數(shù)字圖像處理(岡薩雷斯)第一章-緒論課件

大家好1大家好1數(shù)字圖像處理2數(shù)字圖像處理23344倫琴因發(fā)現(xiàn)X射線獲得首屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。55Hounsfield和Cormack因發(fā)明CT獲得1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。6Hounsfield和Cormack因發(fā)明CT獲得6

Bloch和Purcell因發(fā)現(xiàn)NMR現(xiàn)象獲得1952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。77發(fā)明MRI中Fourier重建方法的Ernst獲得1991年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。88Lauterbur和Mansfield因發(fā)明MRI方法獲得2003年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。99

第一章緒論一、研究背景：地球數(shù)字化帶來(lái)的任務(wù)，一方面要求處理對(duì)象的數(shù)字化，一方面要求處理時(shí)的直觀性。因此給我們帶來(lái)了許多的研究課題和研究方向。10

第一章緒論10

二、數(shù)字圖像處理的概念1.什么是圖像“圖”是物體投射或反射光的分布，“像”是人的視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)圖的接受在大腦中形成的印象或反映。

是客觀和主觀的結(jié)合。?1模擬圖像11

二、數(shù)字圖像處理的概念1.什么是圖像112數(shù)字圖像1212數(shù)字圖像是指由被稱作象素的小塊區(qū)域組成的二維矩陣。將物理圖象行列劃分后，每個(gè)小塊區(qū)域稱為像素（pixel）。

–每個(gè)像素包括兩個(gè)屬性：位置和灰度。對(duì)于單色即灰度圖像而言，每個(gè)象素的亮度用一個(gè)數(shù)值來(lái)表示，通常數(shù)值范圍在0到255之間，即可用一個(gè)字節(jié)來(lái)表示，

0表示黑、255表示白，而其它表示灰度級(jí)別。物理圖象及對(duì)應(yīng)的數(shù)字圖象13數(shù)字圖像是指由被稱作象素的小塊區(qū)域組成的二維矩陣。將13物理圖像19643灰度像素?cái)?shù)字圖像采樣列采樣行圖片像素行間隔采樣列間隔灰階黑灰白012825514物理圖像19643灰度像素?cái)?shù)字圖像采樣列采樣行圖片像素行間隔灰度級(jí)灰度圖像(128x128)及其對(duì)應(yīng)的數(shù)值矩陣125,153,158,157,127,70,103,120,129,144,144,150,150,147,150,160,165,160,164,165,167,175,175,166,133,60,133,154,158,100,116,120,97,74,54,74,118,146,148,150,145,157,164,157,158,162,165,171,155,115,88,49,155,163,95,112,123,101,137,108,81,71,63,81,137,142,146,152,159,161,159,154,138,81,78,84,114,95,167,69,85,59,65,43,85,34,69,78,104,101,117,132,134,149,160,165,158,143,114,99,57,45,51,57,（僅列出一部分(26x31)）15灰度級(jí)灰度圖像(128x128)及其對(duì)應(yīng)的數(shù)值矩陣125,1彩色圖象可以用紅、綠、藍(lán)三元組的二維矩陣來(lái)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)的基色在該象素中沒(méi)有，而255則代表相應(yīng)的基色在該象素中取得最大值，這種情況下每個(gè)象素可用三個(gè)字節(jié)來(lái)表示。彩色圖象(128x128)及其對(duì)應(yīng)的數(shù)值矩陣（僅列出一部分(25x31)）(207,137,130)(220,179,163)(215,169,161)(210,179,172)(210,179,172)(207,154,146)(217,124,121)(226,144,133)(226,144,133)(224,137,124)(227,151,136)(227,151,136)(226,159,142)(227,151,136)(230,170,154)(231,178,163)(231,178,163)(231,178,163)(236,187,171)(236,187,171)(239,195,176)(239,195,176)(240,205,187)(239,195,176)(231,138,123)(217,124,121)(215,169,161)(216,179,170)(216,179,170)(207,137,120)(159,51,71)(189,89,101)(216,111,110)(217,124,121)(227,151,136)(227,151,136)(226,159,142)(226,159,142)(237,159,135)(237,159,135)(231,178,163)(236,187,171)(231,178,163)(236,187,171)(236,187,171)(236,187,171)(239,195,176)(239,195,176)(236,187,171)(227,133,118)(213,142,135)(216,179,170)(221,184,170)(190,89,89)(204,109,113)(204,115,118)(189,85,97)(159,60,78)(136,38,65)(160,56,75)(204109113)(227151136)(226159142)(237159135)(227151136)16彩色圖象可以用紅、綠、藍(lán)三元組的二維矩陣來(lái)表示。(207,12.什么是數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理就是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行各種目的的處理172.什么是數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理就是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)字圖

三、數(shù)字圖像的表示方法yx對(duì)連續(xù)圖像f（x，y）進(jìn)行數(shù)字化空間上，圖像抽樣幅度上，灰度級(jí)量化x方向，抽樣M行y方向，每行抽樣N點(diǎn)整個(gè)圖像共抽樣M×N個(gè)像素點(diǎn)一般取M=N=2n=64，128，256，512，1024，204818

三、數(shù)字圖像的表示方法yx空間上，圖像抽樣幅度上，灰度級(jí)

三、數(shù)字圖像的表示方法數(shù)字圖像常用矩陣來(lái)表示：x=0,1,???,N-1y=0,1,???,N-1f(i,j)=0~255，（灰度級(jí)為256，設(shè)灰度量化為8bit）19

三、數(shù)字圖像的表示方法數(shù)字圖像常用矩陣來(lái)表示：x=0,1

數(shù)字圖像處理的三個(gè)層次

從計(jì)算機(jī)處理的角度可以由高到低將數(shù)字圖像分為三個(gè)層次。這三個(gè)層次覆蓋了圖像處理的所有應(yīng)用領(lǐng)域20

