數(shù)字圖像處理封筠

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數(shù)字圖像處理DigitalImageProcessing主講人：封筠

石家莊鐵道學(xué)院計算機(jī)系1精選ppt參考教材章毓晉.圖象工程上冊：圖象處理和分析基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，1999.3阮秋琦.數(shù)字圖像處理學(xué).北京:電子工業(yè)出版社,2001.1姚敏.數(shù)字圖像處理.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006容觀澳.計算機(jī)圖像處理.北京:清華大學(xué)出版社,2000霍宏濤.數(shù)字圖像處理,北京:北京理工大學(xué)出版社,2002KennethR.Castleman.DigitalImageProcessing.PrenticeHall&清華大學(xué)出版社,1998(朱志剛譯)RafaelC.Gonzalez,RichardE.Woods.DigitalImageProcessing.北京:電子工業(yè)版,20022精選ppt主要中文期刊中國圖象圖形學(xué)報模式識別與人工智能計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報計算機(jī)學(xué)報電子學(xué)報電子科學(xué)學(xué)刊自動化學(xué)報中文信息學(xué)報通信學(xué)報遙感學(xué)報紅外與毫米波學(xué)報中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報3精選ppt主要英文期刊IEEETransactiononImageProcessing(IEEE-IP)IEEETransactiononPatternAnalysisandMachineIntelligence(IEEE-PAMI)IEEETransactiononMultimedia(IEEE-M)IEEETransactiononSignalProcessing(IEEE-SP)IEEETransactiononSignalProcessingLetters(IEEE-SPL)IEEETransactiononSystems,Man,andCybernetics(IEEE-SMC)ImageandVisionComputing(IVC)ComputerVisionandImageUnderstanding(CVIU)GraphicalModelsandImageProcessing(GMIP)PatternRecognition(PR)PatternRecognitionLetters(PRL)CommunicationoftheACM(CACM)4精選ppt重要國際會議InternationalConferenceonImageProcessing(ICIP)InternationalConferenceonComputerAnalysisofImagesandPatterns(CAIP)IEEEConferenceonComputerVisionandPatternRecognition(CVPR)InternationalConferenceonComputerVision(ICCV)InternationalConferenceonPatternRecognition(ICPR)InternationalConferenceonSignalProcessing(ICSP)EuropeanSignalProcessingConference(ESPC)SPIEConferences5精選ppt主要網(wǎng)站中國圖像圖形網(wǎng)

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6精選ppt要求與考試Examination:平時成績+實(shí)驗(yàn)報告+期末考試

總學(xué)時:20+12Requirements:a.有興趣!

Achallengeforyouandmeb.在講述過程中，若有疑問，請不要猶豫!

PleaseBeActive!7精選ppt1.1圖像和圖像處理1.2圖像技術(shù)和圖像工程1.3圖像處理系統(tǒng)構(gòu)成1.4圖像處理應(yīng)用與展望1.5本課程學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容第1章緒論(Introduction)8精選ppt1.1圖像和圖像處理百聞不如一見Onepicture(image)isworthmorethantenthousandwords. ------animportantmedia人類通過眼、耳、鼻、舌、身接受信息，感知世界。約有75%的信息是通過視覺系統(tǒng)獲取的。9精選ppt1.1圖像和圖像處理圖像“圖”——物體透射或反射光的分布（圖像場），是客觀存在；“像”——人（的視覺系統(tǒng)）對（接收在大腦中形成的）圖的印象或認(rèn)識，是人的感覺；圖像——圖像是圖和像的有機(jī)結(jié)合，既反映物體的客觀存在，又體現(xiàn)人的心理因素；圖像是對客觀存在物體的一種相似性的生動模仿或描述。10精選ppt可見光成像和不可見光成像400nm700nm紫外光紅外光546.1nm435.8nm780nm單波段、多波段和超波段圖像11精選ppt1.1圖像和圖像處理圖像表示數(shù)學(xué)表示一幅圖像所包含的信息首先表現(xiàn)為光的強(qiáng)度（Intensity），即一幅圖像可看成是空間各個坐標(biāo)點(diǎn)上的光強(qiáng)度集合。其一般數(shù)學(xué)表達(dá)式為：I=f(x，y，z，λ，t)它可代表一幅運(yùn)動的(t)、彩色/多光譜(λ)、立體(x,y,z)圖像。其中1.靜止圖像：I=f（x，y，z，λ）2.黑白圖像：I=f（x，y，z，t）3.平面圖像：I=f（x，y，λ，t）運(yùn)動圖像可用（靜止）圖像序列表示，彩色圖像可分解成三基色圖像，三維圖像可由二維重建。因此本課程主要研究靜止、平面、黑白圖像，即I=f(x，y)12精選ppt1.1圖像和圖像處理圖像表示圖像特點(diǎn)I=f(x，y)1.空間有界：2.亮度（點(diǎn)亮度）有限：因?yàn)槿说囊曇坝邢?，所以人看到的平面圖像是一個二元、有界、非負(fù)的連續(xù)（指模擬光學(xué)圖像）函數(shù)，故是解析的，其具有良好的可分析特性：可微→可積→有可逆的FT→可進(jìn)行變換處理13精選ppt1.1圖像和圖像處理圖像表示計算機(jī)中數(shù)字圖像的表示I=f(m，n)是I=f(x，y)模擬光學(xué)圖像的數(shù)字化結(jié)果。在計算機(jī)中可用矩陣表示，其中0≤m≤M-1，0≤n≤N-1，f(m,n)稱為圖像元素，簡稱像素（Pixel），其取值稱為灰度（Gray）,一幅圖像的灰度種類稱為灰度級（Graylevel）。14精選ppt1.1圖像和圖像處理圖像質(zhì)量

