第一章 數(shù)字圖像處理概論

第一章數(shù)字圖像處理概論第一頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四主要內(nèi)容1.1數(shù)字圖像處理的概念1.2目的和主要內(nèi)容1.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成1.4相關(guān)學(xué)科與領(lǐng)域1.5發(fā)展和應(yīng)用1.6最新動(dòng)向是什么？有什么？什么用？第二頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.1數(shù)字圖像處理的概念圖像圖像是對(duì)客觀存在對(duì)象的一種相似性的、生動(dòng)性的描述或?qū)懻妫粓D像的類型人眼視覺(jué)特點(diǎn)可見(jiàn)圖像、不可見(jiàn)圖像波段單波段、多波段、超波段第三頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四圖像的類型圖像空間坐標(biāo)和明暗的連續(xù)性模擬圖像空間坐標(biāo)和明暗程度都是連續(xù)變化的、計(jì)算機(jī)無(wú)法直接處理的圖像數(shù)字圖像空間坐標(biāo)和灰度均不連續(xù)的、用離散的數(shù)字（一般整數(shù)）表示的圖像（計(jì)算機(jī)能處理）第四頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四數(shù)字圖像是圖像的數(shù)字表示，像素是其最小的單位。第五頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四數(shù)字圖像在計(jì)算機(jī)中，圖像被分割成像素，各像素的灰度值用整數(shù)表示；一幅M×N個(gè)像素的數(shù)字圖像，其像素灰度值可以用M行、N列的矩陣G表示；第六頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四數(shù)字圖像處理圖像處理對(duì)圖像進(jìn)行一系列的操作以達(dá)到預(yù)期目的的技術(shù)稱為圖像處理。模擬圖像處理數(shù)字圖像處理（DigitalImageProcessing）利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行系列操作，從而獲得某種預(yù)期的結(jié)果的技術(shù)（計(jì)算機(jī)圖像處理）第七頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)（1）處理精度高，再現(xiàn)性好。（2）易于控制處理效果。（3）處理的多樣性。（4）圖像數(shù)據(jù)量龐大。（5）處理費(fèi)時(shí)。（6）圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng)。第八頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.2數(shù)字圖像處理的目的和主要研究?jī)?nèi)容目的提高圖像的視感質(zhì)量，以達(dá)到賞心悅目的目的去除圖像中的噪聲；改變圖像的亮度、顏色；增強(qiáng)圖像中的某些成份、抑制某些成份；對(duì)圖像進(jìn)行幾何變換等，達(dá)到藝術(shù)效果；提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)的預(yù)處理對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、編碼和壓縮，以便于圖像的存儲(chǔ)和傳輸?shù)诰彭?yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.2主要研究?jī)?nèi)容（1）圖像的數(shù)字化如何將一幅光學(xué)圖像表示成一組數(shù)字，既不失真又便于計(jì)算機(jī)分析處理主要包括的是圖像的采樣與量化第十頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四（2*）

