辨率第一章數(shù)字圖像處理第一章數(shù)字圖像處理

數(shù)字圖像處理系統(tǒng)由硬件和軟件組成。采集顯示存儲(chǔ)通信主機(jī)圖像處理軟件

第一章數(shù)字圖像處理第1章1.4 圖像存儲(chǔ)與格式

圖像存儲(chǔ)器件用于圖像處理和分析的數(shù)字存儲(chǔ)器可分為3類

(1)處理和分析過(guò)程中使用的快速存儲(chǔ)器

(2)用于比較快地重新調(diào)用的在線或聯(lián)機(jī)存 儲(chǔ)器

(3)不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)庫(kù)（檔案庫(kù)）存儲(chǔ)器第一章數(shù)字圖像處理第1章1.4 圖像存儲(chǔ)與格式

圖像文件格式 一種是矢量形式，另一種是光柵形式

(1)

BMP格式

(2)

GIF格式

(3)

TIFF格式

(4)

JPEG格式第一章數(shù)字圖像處理1.5.1數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)?精度高對(duì)于一幅圖像而言，數(shù)字化時(shí)不管是用4比特、8比特還是其它比特表示，只需改變計(jì)算機(jī)中程序的參數(shù)，處理方法不變。所以從原理上講不管對(duì)多高精度的數(shù)字圖像進(jìn)行處理都是可能的。而在模擬圖像處理中，要想使精度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，就必須對(duì)裝置進(jìn)行大幅度改進(jìn)。?再現(xiàn)性好不管是什么數(shù)字圖像，均用數(shù)組或數(shù)組集合表示。在傳送和復(fù)制圖像時(shí)，只在計(jì)算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行處理，這樣數(shù)據(jù)就不會(huì)丟失或遭破壞，保持了完好的再現(xiàn)性。而在模擬圖像處理過(guò)程中，就會(huì)因?yàn)楦鞣N干擾因素而無(wú)法保持圖像的再現(xiàn)性。1.5數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)及其應(yīng)用

第一章數(shù)字圖像處理?通用性、靈活性強(qiáng)對(duì)可見(jiàn)圖像和不可見(jiàn)光圖像（如X光圖像、熱紅外圖像和超聲波圖像等），盡管這些圖像生成體系中的設(shè)備規(guī)模和精度各不相同，但當(dāng)把這些圖像數(shù)字化后，對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，都可同樣進(jìn)行處理，這就是數(shù)字處理圖像的通用性。另外，改變處理圖像的計(jì)算機(jī)程序，可對(duì)圖像進(jìn)行各種各樣的處理，如上下滾動(dòng)、漫游、拼接、合成、變換、放大、縮小和各種邏輯運(yùn)算等，所以靈活性很高。

1.5.2數(shù)字圖像處理的應(yīng)用數(shù)字處理圖像在生物醫(yī)學(xué)、遙感、工業(yè)、軍事、通信、公安等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。第一章數(shù)字圖像處理生物醫(yī)學(xué)：利用電磁波譜成像分析系統(tǒng)診斷病情。如顯微鏡圖像分析，DNA成像分析等；第一章數(shù)字圖像處理CT及核磁共振、超聲波、X射線成像分析等。如三維測(cè)量可視化軟件系統(tǒng)可對(duì)各類醫(yī)學(xué)斷層圖像進(jìn)行分析處理，提供診斷依據(jù)。第一章數(shù)字圖像處理遙感：農(nóng)、林等資源的調(diào)查，農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)，自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)，地勢(shì)、地貌測(cè)繪以及地質(zhì)構(gòu)造解譯、找礦，環(huán)境污染檢測(cè)等等。

第一章數(shù)字圖像處理RSApplicationinMonitoringtheChangesofLanduse(1)第一章數(shù)字圖像處理RSApplicationinMonitoringtheChangesofLanduse(2)第一章數(shù)字圖像處理第一章數(shù)字圖像處理第一章數(shù)字圖像處理1998年長(zhǎng)江（枝城-岳陽(yáng)）洪澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)第一章數(shù)字圖像處理第一章數(shù)字圖像處理工業(yè)生產(chǎn)：無(wú)損探傷，石油勘探，生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化（識(shí)別零件，裝配質(zhì)量檢查），工業(yè)機(jī)器人研制等。軍事：航空及衛(wèi)星偵察照片的測(cè)繪、判讀，雷達(dá)、聲納圖像處理，導(dǎo)彈制導(dǎo)，軍事仿真等。第一章數(shù)字圖像處理在軍事方面制作電子沙盤(pán)Landscape電子沙盤(pán)第一章數(shù)字圖像處理通信：圖像傳真，數(shù)字電視、網(wǎng)絡(luò)可視聊天、可視電話網(wǎng)頁(yè)動(dòng)畫(huà)等。

第一章數(shù)字圖像處理獨(dú)特的ExactTime