---層次、對比度、清晰度灰度：表示像素明暗程度的整數(shù)量層次：表示灰度級的數(shù)量256個層次的圖像64個層次的圖像16個層次的圖像15精選ppt1.1圖像和圖像處理圖像質(zhì)量

---層次、對比度、清晰度對比度：指一幅圖像中灰度反差的大小對比度=最大亮度/最小亮度16精選ppt1.1圖像和圖像處理圖像質(zhì)量與清晰度相關(guān)的主要因素亮度、對比度、主題內(nèi)容的大小、細(xì)微層次、顏色飽和度17精選ppt1.1圖像和圖像處理圖像質(zhì)量18精選ppt1.1圖像和圖像處理圖像質(zhì)量19精選ppt1.1圖像和圖像處理圖像處理概念——對圖像信息進(jìn)行加工（處理）和分析，以滿足①人的視覺、心理需要；②實(shí)際應(yīng)用或某種目的（如機(jī)器識別）的要求。分類（1）模擬處理（光學(xué)處理）：光學(xué)透鏡處理、光學(xué)照相等。優(yōu)：實(shí)時處理，速度快；缺：精度低，靈活度差，難有判斷功能。（2）數(shù)字（計算機(jī)）處理：用數(shù)字計算機(jī)處理。優(yōu)：精度高、內(nèi)容豐富、方法易變、靈活度高；缺：處理速度較慢。（3）光電結(jié)合處理：用光學(xué)方法處理運(yùn)算量巨大的頻譜變換等，而用計算機(jī)對其頻譜進(jìn)行處理分析。這是一個值得注意的研究方向，隨著集成光學(xué)的發(fā)展，在光學(xué)計算機(jī)出現(xiàn)以后，圖像處理技術(shù)會出現(xiàn)全新的巨大突破。20精選ppt1.1圖像和圖像處理圖像處理技術(shù)發(fā)展概況（1）二十世紀(jì)二十年代：圖像遠(yuǎn)距離傳輸。（2）二十世紀(jì)五十年代：數(shù)字計算機(jī)發(fā)展到一定水平，數(shù)字圖像處理引起巨大關(guān)注。（3）1964年：美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室用計算機(jī)對“徘徊者七號”太空船發(fā)回的大批月球照片進(jìn)行處理。數(shù)字圖像處理應(yīng)用從空間研究計劃擴(kuò)展到生物醫(yī)學(xué)，工業(yè)生產(chǎn)，軍事偵察等領(lǐng)域。（4）二十世紀(jì)六十年代末：數(shù)字圖像處理較完整的理論體系已形成，成為一門新興的學(xué)科。（5）二十世紀(jì)六十年代至八十年代：數(shù)字圖像處理理論和方法進(jìn)一步完善，應(yīng)用范圍更加廣泛。（6）二十世紀(jì)八十年代以來：數(shù)字圖像處理向更高級的方向發(fā)展：實(shí)時性，智能化，普及化，網(wǎng)絡(luò)化，低成本。21精選ppt圖像處理最先應(yīng)用于空間探索22精選ppt1.1圖像和圖像處理圖像處理承襲的技術(shù)與理論信號處理學(xué)圖形學(xué)色彩學(xué)獨(dú)有技術(shù)23精選ppt1.1圖像和圖像處理圖像處理技術(shù)有很強(qiáng)的綜合性圖像處理理論是把信號處理理論由一維推廣到二維。圖像信息理論屬于信息論科學(xué)的一個分支，是在通訊理論研究中發(fā)展起來的，二者比較如下：24精選ppt1.2圖像技術(shù)和圖像工程圖像工程圖像工程三層次示意圖（根據(jù)抽象程度和研究方法等的不同）圖像技術(shù)在廣義上是各種與圖像有關(guān)的技術(shù)的總稱，目前主要指數(shù)字（計算機(jī)）圖像技術(shù)，包括圖像處理、圖像分析和圖像理解三個層次。把這三個層次綜合集成在一個整體框架上進(jìn)行，這個框架就是圖像工程。25精選ppt1.2圖像技術(shù)和圖像工程圖像處理---強(qiáng)調(diào)圖像間變換廣義——泛指各種圖像技術(shù)；狹義——對圖像進(jìn)行各種加工（處理），達(dá)到：①改善人的視覺效果②為自動識別打基礎(chǔ)③壓縮編碼包括數(shù)字圖像的獲取圖像的存儲和顯示圖像變換圖像增強(qiáng)圖像復(fù)原圖像壓縮編碼26精選ppt1.2圖像技術(shù)和圖像工程圖像分析---圖像到數(shù)據(jù)過程

對圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行檢測和測量，以獲得它們的客觀信息，從而建立對圖像的描述。如醫(yī)學(xué)腫瘤存在和尺寸的檢測。邊緣檢測，圖像分割目標(biāo)表達(dá)，描述和測量目標(biāo)形狀、紋理、空間、運(yùn)動等的分析目標(biāo)識別、分類和提取27精選ppt1.2圖像技術(shù)和圖像工程圖像理解---數(shù)據(jù)到人過程重點(diǎn)是在圖像分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究圖像中各目標(biāo)的性質(zhì)和它們間的相互關(guān)系，并得出對圖像內(nèi)容含義的理解以及對原來客觀場景的理解，從而指導(dǎo)和規(guī)劃行動（比如機(jī)器人視覺、機(jī)器人足球賽等）。立體圖像匹配3-D建模，客觀場景恢復(fù)圖像解釋、推理28精選ppt1.2圖像技術(shù)和圖像工程圖像工程圖像工程與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系和區(qū)別

圖像工程是一門系統(tǒng)地研究各種圖像理論、技術(shù)和應(yīng)用的新交叉學(xué)科。29精選ppt1.3圖像處理系統(tǒng)構(gòu)成圖像處理系統(tǒng)示意圖30精選ppt1.3圖像處理系統(tǒng)構(gòu)成圖像采集（數(shù)字化）掃描儀數(shù)碼照相機(jī)數(shù)碼攝像機(jī)攝像頭+圖像采集卡合成孔徑雷達(dá)(SAR)多光譜像機(jī)紅外攝像儀CT(ComputationalTomography)31精選ppt1.3圖像處理系統(tǒng)構(gòu)成圖像輸出顯示器打印機(jī)繪圖儀數(shù)字印刷機(jī)圖像處理計算機(jī)（工作站）硬件軟件32精選ppt1.3圖像處理系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字圖像存儲常用數(shù)字圖像文件格式BMP:BitMapTIFF:TaggedImageFileFormatGIF:GraphicsInterchageFormatPNG:PortableNetworkGraphicsJFIF:JPEGFileInterchangeFormatJP2:JPEG2000FileFormat33精選ppt1.4圖像處理應(yīng)用與展望數(shù)字圖像處理的應(yīng)用通信：圖像傳輸，電視電話，HDTV等。宇宙探測：星體圖片處理。遙感：地形、地質(zhì)、礦藏探查，森林、水利、海洋、農(nóng)業(yè)等資源調(diào)查，自然災(zāi)害預(yù)測，環(huán)境污染的監(jiān)測，氣象云圖。生物醫(yī)學(xué)：CT，MRI，PET，SPECT，DSA，X射線成像，B超，紅外圖像，顯微圖像，細(xì)胞分析，染色體分類。工業(yè)生產(chǎn)：產(chǎn)品質(zhì)量檢測，生產(chǎn)過程控制，無損探傷，機(jī)器人視覺，CAD，CAM。軍事：軍事目標(biāo)偵察，制導(dǎo)系統(tǒng)，警戒系統(tǒng)，自動火器控制，反偽裝等。34精選ppt1.4圖像處理應(yīng)用與展望數(shù)字圖像處理的應(yīng)用公安：現(xiàn)場照片，指紋，手跡，印章，人像等處理和鑒別。檔案：過期的文字、圖片檔案的修復(fù)和處理。如考古中珍貴文物圖片、名畫、壁畫的輔助恢復(fù)。機(jī)器人視覺娛樂：電影特技，動畫，廣告，MTV等。信息安全：信息隱藏與數(shù)字水印等；圖像檢索：基于內(nèi)容的圖像檢測、識別與檢索。目前趨勢表明，數(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)用呈現(xiàn)爆炸式增長，將持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)入相當(dāng)長的階段。35精選ppt通信領(lǐng)域36精選ppt空間探索37精選ppt地球資源勘探38精選ppt遙感圖片39精選ppt40精選ppt41精選ppt氣象云圖氣象預(yù)報42精選ppt43精選ppt44精選ppt紅外圖像45精選ppt軍事應(yīng)用目標(biāo)跟蹤46精選ppt軍事應(yīng)用隱形飛機(jī)、定位轟炸47精選ppt

指紋識別48精選ppt交通監(jiān)控自動駕駛49精選ppt計算機(jī)合成圖像

50精選ppt廣告設(shè)計51精選ppt1.4圖像處理應(yīng)用與展望在進(jìn)一步提高精度的同時著重解決處理速度問題。如在航天遙感、氣象云圖處理方面，巨大的數(shù)據(jù)量和處理速度仍然是主要矛盾之一。加強(qiáng)軟件研究、開發(fā)新的處理方法，特別要