數(shù)字圖像處理的三個(gè)層次20

圖像工程的示意圖21圖像工程的示意圖21

數(shù)字圖像處理的三個(gè)層次1.圖像處理：對(duì)圖像進(jìn)行各種加工，以改善圖像的視覺(jué)效果；強(qiáng)調(diào)圖像之間進(jìn)行的變換；圖像處理是一個(gè)從圖像到圖像的過(guò)程。22數(shù)字圖像處理的三個(gè)層次1.圖像處理：222.圖像分析：對(duì)圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行提取和分割，獲得目標(biāo)的客觀信息（特點(diǎn)或性質(zhì)），建立對(duì)圖像的描述；以觀察者為中心研究客觀世界；圖像分析是一個(gè)從圖像到數(shù)據(jù)的過(guò)程。232.圖像分析：對(duì)圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行提取和分割，獲得目標(biāo)3.圖像理解：研究圖像中各目標(biāo)的性質(zhì)和它們之間的相互聯(lián)系；得出對(duì)圖像內(nèi)容含義的理解及原來(lái)客觀場(chǎng)景的解釋；以客觀世界為中心，借助知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)來(lái)推理、認(rèn)識(shí)客觀世界，屬于高層操作（符號(hào)運(yùn)算）。243.圖像理解：研究圖像中各目標(biāo)的性質(zhì)和它們之間的相互聯(lián)系；可見(jiàn)，圖像處理、圖像分析和圖像理解是處在三個(gè)抽象程度和數(shù)據(jù)量各有特點(diǎn)的不同層次上。圖像處理是比較低層的操作，它主要在圖像像素級(jí)上進(jìn)行處理，處理的數(shù)據(jù)量非常大。圖像分析則進(jìn)入了中層，分割和特征提取把原來(lái)以像素描述的圖像轉(zhuǎn)變成比較簡(jiǎn)潔的非圖像形式的描述。圖像理解主要是高層操作，基本上是對(duì)從描述抽象出來(lái)的符號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，其處理過(guò)程和方法與人類的思維推理有許多類似之處。根據(jù)本課程的任務(wù)和目標(biāo)，本書重點(diǎn)放在圖像處理上，并學(xué)習(xí)圖像分析的基本理論和方法。25可見(jiàn)，圖像處理、圖像分析和圖像理解是處在三個(gè)抽象程度和數(shù)據(jù)量

圖像工程與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系和區(qū)別圖像工程是一門交叉學(xué)科研究方法上，與數(shù)學(xué)、物理學(xué)（光學(xué)）、生理學(xué)、心理學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)相互借鑒；研究范圍上，與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)相互交叉。26

圖像工程與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系和區(qū)別圖像工程是一門交叉學(xué)科2圖像工程與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系和區(qū)別27圖像工程與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系和區(qū)別27

四、數(shù)字圖像處理的起源上世紀(jì)20年代，紐約－倫敦海底電纜傳輸數(shù)字化的新聞圖片。傳遞時(shí)間從一個(gè)多星期減少到3個(gè)小時(shí)歷史1921年電報(bào)打印機(jī)采用特殊字符在編碼紙帶打印。輸出設(shè)備從通用在到專用1922年兩次穿越大西洋，穿孔紙得到圖像檢測(cè)誤差。圖像通信系統(tǒng)信源編碼和信道編碼1929年從倫敦到紐約15級(jí)色調(diào)通過(guò)電纜傳遞照片。從早期5個(gè)灰度到15灰度?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信再次歷經(jīng)這個(gè)過(guò)程。28

四、數(shù)字圖像處理的起源上世紀(jì)

四、數(shù)字圖像處理的起源

數(shù)字圖像處理的歷史與數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展密切相關(guān)，它必須依靠數(shù)字計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示和傳輸?shù)认嚓P(guān)技術(shù)的發(fā)展。五十年代中期在太空計(jì)劃的推動(dòng)下開(kāi)始這項(xiàng)技術(shù)的研究。重要標(biāo)志是1964年美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）正式使用數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)“徘徊者7號(hào)”太空船送回的四千多張?jiān)虑蛘掌M(jìn)行了處理。29四、數(shù)字圖像處理的起源數(shù)字圖像處理的歷史

四、數(shù)字圖像處理的起源進(jìn)行太空應(yīng)用的同時(shí)，數(shù)字圖像處理技術(shù)在20世紀(jì)60年代末和70年代初開(kāi)始用于醫(yī)學(xué)圖像、地球遙感監(jiān)測(cè)和天文學(xué)等領(lǐng)域。1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，獲1901年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1975年GodfreyN.Hounsfield和AllanM.Cormack發(fā)明了計(jì)算機(jī)斷層技術(shù)（CT），獲1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。在今天引領(lǐng)這圖像處理某些最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。30四、數(shù)字圖像處理的起源進(jìn)行太空應(yīng)用的同時(shí)，數(shù)字圖

五、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用實(shí)例數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域多種多樣。最主要的圖像源是電磁能譜，其他主要的能源包括聲波、超聲波和電子（用于電子顯微鏡）?，F(xiàn)狀31五、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用實(shí)例數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域多種多樣1.5.1伽馬射線成像伽馬射線成像的主要用途包括醫(yī)學(xué)和天文觀測(cè)。321.5.1伽馬射線成像321.5.2X射線成像

X射線在醫(yī)學(xué)診斷上的應(yīng)用（a）X光片（b）血管照相術(shù)（c）頭部CAT切片圖像X射線是最早用于成像的電磁輻射源之一331.5.2X射線成像X射線在醫(yī)學(xué)診331.5.2X射線成像

X射線在工業(yè)和天文學(xué)上的應(yīng)用（a）電路板（b）天鵝座星環(huán)341.5.2X射線成像X射線在工業(yè)和（a）電路

1.5.3紫外波段成像紫外光的應(yīng)用多種多樣。平板印刷技術(shù)工業(yè)檢測(cè)顯微鏡方法激光生物圖像天文觀測(cè)普通谷物被“真菌”感染的谷物天鵝星座環(huán)35

