數(shù)字圖像處理-計(jì)算機(jī)系主頁(yè)

1、數(shù)字圖象處理與分析劉直芳等，清華大學(xué)出版社蘇豐16/第第1章章 緒論緒論p圖像處理概述圖像處理概述p數(shù)字圖像處理基本特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)數(shù)字圖像處理基本特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)p數(shù)字圖像處理主要研究的內(nèi)容數(shù)字圖像處理主要研究的內(nèi)容p數(shù)字圖像處理的發(fā)展及應(yīng)用數(shù)字圖像處理的發(fā)展及應(yīng)用圖像處理概述圖像處理概述什么是圖像？什么是圖像？“圖圖”是物體是物體投射光或反射投射光或反射光的分布光的分布“像像”是人的視覺(jué)是人的視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)圖的接收在系統(tǒng)對(duì)圖的接收在大腦中形成的印象大腦中形成的印象或認(rèn)識(shí)或認(rèn)識(shí) “圖圖”是客觀存在的是客觀存在的“像像”是人的感覺(jué)是人的感覺(jué)圖像是兩者的結(jié)合圖像是兩者的結(jié)合圖

2、像分類圖像分類圖像圖像數(shù)學(xué)函數(shù)數(shù)學(xué)函數(shù)連續(xù)函數(shù)連續(xù)函數(shù)離散函數(shù)離散函數(shù)可見(jiàn)圖像可見(jiàn)圖像圖片圖片照片照片圖圖畫(huà)畫(huà)不可見(jiàn)物不可見(jiàn)物理圖像理圖像光學(xué)圖像Lena大腦斷層圖像 p彩色圖像RGBp索引色圖像p灰度圖像灰度圖（灰度圖像灰度圖（gray-scale image）按照灰度等級(jí)）按照灰度等級(jí)的數(shù)目來(lái)劃分。一幅標(biāo)準(zhǔn)灰度圖像，如果每個(gè)像素的像素的數(shù)目來(lái)劃分。一幅標(biāo)準(zhǔn)灰度圖像，如果每個(gè)像素的像素值用一個(gè)字節(jié)表示，灰度值級(jí)數(shù)就等于值用一個(gè)字節(jié)表示，灰度值級(jí)數(shù)就等于256級(jí)，每個(gè)像素可級(jí)，每個(gè)像素可以是以是0255之間的任何一個(gè)值，一幅之間的任何一個(gè)值，一幅640480的灰度圖的灰度圖像就需要占據(jù)像就需要

3、占據(jù)300KB的存儲(chǔ)空間。的存儲(chǔ)空間。p二值圖像：只有黑白兩中顏色的圖像稱為單色圖像二值圖像：只有黑白兩中顏色的圖像稱為單色圖像（monochrome image），如下圖所示的標(biāo)準(zhǔn)圖像。圖），如下圖所示的標(biāo)準(zhǔn)圖像。圖中的每個(gè)像素的像素值用中的每個(gè)像素的像素值用1位存儲(chǔ)，它的值只有位存儲(chǔ)，它的值只有“0”或者或者“1”，一幅，一幅640480的單色圖像需要占據(jù)的單色圖像需要占據(jù)37.5 KB的存儲(chǔ)的存儲(chǔ)空間?？臻g。為什么需要圖像處理為什么需要圖像處理為什么進(jìn)行圖像處理？為什么進(jìn)行圖像處理？易于存儲(chǔ)易于存儲(chǔ)和傳輸和傳輸存儲(chǔ)到數(shù)碼相機(jī)，從存儲(chǔ)到數(shù)碼相機(jī)，從火星傳回一幅圖片火星傳回一幅圖片顯示和打顯

4、示和打印需要印需要調(diào)整圖片大調(diào)整圖片大小，色調(diào)等小，色調(diào)等增強(qiáng)和增強(qiáng)和恢復(fù)恢復(fù)如從老的照片中去除如從老的照片中去除痕跡，在痕跡，在X光照片中，光照片中，提高腫瘤的可視性提高腫瘤的可視性提取提取信息信息如從信封上自動(dòng)獲取如從信封上自動(dòng)獲取郵政編碼，從航空影郵政編碼，從航空影像上測(cè)量水的污染性像上測(cè)量水的污染性例子：調(diào)整了亮度和對(duì)比度數(shù)字圖像數(shù)字圖像一個(gè)被采樣一個(gè)被采樣和量化后的和量化后的二維函數(shù)二維函數(shù)采用等距采用等距離矩形網(wǎng)離矩形網(wǎng)格采樣格采樣對(duì)幅度進(jìn)對(duì)幅度進(jìn)行等間隔行等間隔量化量化獲取外界信息視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅獲取外界信息視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)等多種，但絕大部分是來(lái)自視覺(jué)、味覺(jué)等多種

