數(shù)字圖像處理-基礎(chǔ)

數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)什么是圖像？圖像是物體在平面坐標(biāo)上的直觀再現(xiàn)，是其所表示物體的信息的直接描述和概況表示。什么是數(shù)字圖像？像素組成的二維或三維排列，可以用矩陣表示。數(shù)字化像素7667522572277667用二維矩陣表示灰度信息數(shù)字化對(duì)于單色（灰度）圖像而言，每個(gè)像素的亮度用一個(gè)數(shù)值來表示，通常數(shù)值范圍在0到255之間，0表示黑、255表示白，其它值表示處于黑白之間的灰度。彩色圖像可以用紅、綠、藍(lán)三元組的二維矩陣來表示。通常三元組的每個(gè)數(shù)值也是在0到255之間，0表示相應(yīng)的基色在該像素中沒有，而255則代表相應(yīng)的基色在該像素中取得最大值。數(shù)字圖像的類型二值圖像

灰度值只有0和1兩個(gè)的圖像。0代表黑色。1代表白色?；叶葓D像

一般指具有256級(jí)灰度值的圖像。數(shù)據(jù)類型一般為8位無符號(hào)整數(shù)。0代表黑色，255表示白色。其它表示從黑到白的過渡色。數(shù)字圖像的類型索引圖像

包括存放圖像數(shù)據(jù)的二維矩陣，還包括一個(gè)顏色索引矩陣（MAP）。兩個(gè)矩陣建立映射關(guān)系。RGB彩色圖像

稱為真彩色圖像。由R、G、B來表示每個(gè)像素的顏色。顏色值直接存放在矩陣中，無需索引。即數(shù)字圖像處理的目的目的一：人類理解和分析。圖像在傳輸過程后的更好復(fù)原空間應(yīng)用：圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原醫(yī)學(xué)圖像……作用：通過圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原等技術(shù)，增強(qiáng)或復(fù)原模糊或損毀的圖像。數(shù)字圖像處理的目的目的二：機(jī)器識(shí)別自動(dòng)字符識(shí)別人臉識(shí)別指紋識(shí)別，生物特征識(shí)別……數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域傳統(tǒng)領(lǐng)域醫(yī)學(xué)、空間應(yīng)用、地理學(xué)、生物學(xué)、軍事……最新領(lǐng)域數(shù)碼相機(jī)(DC)、數(shù)碼攝像機(jī)(DV)

指紋識(shí)別、人臉識(shí)別、互聯(lián)網(wǎng)、視頻、多媒體等基于內(nèi)容的圖像檢索、視頻檢索、多媒體檢索水印、游戲、電影特技、虛擬現(xiàn)實(shí)、電子商務(wù)等數(shù)字圖像處理的應(yīng)用舉例Gamma射線骨骼掃描PET圖像天鵝星座環(huán)來自反應(yīng)器電子管的伽馬輻射數(shù)字圖像處理的應(yīng)用舉例X射線

（a）胸部X射線圖像（b）主動(dòng)脈造影圖像（c）頭部CT（d）電路板（e）天鵝星座環(huán)數(shù)字圖像處理的應(yīng)用舉例紫外線成像

(1)普通谷物(2)被真菌感染的谷物(3)天鵝星座環(huán)數(shù)字圖像處理的應(yīng)用舉例可見光與紅外波段成像

數(shù)字圖像處理的應(yīng)用舉例利用可見光顯微鏡獲取的圖像(1)紫杉酚250倍(2)膽固醇40倍(3)微處理器60倍(4)鎳氫化物薄片600倍(5)音像CD表面1750倍(6)有機(jī)超導(dǎo)450倍數(shù)字圖像處理的應(yīng)用舉例華盛頓地區(qū)的衛(wèi)星圖像數(shù)字圖像處理的應(yīng)用舉例美洲的紅外衛(wèi)星圖像數(shù)字圖像處理的應(yīng)用舉例利用圖像處理技術(shù)檢測(cè)產(chǎn)品(a)電路板(b)封裝的丸劑(c)瓶子(d)清潔塑料上的氣泡(e)谷物(f)眼部種植體圖像微波段成像（雷達(dá)）不受氣候、光照條件影響，可以穿透云層，通過植被、冰層和極干燥地區(qū)i無線電波成像