1.5.3紫外波段成像紫外光的應(yīng)用多種多樣。普通谷

1.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像

這一波段的應(yīng)用最為廣泛

電視和多媒體光顯微鏡涉及的范圍從藥物到材料特性的檢測(cè)（a）紫杉酚（b）膽固醇（c）微處理器

（d）鎳氫化物薄片（e）音頻CD的表面（f）有機(jī)超導(dǎo)36

1.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像這一波段的應(yīng)用1.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像遙感美國(guó)華盛頓區(qū)域的衛(wèi)星遙感圖像371.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像遙感371.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像

天文天氣觀測(cè)與預(yù)報(bào)是衛(wèi)星多光譜圖像的主要應(yīng)用領(lǐng)域381.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像天文381.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像工業(yè)檢測(cè)可見(jiàn)光譜中主要成像領(lǐng)域是生產(chǎn)產(chǎn)品的自動(dòng)視覺(jué)檢測(cè)391.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像可見(jiàn)光譜中主要成像領(lǐng)31.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像拇指指紋圖像識(shí)別指紋識(shí)別、人臉識(shí)別車牌號(hào)碼的識(shí)別401.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像拇指指紋圖像識(shí)別指紋識(shí)紅外圖象

41紅外圖象41紅外圖象42紅外圖象421.5.5微波波段成像雷達(dá)在雷達(dá)圖像中，看到的只是反射到雷達(dá)天線的微波能量航天器拍攝的西藏東南山區(qū)雷達(dá)圖像431.5.5微波波段成像航天器拍攝的431.5.6無(wú)線電波成像無(wú)線電波段成像主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)和天文學(xué)在醫(yī)學(xué)中，無(wú)線電波用于磁共振成像（MRI)441.5.6無(wú)線電波成像無(wú)線電波段成像主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)1.5.7其他圖像模式應(yīng)用的實(shí)例超聲波成像系統(tǒng)（應(yīng)用醫(yī)學(xué)如婦產(chǎn)科）

超聲波圖像產(chǎn)生的步驟：1.超聲波系統(tǒng)向身體傳輸高頻（1～5MHz）聲脈沖。2.聲波傳入體內(nèi)并碰撞組織間的邊緣，聲波的一部分返回到探頭，一部分繼續(xù)傳播直到另一邊界并被反射回來(lái)。3.反射波被探頭收集起來(lái)并傳給計(jì)算機(jī)。4.計(jì)算機(jī)根據(jù)聲波在組織中的傳播速度和每個(gè)回波返回的時(shí)間計(jì)算從探頭到組織或者器官邊界的距離。5.系統(tǒng)在屏幕上顯示回波的距離和亮度形成的二維圖像。451.5.7其他圖像模式應(yīng)用的實(shí)例超聲波成像系統(tǒng)（超聲圖象

46超聲圖象46

電子顯微鏡成像過(guò)熱損壞的鎢絲（250倍）損壞的IC電路（2500倍）47電子顯微鏡成像過(guò)熱損壞的鎢絲損壞的IC電路47

現(xiàn)狀

七十年代以來(lái)迅猛發(fā)展。?1：主觀需求：人類從外界獲取得信息60～70％通過(guò)眼睛的圖象信息。?2：計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和通信手段的發(fā)展提供客觀可能；以FFT為代表的數(shù)字信號(hào)處理算法和現(xiàn)代信號(hào)處理方法的精確性，靈活性與通用性。?3：數(shù)學(xué)化的特點(diǎn)是該學(xué)科成熟的一個(gè)標(biāo)志。“一種科學(xué)只有在成功地運(yùn)用數(shù)學(xué)時(shí)，才算真正達(dá)到了完美的地步”(分析，代數(shù)，幾何）?總之：是一門在理論研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)兩方面獲得極大統(tǒng)一的學(xué)科。48現(xiàn)狀七十年代以來(lái)迅猛發(fā)展。48

發(fā)展趨勢(shì)

1：結(jié)合網(wǎng)絡(luò)和Internet技術(shù)需求而發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，比如網(wǎng)上圖像、視頻的傳輸、點(diǎn)播和新的瀏覽、查詢手段。

2：高級(jí)圖像處理技術(shù)，結(jié)合最新的數(shù)學(xué)進(jìn)展，諸如小波、分形、形態(tài)學(xué)等技術(shù)。

3：智能化，圖象自動(dòng)分析、識(shí)別與理解。49發(fā)展趨勢(shì)

1：結(jié)合網(wǎng)絡(luò)和Internet技術(shù)

六、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)概要50六、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)概要50

數(shù)字圖象處理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

數(shù)字圖象處理系統(tǒng)由圖象數(shù)字化設(shè)備、圖象處理計(jì)算機(jī)和圖象輸出設(shè)備組成。掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、攝象機(jī)與圖象采集卡等PC、工作站等打印機(jī)、繪圖儀等51數(shù)字圖象處理系統(tǒng)簡(jiǎn)介打印機(jī)、繪圖儀等51輸入及數(shù)字化設(shè)備?攝象機(jī)?鼓式掃描器?平臺(tái)式光密度計(jì)?視頻卡?掃描儀?數(shù)碼相機(jī)?DV顯示及記錄設(shè)備?圖象顯示器?鼓式掃描器?圖象拷貝機(jī)?繪圖儀?激光打印機(jī)?噴墨打印機(jī)52輸入及數(shù)字化設(shè)備52

圖象記錄介質(zhì)

紙膠片照片縮微膠片幻燈片錄象帶磁盤光盤電影53圖象記錄介質(zhì)53

七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容1.圖像變換傅立葉變換沃爾什變換離散余弦變換小波變換……采用各種圖像變換方法對(duì)圖像進(jìn)行間接處理。有利于減少計(jì)算量并進(jìn)一步獲得更有效的處理。54七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容……54