5、，但絕大部分是來(lái)自視覺(jué)所接收的圖像信息，覺(jué)所接收的圖像信息，“百聞不如一見(jiàn)百聞不如一見(jiàn)”圖像處理圖像處理圖像圖像信息信息加工加工滿足視覺(jué)滿足視覺(jué)心理和應(yīng)心理和應(yīng)用要求用要求圖像處理分類圖像處理分類模擬處模擬處理理數(shù)字處數(shù)字處理理包括光學(xué)透鏡包括光學(xué)透鏡處理、照相、處理、照相、廣播電視等廣播電視等優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)速度快，一般速度快，一般是實(shí)時(shí)處理是實(shí)時(shí)處理缺點(diǎn)缺點(diǎn)精度低，抗干精度低，抗干擾性差，靈活擾性差，靈活性差，沒(méi)有對(duì)性差，沒(méi)有對(duì)圖像的理解能圖像的理解能力和非線性處力和非線性處理能力理能力采用數(shù)字計(jì)采用數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字算機(jī)對(duì)數(shù)字化形式的圖化形式的圖像進(jìn)行處理像進(jìn)行處理優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)精度高，處精度高，處理內(nèi)

6、容豐富，理內(nèi)容豐富，處理手段靈處理手段靈活活缺點(diǎn)缺點(diǎn)計(jì)算量大，計(jì)算量大，處理速度處理速度較慢較慢數(shù)字化數(shù)字化將一幅圖像從原來(lái)將一幅圖像從原來(lái)的形式轉(zhuǎn)化為數(shù)字的形式轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式的過(guò)程。形式的過(guò)程。定義定義一個(gè)非破一個(gè)非破壞性的過(guò)壞性的過(guò)程程逆過(guò)程是逆過(guò)程是“顯示顯示”掃描掃描對(duì)一幅圖像內(nèi)給對(duì)一幅圖像內(nèi)給定位置的尋址定位置的尋址把圖像劃分為把圖像劃分為矩形網(wǎng)格，即矩形網(wǎng)格，即光柵光柵掃描的最小單元為像素掃描的最小單元為像素?cái)?shù)字圖像處理的特點(diǎn)p信息量大256x256 黑白圖像 64K byte512x512彩色圖像768K byte25Frame/s 電視圖像 約20Mbyte計(jì)算一下20G的硬盤(pán)

7、能存多長(zhǎng)時(shí)間的電視節(jié)目。p綜合性強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)技術(shù) 廣泛通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、光電技術(shù)、心理學(xué)、生理學(xué) 數(shù)學(xué)、物理p相關(guān)性大相鄰象素之間一般都有相同或接近的灰度 p受人的因素影響大 音樂(lè)家或頭像？數(shù)字圖像處理的優(yōu)點(diǎn)p再現(xiàn)性好 p處理精度高 p適用面寬 p靈活性高 主要研究的內(nèi)容p圖像變換p圖像增強(qiáng)和復(fù)原改善圖像質(zhì)量p圖像壓縮編碼p圖像分割特征p圖像分析和理解數(shù)字圖像處理的應(yīng)用 它從60年代開(kāi)始，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)：美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)對(duì)徘徊者7號(hào)在64年發(fā)回的幾千張?jiān)虑蛘掌?，用?shù)字圖像處理技術(shù)，成功地繪制出月球表面地圖。隨后又對(duì)探測(cè)飛船發(fā)回的照片進(jìn)行了圖像處

8、理，從此開(kāi)始了數(shù)字圖像處理的廣泛應(yīng)用。 p在航天、航空中的應(yīng)用 氣象監(jiān)測(cè)、資源利用，再如農(nóng)作物產(chǎn)量計(jì)算，農(nóng)作物病情防治，山林再如農(nóng)作物產(chǎn)量計(jì)算，農(nóng)作物病情防治，山林防火等防火等p視覺(jué)監(jiān)視、公安視覺(jué)監(jiān)視、公安-軍事自動(dòng)化指揮系統(tǒng) 、案件偵破、指紋識(shí)別，人臉鑒別，以及交通監(jiān)控、事故分析、銀行監(jiān)控 n銀行監(jiān)控，人臉識(shí)別等。銀行監(jiān)控，人臉識(shí)別等。p工業(yè)檢測(cè)與測(cè)量工業(yè)檢測(cè)與測(cè)量-無(wú)損探傷，石油勘探，生產(chǎn)過(guò)程的自無(wú)損探傷，石油勘探，生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化動(dòng)化(識(shí)別零件，裝配，質(zhì)量檢查識(shí)別零件，裝配，質(zhì)量檢查)，工業(yè)機(jī)器人視覺(jué)，工業(yè)機(jī)器人視覺(jué)n公路路面破損圖像識(shí)別公路路面破損圖像識(shí)別網(wǎng)網(wǎng) 裂裂龜龜 裂裂p軍事偵察、高精度制導(dǎo)軍事偵察、高精度制導(dǎo)p醫(yī)療診斷：醫(yī)療診斷：-X射線、超聲、顯微圖片分析，內(nèi)窺鏡圖、溫譜圖分析，斷層及核磁共振分析nCT技