圖像的增強(qiáng)加強(qiáng)圖像的有用信息，消弱干擾和噪聲第十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四（3）圖像的恢復(fù)把退化、模糊了的圖像復(fù)原。模糊的原因有許多種，最常見(jiàn)的有運(yùn)動(dòng)模糊，散焦模糊等第十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四（4*）圖像的編碼簡(jiǎn)化圖像的表示，壓縮表示圖像的數(shù)據(jù)，以便于存儲(chǔ)和傳輸。（5）圖像的重建由二維圖像重建三維圖像（如CT）（6）圖像的分析對(duì)圖像中的不同對(duì)象進(jìn)行分割、分類、識(shí)別和描述、解釋。第十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四（7）圖像分割與特征提取圖像分割是指將一幅圖像的區(qū)域根據(jù)分析對(duì)象進(jìn)行分割。圖像的特征提取包括了形狀特征、紋理特征、顏色特征等。第十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四（8）圖像隱藏是指媒體信息的相互隱藏。數(shù)字水印圖像的信息偽裝第十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四（9）圖像通信圖像信息源信源編碼信道編碼調(diào)制器信道解調(diào)器信道解碼信源解碼顯示器噪聲第十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成對(duì)象物光光源攝像單元A/D轉(zhuǎn)換單元圖像存儲(chǔ)單元計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)概要第十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四數(shù)字圖像處理系統(tǒng)構(gòu)成示意圖第十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四輸入及數(shù)字化設(shè)備電荷耦合器件CCD電視攝像機(jī)、掃描儀、數(shù)碼照相機(jī)遙感圖像獲取設(shè)備光學(xué)攝影設(shè)備紅外攝影設(shè)備微波設(shè)備圖像輸入卡（采集卡）圖像存儲(chǔ)器單元、顯示查找表（LUT）單元、CCD攝像頭接口(A/D)、監(jiān)視器接口(D/A)和PC機(jī)總線接口單元第十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四輸出與顯示設(shè)備顯示器繪圖儀激光打印機(jī)噴墨打印機(jī)圖象拷貝機(jī)圖像處理軟件VC開(kāi)發(fā)第二十頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.4圖像工程與相關(guān)學(xué)科圖像工程的三個(gè)層次第二十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四圖像處理從圖像到圖像圖像分析從圖像到數(shù)據(jù)圖像理解從圖像到解釋第二十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四本課程的任務(wù)和目標(biāo)：重點(diǎn)為圖像處理，并學(xué)習(xí)圖像分析的基本理論和方法。第二十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四圖像工程與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系第二十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.5數(shù)字圖象處理的發(fā)展概況和應(yīng)用發(fā)展概況：（1）二十世紀(jì)二十年代：圖象遠(yuǎn)距離傳輸。（2）二十世紀(jì)五十年代：數(shù)字計(jì)算機(jī)發(fā)展到一定水平，數(shù)字圖象處理引起巨大關(guān)注。（3）1964年：美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室用計(jì)算機(jī)對(duì)“徘徊者二號(hào)”太空船發(fā)回的大批月球照片進(jìn)行處理。數(shù)字圖象處理應(yīng)用從空間研究計(jì)劃擴(kuò)展到生物醫(yī)學(xué)，工業(yè)生產(chǎn)，軍事偵察等領(lǐng)域第二十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四圖象處理最先應(yīng)用于空間探索第二十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四（4）二十世紀(jì)六十年代末：數(shù)字圖象處理較完整的理論體系已形成，成為一門(mén)新興的學(xué)科。（5）二十世紀(jì)六十年代至八十年代：隨著離散數(shù)學(xué)理論的創(chuàng)立和完善，數(shù)字圖象處理理論和方法進(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(lái)：數(shù)字圖象處理向更高級(jí)的方向發(fā)展：實(shí)時(shí)性，智能化，普及化，網(wǎng)絡(luò)化，低成本。第二十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四應(yīng)用領(lǐng)域：通信：圖象傳輸，電視電話等。宇宙探測(cè)：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(cè)，環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)，氣象云圖。生物醫(yī)學(xué)：CT，X射線成象，B超，紅外圖象，顯微圖象。第二十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四工業(yè)生產(chǎn)：產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)，生產(chǎn)過(guò)程控制，CAD，CAM。軍事：軍事目標(biāo)偵察，制導(dǎo)系統(tǒng)，警戒系統(tǒng)，自動(dòng)火器控制，反偽裝等。公安：現(xiàn)場(chǎng)照片，指紋，手跡，印章，人像等處理和鑒別。檔案：過(guò)期的文字、圖片檔案的修復(fù)和處理。機(jī)器人視覺(jué)娛樂(lè)：電影特技，動(dòng)畫(huà)，廣告，MTV等。第二十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四空間探索第三十頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四地球資源勘探第三十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四遙感圖片第三十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四氣象預(yù)報(bào)第三十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四氣象云圖氣象預(yù)報(bào)第三十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四計(jì)算機(jī)合成圖像

第三十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四計(jì)算機(jī)合成圖像

第三十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四廣告設(shè)計(jì)第三十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四動(dòng)畫(huà)

第三十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)第三十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四Wallpaper第四十頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四娛樂(lè)第四十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四軍事應(yīng)用目標(biāo)跟蹤第四十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四軍事應(yīng)用隱形飛機(jī)、定位轟炸第四十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四軍事應(yīng)用第四十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四軍事應(yīng)用第四十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.6數(shù)字圖像處理的發(fā)展動(dòng)向提高精度，提高處理速度加強(qiáng)軟件研究，開(kāi)發(fā)新方法加強(qiáng)邊緣學(xué)科的研究工作加強(qiáng)理論研究圖像處理領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題第四十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，編輯于2023年，星期四參考文獻(xiàn)KennethR.Castleman,DigitalImageProcessing，清華大學(xué)出版社，1998。

“MATLAB6.X圖像處理”（孫兆林，清華大學(xué)出版社，2002）。（實(shí)驗(yàn)教材）R.C.岡薩雷斯等，《數(shù)字圖像處理》，電子工業(yè)出版