七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容2.圖像壓縮編碼圖像壓縮編碼技術(shù)可以減少描述圖像的數(shù)據(jù)量，以便節(jié)約圖像存儲(chǔ)的空間，減少圖像的傳輸和處理時(shí)間。圖像壓縮有無(wú)損壓縮和有損壓縮兩種方式，編碼是壓縮技術(shù)中最重要的方法，在圖像處理技術(shù)中是發(fā)展最早和應(yīng)用最成熟的技術(shù)。主要方法：熵編碼，預(yù)測(cè)編碼，變換編碼，二值圖像編碼、分形編碼……55七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容2.圖像壓縮編碼55

七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容3.圖像的增強(qiáng)和復(fù)原圖像增強(qiáng)和復(fù)原的目的是為了改善圖像的視覺(jué)效果，如去除圖像噪聲，提高圖像的清晰度等。圖像增強(qiáng)不考慮圖像降質(zhì)的原因，突出圖像中感興趣的部分。圖像復(fù)原要求對(duì)圖像降質(zhì)的原因有所了解，根據(jù)圖像降質(zhì)過(guò)程建立“退化模型”，然后采用濾波的方法重建或恢復(fù)原來(lái)的圖像。主要方法：灰度修正、平滑、幾何校正、圖像銳化、濾波增強(qiáng)、維納濾波……56七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容3.圖像的增強(qiáng)和復(fù)原56

七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容4.圖像分割圖像分割是數(shù)字圖像處理中的關(guān)鍵技術(shù)之一。圖像分割將圖像中有意義的特征提取出來(lái)（物體的邊緣、區(qū)域），它是進(jìn)行進(jìn)一步圖像識(shí)別、分析和圖像理解的基礎(chǔ)。雖然目前已研究出了不少邊緣提取、區(qū)域分割的方法，但還沒(méi)有一種普遍適用于各種圖像的有效方法。對(duì)圖像分割的研究還在不斷的深入中，是目前圖像處理研究的熱點(diǎn)方向之一。

主要方法：圖像邊緣檢測(cè)、灰度閾值分割、基于紋理分割、區(qū)域增長(zhǎng)……57七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容57

七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容

5.圖像描述圖像描述是圖像分析和理解的必要前提。圖像描述是用一組數(shù)量或符號(hào)（描述子）來(lái)表征圖像中被描述物體的某些特征。

主要方法：二值圖像的幾何特征、簡(jiǎn)單描述子、形狀數(shù)、傅立葉描述子，紋理描述……58七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容5.圖像描述58

七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容6.圖像識(shí)別圖像識(shí)別是人工智能的一個(gè)重要領(lǐng)域，是圖像處理的最高境界。一副完整的圖像經(jīng)預(yù)處理、分割和描述提取有效特征之后，進(jìn)而由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)圖像加以判決分類。59七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容59

七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容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60七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容60

八、數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題1.超聲A型?M型?(B型,D型)?彩超?超聲CT(1)新一代B超,配以數(shù)字圖像處理(DIP)，性能更佳。（圖像增強(qiáng)，數(shù)字濾波，各種圖像測(cè)量功能）（2）多普勒血流頻譜分析及血流聲譜圖顯示。61八、數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題61

八、數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題（3）彩超=B超（黑白圖像）+多普勒血流彩色實(shí)時(shí)成像(4)多普勒血管成像62八、數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題（3）彩超=B

八、數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題（5）超聲CT（經(jīng)食道，立體扇形掃描）63八、數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題（5）超聲CT

八、數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題（5）超聲CT（立體扇形掃描）64

八、數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題（5）超聲CT

八、數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題2.X光及X光負(fù)片(1)傳統(tǒng)X光及X光負(fù)片，醫(yī)生肉眼觀察(2)影像增強(qiáng)器，暗室操作?明室操作，數(shù)字存儲(chǔ)65

八、數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題2.

八、數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題3.核醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)放射性同位素掃描儀γ相機(jī)：偽彩色成像，診斷臟器的機(jī)能二維成像正電子CT（PET）單光子CT（SPECT）三維成像生理切片腦RI三維成像66八、數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題3.核醫(yī)學(xué)成像

應(yīng)用舉例非生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域67應(yīng)用舉例67686869697070天氣預(yù)報(bào)71天氣預(yù)報(bào)7172727373747475757676網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)77網(wǎng)7778787979

軍事應(yīng)用80軍事應(yīng)用80

數(shù)字圖像處理應(yīng)用前景通信新業(yè)務(wù)圖像處理與通信結(jié)合，特別是下一代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，衍生眾多的通信新業(yè)務(wù)：可視電話、電視會(huì)議、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、家庭購(gòu)物等。數(shù)字成像設(shè)備、圖像監(jiān)控、智能小區(qū)管理。醫(yī)學(xué)圖像數(shù)字圖像處理除了通信領(lǐng)域的新應(yīng)用外，另一個(gè)重要領(lǐng)域就是生物醫(yī)學(xué)成像與診斷。81數(shù)字圖像處理應(yīng)用前景通信新業(yè)務(wù)81

醫(yī)學(xué)圖像國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)開(kāi)發(fā)的總體目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)技術(shù)開(kāi)發(fā)內(nèi)容及指標(biāo)82醫(yī)學(xué)圖像82

國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)目前，國(guó)際上最先進(jìn)的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備，都建立在先進(jìn)的數(shù)字化信息處理技術(shù)基礎(chǔ)上而發(fā)展。computedtomography(Nuclear)MagneticResonanceImaging

PositronEmissionTomography83國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)目前，國(guó)際上最先進(jìn)的醫(yī)學(xué)影像數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，使醫(yī)學(xué)影像設(shè)備在臨床應(yīng)用的效率、診斷質(zhì)量產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，大大提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和技術(shù)附加值，并推動(dòng)臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展。我國(guó)在醫(yī)療設(shè)備數(shù)字化技術(shù)方面也開(kāi)展了大量的工作。在DSA和超聲數(shù)字掃描變換技術(shù)(DSC)方面，都有一定的成果。MRI在技術(shù)引進(jìn)基礎(chǔ)上也進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。但與國(guó)際先進(jìn)水平有較大的差距，正面臨國(guó)外高新技術(shù)產(chǎn)品的強(qiáng)大威脅。8484