(a)膝蓋(b)脊椎磁共振成像(MRI)其他圖像成像方式聲波成像

地震模型橫截面圖像，箭頭指示碳?xì)浠衔飝超聲波成像

(a)胎兒(b)胎兒另一側(cè)(c)甲狀腺(d)肌肉層有損害電子顯微鏡成像

(a)過熱損壞的鎢絲250倍(b)損壞的集成電路2500倍

計(jì)算機(jī)合成(a)和(b)分形圖像(c)和(d)從顯示物體的三維計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生的圖像數(shù)字圖像處理基本內(nèi)容圖像獲取、表示和表現(xiàn)圖像增強(qiáng)圖像增強(qiáng)是對(duì)圖像質(zhì)量在一定意義上的改善。圖像復(fù)原復(fù)原技術(shù)是已知圖像品質(zhì)下降的原因時(shí)，對(duì)圖像進(jìn)行校正。圖像分割把圖像分成區(qū)域的過程就是圖像分割。圖像壓縮彩色圖像處理圖像形態(tài)學(xué)提取圖像的形態(tài)分量圖像處理系統(tǒng)的基本硬件組成主要由三大部分組成圖像數(shù)字化設(shè)備，包括數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、帶照相和/或攝像功能的手機(jī)等。圖像處理設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。圖像輸出設(shè)備，包括打印機(jī)，也可以輸出到Internet上的其它設(shè)備。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

計(jì)算機(jī)圖像輸入卡（采集卡)顯示卡圖像存貯裝置圖像數(shù)字化設(shè)備輸入圖像輸出圖像打印機(jī)繪圖儀圖像處理計(jì)算機(jī)圖像輸出設(shè)備圖像處理軟件系統(tǒng)MATLAB

具有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算和處理功能。具有功能強(qiáng)大的圖像處理工具箱。語言與數(shù)學(xué)語言相近。VisualC++

運(yùn)算速度快，移植性強(qiáng)，適合實(shí)時(shí)處理。

數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)圖像的采樣和量化數(shù)字圖像的表示數(shù)字圖像的質(zhì)量像素間的一些基本關(guān)系鄰域處理方法是圖像增強(qiáng)和復(fù)原過程的核心。圖像的采樣和量化大多數(shù)傳感器的輸出是連續(xù)電壓波形，所獲得的圖像是模擬圖像信息。為了產(chǎn)生一幅數(shù)字圖像，需要把連續(xù)的感知數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式。這包括兩種處理：采樣和量化采樣：圖像空間坐標(biāo)的數(shù)字化量化：圖像函數(shù)值（灰度值）的數(shù)字化什么是像素？數(shù)字圖像由二維的元素組成，每一個(gè)元素具有一個(gè)特定的位置（x,y）和幅值f(x,y),這些元素就稱為像素。圖像采樣空間坐標(biāo)(x,y)的數(shù)字化被稱為圖像采樣。確定水平和垂直方向上的像素個(gè)數(shù)N、M統(tǒng)一的圖像采樣非統(tǒng)一的圖像采樣

在灰度級(jí)變化尖銳的區(qū)域，用細(xì)膩的采樣，在灰度級(jí)比較平滑的區(qū)域，用粗糙的采樣。圖像的量化函數(shù)取值的數(shù)字化被稱為圖像的量化線性量化

圖像亮度值的亮度范圍

稱為灰度級(jí)范圍。若將分成K個(gè)等間距子區(qū)間，則稱為線性量化。

非線性量化

若將灰度范圍分為不等間隔的子區(qū)間，則稱為非線性量化。線性量化

量化過程中，每個(gè)子區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)亮度值，若灰度級(jí)區(qū)間有K個(gè)亮度值對(duì)應(yīng)，稱之為灰度級(jí)K。為了計(jì)算機(jī)處理方便，灰度級(jí)K一般以