技術(shù)開(kāi)發(fā)的總體目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)一批具有國(guó)際先進(jìn)水平的醫(yī)學(xué)影像裝備數(shù)字化技術(shù)；瞄準(zhǔn)國(guó)際醫(yī)學(xué)影像數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)發(fā)醫(yī)學(xué)影像裝備數(shù)字化技術(shù)．實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化：其中既有對(duì)傳統(tǒng)品種的更新?lián)Q代開(kāi)發(fā)，也包括開(kāi)發(fā)在國(guó)內(nèi)外都具有創(chuàng)新性的高新技術(shù)品種。85技術(shù)開(kāi)發(fā)的總體目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)85

主要技術(shù)開(kāi)發(fā)內(nèi)容及指標(biāo)(1)常規(guī)x線診斷設(shè)備的影像數(shù)字化技術(shù)

?重點(diǎn)是大于3.51/mm分辨率的大尺寸x線面陣采集器件技術(shù)，12位精度采級(jí)數(shù)據(jù)速度小于10s,恢復(fù)時(shí)間小于20s(2)B型超聲診斷儀器的數(shù)字化技術(shù)

?重點(diǎn)是可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)技術(shù)、高速A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)字式動(dòng)態(tài)聚焦技術(shù)、數(shù)字式波束合成技術(shù)等。86主要技術(shù)開(kāi)發(fā)內(nèi)容及指標(biāo)86

主要技術(shù)開(kāi)發(fā)內(nèi)容及指標(biāo)(3)醫(yī)學(xué)影像數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

?包括圖像存儲(chǔ)和傳輸系統(tǒng)(PACS)、醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)、放射科信息系統(tǒng)(RIS)等，要求有較高的數(shù)據(jù)傳輸速度，足夠的圖像存儲(chǔ)量，有較高的圖像回放質(zhì)量和先進(jìn)、實(shí)用的后處理功能，系統(tǒng)應(yīng)采用與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌的數(shù)字圖像通訊標(biāo)準(zhǔn)。(4)高分辨率的數(shù)字減影血管造影系統(tǒng)(DSA)技術(shù)

?要求有較高的采像速度，12-25幀/s,分辨率大于1.51p/mm，滿足心血管造影和介入治療需要的圖像后處理功能。(5)磁共振成像的數(shù)字化87主要技術(shù)開(kāi)發(fā)內(nèi)容及指標(biāo)(3)醫(yī)學(xué)影像數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)87總的說(shuō)來(lái)，經(jīng)多年的發(fā)展，圖像處理經(jīng)歷了從靜止圖像到活動(dòng)圖像；從單色圖像到彩色圖像；從客觀圖像到主觀圖像；從二維圖像到三維圖像的發(fā)展歷程;

特別是與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的結(jié)合已能產(chǎn)生高度逼真、非常純凈、更有創(chuàng)造性的圖像。由此派生出來(lái)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展或許將從根本上改變我們的學(xué)習(xí)、生產(chǎn)和生活方式。88總的說(shuō)來(lái)，經(jīng)多年的發(fā)展，圖像處理經(jīng)歷了從靜止圖像到活動(dòng)圖像；大家好89大家好1數(shù)字圖像處理90數(shù)字圖像處理2913924倫琴因發(fā)現(xiàn)X射線獲得首屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。935Hounsfield和Cormack因發(fā)明CT獲得1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。94Hounsfield和Cormack因發(fā)明CT獲得6

Bloch和Purcell因發(fā)現(xiàn)NMR現(xiàn)象獲得1952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。957發(fā)明MRI中Fourier重建方法的Ernst獲得1991年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。968Lauterbur和Mansfield因發(fā)明MRI方法獲得2003年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。979

第一章緒論一、研究背景：地球數(shù)字化帶來(lái)的任務(wù)，一方面要求處理對(duì)象的數(shù)字化，一方面要求處理時(shí)的直觀性。因此給我們帶來(lái)了許多的研究課題和研究方向。98

第一章緒論10

二、數(shù)字圖像處理的概念1.什么是圖像“圖”是物體投射或反射光的分布，“像”是人的視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)圖的接受在大腦中形成的印象或反映。

是客觀和主觀的結(jié)合。?1模擬圖像99

二、數(shù)字圖像處理的概念1.什么是圖像112數(shù)字圖像10012數(shù)字圖像是指由被稱作象素的小塊區(qū)域組成的二維矩陣。將物理圖象行列劃分后，每個(gè)小塊區(qū)域稱為像素（pixel）。

–每個(gè)像素包括兩個(gè)屬性：位置和灰度。對(duì)于單色即灰度圖像而言，每個(gè)象素的亮度用一個(gè)數(shù)值來(lái)表示，通常數(shù)值范圍在0到255之間，即可用一個(gè)字節(jié)來(lái)表示，

0表示黑、255表示白，而其它表示灰度級(jí)別。物理圖象及對(duì)應(yīng)的數(shù)字圖象101數(shù)字圖像是指由被稱作象素的小塊區(qū)域組成的二維矩陣。將13物理圖像19643灰度像素?cái)?shù)字圖像采樣列采樣行圖片像素行間隔采樣列間隔灰階黑灰白0128255102物理圖像19643灰度像素?cái)?shù)字圖像采樣列采樣行圖片像素行間隔灰度級(jí)灰度圖像(128x128)及其對(duì)應(yīng)的數(shù)值矩陣125,153,158,157,127,70,103,120,129,144,144,150,150,147,150,160,165,160,164,165,167,175,175,166,133,60,133,154,158,100,116,120,97,74,54,74,118,146,148,150,145,157,164,157,158,162,165,171,155,115,88,49,155,163,95,112,123,101,137,108,81,71,63,81,137,142,146,152,159,161,159,154,138,81,78,84,114,95,167,69,85,59,65,43,85,34,69,78,104,101,117,132,134,149,160,165,158,143,114,99,57,45,51,57,（僅列出一部分(26x31)）103灰度級(jí)灰度圖像(128x128)及其對(duì)應(yīng)的數(shù)值矩陣125,1彩色圖象可以用紅、綠、藍(lán)三元組的二維矩陣來(lái)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)的基色在該象素中沒(méi)有，而255則代表相應(yīng)的基色在該象素中取得最大值，這種情況下每個(gè)象素可用三個(gè)字節(jié)來(lái)表示。彩色圖象(128x128)及其對(duì)應(yīng)的數(shù)值矩陣（僅列出一部分(25x31)）(207,137,130)(220,179,163)(215,169,161)(210,179,172)(210,179,172)(207,154,146)(217,124,121)(226,144,133)(226,144,133)(224,137,124)(227,151,136)(227,151,136)(226,159,142)(227,151,136)(230,170,154)(231,178,163)(231,178,163)(231,178,163)(236,187,171)(236,187,171)(239,195,176)(239,195,176)(240,205,187)(239,195,176)(231,138,123)(217,124,121)(215,169,161)(216,179,170)(216,179,170)(207,137,120)(159,51,71)(189,89,101)(216,111,110)(217,124,121)(227,151,136)(227,151,136)(226,159,142)(226,159,142)(237,159,135)(237,159,135)(231,178,163)(236,187,171)(231,178,163)(236,187,171)(236,187,171)(236,187,171)(239,195,176)(239,195,176)(236,187,171)(227,133,118)(213,142,135)(216,179,170)(221,184,170)(190,89,89)(204,109,113)(204,115,118)(189,85,97)(159,60,78)(136,38,65)(160,56,75)(204109113)(227151136)(226159142)(237159135)(227151136)104彩色圖象可以用紅、綠、藍(lán)三元組的二維矩陣來(lái)表示。(207,12.什么是數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理就是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行各種目的的處理1052.什么是數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理就是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)字圖

三、數(shù)字圖像的表示方法yx對(duì)連續(xù)圖像f（x，y）進(jìn)行數(shù)字化空間上，圖像抽樣幅度上，灰度級(jí)量化x方向，抽樣M行y方向，每行抽樣N點(diǎn)整個(gè)圖像共抽樣M×N個(gè)像素點(diǎn)一般取M=N=2n=64，128，256，512，1024，2048106

三、數(shù)字圖像的表示方法yx空間上，圖像抽樣幅度上，灰度級(jí)

三、數(shù)字圖像的表示方法數(shù)字圖像常用矩陣來(lái)表示：x=0,1,???,N-1y=0,1,???,N-1f(i,j)=0~255，（灰度級(jí)為256，設(shè)灰度量化為8bit）107

三、數(shù)字圖像的表示方法數(shù)字圖像常用矩陣來(lái)表示：x=0,1

數(shù)字圖像處理的三個(gè)層次

從計(jì)算機(jī)處理的角度可以由高到低將數(shù)字圖像分為三個(gè)層次。這三個(gè)層次覆蓋了圖像處理的所有應(yīng)用領(lǐng)域108

數(shù)字圖像處理的三個(gè)層次20

圖像工程的示意圖109圖像工程的示意圖21

數(shù)字圖像處理的三個(gè)層次1.圖像處理：對(duì)圖像進(jìn)行各種加工，以改善圖像的視覺(jué)效果；強(qiáng)調(diào)圖像之間進(jìn)行的變換；圖像處理是一個(gè)從圖像到圖像的過(guò)程。110數(shù)字圖像處理的三個(gè)層次1.圖像處理：222.圖像分析：對(duì)圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行提取和分割，獲得目標(biāo)的客觀信息（特點(diǎn)或性質(zhì)），建立對(duì)圖像的描述；以觀察者為中心研究客觀世界；圖像分析是一個(gè)從圖像到數(shù)據(jù)的過(guò)程。1112.圖像分析：對(duì)圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行提取和分割，獲得目標(biāo)3.圖像理解：研究圖像中各目標(biāo)的性質(zhì)和它們之間的相互聯(lián)系；得出對(duì)圖像內(nèi)容含義的理解及原來(lái)客觀場(chǎng)景的解釋；以客觀世界為中心，借助知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)來(lái)推理、認(rèn)識(shí)客觀世界，屬于高層操作（符號(hào)運(yùn)算）。1123.圖像理解：研究圖像中各目標(biāo)的性質(zhì)和它們之間的相互聯(lián)系；可見(jiàn)，圖像處理、圖像分析和圖像理解是處在三個(gè)抽象程度和數(shù)據(jù)量各有特點(diǎn)的不同層次上。圖像處理是比較低層的操作，它主要在圖像像素級(jí)上進(jìn)行處理，處理的數(shù)據(jù)量非常大。圖像分析則進(jìn)入了中層，分割和特征提取把原來(lái)以像素描述的圖像轉(zhuǎn)變成比較簡(jiǎn)潔的非圖像形式的描述。圖像理解主要是高層操作，基本上是對(duì)從描述抽象出來(lái)的符號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，其處理過(guò)程和方法與人類的思維推理有許多類似之處。根據(jù)本課程的任務(wù)和目標(biāo)，本書重點(diǎn)放在圖像處理上，并學(xué)習(xí)圖像分析的基本理論和方法。113可見(jiàn)，圖像處理、圖像分析和圖像理解是處在三個(gè)抽象程度和數(shù)據(jù)量

圖像工程與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系和區(qū)別圖像工程是一門交叉學(xué)科研究方法上，與數(shù)學(xué)、物理學(xué)（光學(xué)）、生理學(xué)、心理學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)相互借鑒；研究范圍上，與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)相互交叉。114

圖像工程與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系和區(qū)別圖像工程是一門交叉學(xué)科2圖像工程與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系和區(qū)別115圖像工程與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系和區(qū)別27

四、數(shù)字圖像處理的起源上世紀(jì)20年代，紐約－倫敦海底電纜傳輸數(shù)字化的新聞圖片。傳遞時(shí)間從一個(gè)多星期減少到3個(gè)小時(shí)歷史1921年電報(bào)打印機(jī)采用特殊字符在編碼紙帶打印。輸出設(shè)備從通用在到專用1922年兩次穿越大西洋，穿孔紙得到圖像檢測(cè)誤差。圖像通信系統(tǒng)信源編碼和信道編碼1929年從倫敦到紐約15級(jí)色調(diào)通過(guò)電纜傳遞照片。從早期5個(gè)灰度到15灰度?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信再次歷經(jīng)這個(gè)過(guò)程。116

四、數(shù)字圖像處理的起源上世紀(jì)

四、數(shù)字圖像處理的起源

數(shù)字圖像處理的歷史與數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展密切相關(guān)，它必須依靠數(shù)字計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示和傳輸?shù)认嚓P(guān)技術(shù)的發(fā)展。五十年代中期在太空計(jì)劃的推動(dòng)下開(kāi)始這項(xiàng)技術(shù)的研究。重要標(biāo)志是1964年美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）正式使用數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)“徘徊者7號(hào)”太空船送回的四千多張?jiān)虑蛘掌M(jìn)行了處理。117四、數(shù)字圖像處理的起源數(shù)字圖像處理的歷史

四、數(shù)字圖像處理的起源進(jìn)行太空應(yīng)用的同時(shí)，數(shù)字圖像處理技術(shù)在20世紀(jì)60年代末和70年代初開(kāi)始用于醫(yī)學(xué)圖像、地球遙感監(jiān)測(cè)和天文學(xué)等領(lǐng)域。1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，獲1901年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1975年GodfreyN.Hounsfield和AllanM.Cormack發(fā)明了計(jì)算機(jī)斷層技術(shù)（CT），獲1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。在今天引領(lǐng)這圖像處理某些最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。118四、數(shù)字圖像處理的起源進(jìn)行太空應(yīng)用的同時(shí)，數(shù)字圖

五、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用實(shí)例數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域多種多樣。最主要的圖像源是電磁能譜，其他主要的能源包括聲波、超聲波和電子（用于電子顯微鏡）?，F(xiàn)狀119五、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用實(shí)例數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域多種多樣1.5.1伽馬射線成像伽馬射線成像的主要用途包括醫(yī)學(xué)和天文觀測(cè)。1201.5.1伽馬射線成像321.5.2X射線成像

X射線在醫(yī)學(xué)診斷上的應(yīng)用（a）X光片（b）血管照相術(shù)（c）頭部CAT切片圖像X射線是最早用于成像的電磁輻射源之一1211.5.2X射線成像X射線在醫(yī)學(xué)診331.5.2X射線成像

X射線在工業(yè)和天文學(xué)上的應(yīng)用（a）電路板（b）天鵝座星環(huán)1221.5.2X射線成像X射線在工業(yè)和（a）電路

1.5.3紫外波段成像紫外光的應(yīng)用多種多樣。平板印刷技術(shù)工業(yè)檢測(cè)顯微鏡方法激光生物圖像天文觀測(cè)普通谷物被“真菌”感染的谷物天鵝星座環(huán)123

1.5.3紫外波段成像紫外光的應(yīng)用多種多樣。普通谷

1.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像

這一波段的應(yīng)用最為廣泛

電視和多媒體光顯微鏡涉及的范圍從藥物到材料特性的檢測(cè)（a）紫杉酚（b）膽固醇（c）微處理器

（d）鎳氫化物薄片（e）音頻CD的表面（f）有機(jī)超導(dǎo)124

1.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像這一波段的應(yīng)用1.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像遙感美國(guó)華盛頓區(qū)域的衛(wèi)星遙感圖像1251.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像遙感371.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像

天文天氣觀測(cè)與預(yù)報(bào)是衛(wèi)星多光譜圖像的主要應(yīng)用領(lǐng)域1261.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像天文381.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像工業(yè)檢測(cè)可見(jiàn)光譜中主要成像領(lǐng)域是生產(chǎn)產(chǎn)品的自動(dòng)視覺(jué)檢測(cè)1271.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像可見(jiàn)光譜中主要成像領(lǐng)31.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像拇指指紋圖像識(shí)別指紋識(shí)別、人臉識(shí)別車牌號(hào)碼的識(shí)別1281.5.4可見(jiàn)光及紅外波段成像拇指指紋圖像識(shí)別指紋識(shí)紅外圖象

129紅外圖象41紅外圖象130紅外圖象421.5.5微波波段成像雷達(dá)在雷達(dá)圖像中，看到的只是反射到雷達(dá)天線的微波能量航天器拍攝的西藏東南山區(qū)雷達(dá)圖像1311.5.5微波波段成像航天器拍攝的431.5.6無(wú)線電波成像無(wú)線電波段成像主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)和天文學(xué)在醫(yī)學(xué)中，無(wú)線電波用于磁共振成像（MRI)1321.5.6無(wú)線電波成像無(wú)線電波段成像主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)1.5.7其他圖像模式應(yīng)用的實(shí)例超聲波成像系統(tǒng)（應(yīng)用醫(yī)學(xué)如婦產(chǎn)科）

超聲波圖像產(chǎn)生的步驟：1.超聲波系統(tǒng)向身體傳輸高頻（1～5MHz）聲脈沖。2.聲波傳入體內(nèi)并碰撞組織間的邊緣，聲波的一部分返回到探頭，一部分繼續(xù)傳播直到另一邊界并被反射回來(lái)。3.反射波被探頭收集起來(lái)并傳給計(jì)算機(jī)。4.計(jì)算機(jī)根據(jù)聲波在組織中的傳播速度和每個(gè)回波返回的時(shí)間計(jì)算從探頭到組織或者器官邊界的距離。5.系統(tǒng)在屏幕上顯示回波的距離和亮度形成的二維圖像。1331.5.7其他圖像模式應(yīng)用的實(shí)例超聲波成像系統(tǒng)（超聲圖象

134超聲圖象46

電子顯微鏡成像過(guò)熱損壞的鎢絲（250倍）損壞的IC電路（2500倍）135電子顯微鏡成像過(guò)熱損壞的鎢絲損壞的IC電路47

現(xiàn)狀

七十年代以來(lái)迅猛發(fā)展。?1：主觀需求：人類從外界獲取得信息60～70％通過(guò)眼睛的圖象信息。?2：計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和通信手段的發(fā)展提供客觀可能；以FFT為代表的數(shù)字信號(hào)處理算法和現(xiàn)代信號(hào)處理方法的精確性，靈活性與通用性。?3：數(shù)學(xué)化的特點(diǎn)是該學(xué)科成熟的一個(gè)標(biāo)志?！耙环N科學(xué)只有在成功地運(yùn)用數(shù)學(xué)時(shí)，才算真正達(dá)到了完美的地步”(分析，代數(shù)，幾何）?總之：是一門在理論研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)兩方面獲得極大統(tǒng)一的學(xué)科。136現(xiàn)狀七十年代以來(lái)迅猛發(fā)展。48

發(fā)展趨勢(shì)

1：結(jié)合網(wǎng)絡(luò)和Internet技術(shù)需求而發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，比如網(wǎng)上圖像、視頻的傳輸、點(diǎn)播和新的瀏覽、查詢手段。

2：高級(jí)圖像處理技術(shù)，結(jié)合最新的數(shù)學(xué)進(jìn)展，諸如小波、分形、形態(tài)學(xué)等技術(shù)。

3：智能化，圖象自動(dòng)分析、識(shí)別與理解。137發(fā)展趨勢(shì)

1：結(jié)合網(wǎng)絡(luò)和Internet技術(shù)

六、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)概要138六、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)概要50

數(shù)字圖象處理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

數(shù)字圖象處理系統(tǒng)由圖象數(shù)字化設(shè)備、圖象處理計(jì)算機(jī)和圖象輸出設(shè)備組成。掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、攝象機(jī)與圖象采集卡等PC、工作站等打印機(jī)、繪圖儀等139數(shù)字圖象處理系統(tǒng)簡(jiǎn)介打印機(jī)、繪圖儀等51輸入及數(shù)字化設(shè)備?攝象機(jī)?鼓式掃描器?平臺(tái)式光密度計(jì)?視頻卡?掃描儀?數(shù)碼相機(jī)?DV顯示及記錄設(shè)備?圖象顯示器?鼓式掃描器?圖象拷貝機(jī)?繪圖儀?激光打印機(jī)?噴墨打印機(jī)140輸入及數(shù)字化設(shè)備52

圖象記錄介質(zhì)

紙膠片照片縮微膠片幻燈片錄象帶磁盤光盤電影141圖象記錄介質(zhì)53

七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容1.圖像變換傅立葉變換沃爾什變換離散余弦變換小波變換……采用各種圖像變換方法對(duì)圖像進(jìn)行間接處理。有利于減少計(jì)算量并進(jìn)一步獲得更有效的處理。142七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容……54

七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容2.圖像壓縮編碼圖像壓縮編碼技術(shù)可以減少描述圖像的數(shù)據(jù)量，以便節(jié)約圖像存儲(chǔ)的空間，減少圖像的傳輸和處理時(shí)間。圖像壓縮有無(wú)損壓縮和有損壓縮兩種方式，編碼是壓縮技術(shù)中最重要的方法，在圖像處理技術(shù)中是發(fā)展最早和應(yīng)用最成熟的技術(shù)。主要方法：熵編碼，預(yù)測(cè)編碼，變換編碼，二值圖像編碼、分形編碼……143七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容2.圖像壓縮編碼55

七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容3.圖像的增強(qiáng)和復(fù)原圖像增強(qiáng)和復(fù)原的目的是為了改善圖像的視覺(jué)效果，如去除圖像噪聲，提高圖像的清晰度等。圖像增強(qiáng)不考慮圖像降質(zhì)的原因，突出圖像中感興趣的部分。圖像復(fù)原要求對(duì)圖像降質(zhì)的原因有所了解，根據(jù)圖像降質(zhì)過(guò)程建立“退化模型”，然后采用濾波的方法重建或恢復(fù)原來(lái)的圖像。主要方法：灰度修正、平滑、幾何校正、圖像銳化、濾波增強(qiáng)、維納濾波……144七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容3.圖像的增強(qiáng)和復(fù)原56

七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容4.圖像分割圖像分割是數(shù)字圖像處理中的關(guān)鍵技術(shù)之一。圖像分割將圖像中有意義的特征提取出來(lái)（物體的邊緣、區(qū)域），它是進(jìn)行進(jìn)一步圖像識(shí)別、分析和圖像理解的基礎(chǔ)。雖然目前已研究出了不少邊緣提取、區(qū)域分割的方法，但還沒(méi)有一種普遍適用于各種圖像的有效方法。對(duì)圖像分割的研究還在不斷的深入中，是目前圖像處理研究的熱點(diǎn)方向之一。

主要方法：圖像邊緣檢測(cè)、灰度閾值分割、基于紋理分割、區(qū)域增長(zhǎng)……145七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容57

七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容

5.圖像描述圖像描述是圖像分析和理解的必要前提。圖像描述是用一組數(shù)量或符號(hào)（描述子）來(lái)表征圖像中被描述物體的某些特征。

主要方法：二值圖像的幾何特征、簡(jiǎn)單描述子、形狀數(shù)、傅立葉描述子，紋理描述……146七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容5.圖像描述58

七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容6.圖像識(shí)別圖像識(shí)別是人工智能的一個(gè)重要領(lǐng)域，是圖像處理的最高境界。一副完整的圖像經(jīng)預(yù)處理、分割和描述提取有效特征之后，進(jìn)而由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)圖像加以判決分類。147七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容59

七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容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148七、數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容60

八、數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題1.超聲A型?M型?(B型,D型)?彩超?超聲CT(1)新一代B超,配以數(shù)字圖像處理(DIP)，性能更佳。（圖像增強(qiáng)，數(shù)字濾波，各種圖像測(cè)量功能）（2）多普勒血流頻譜分析及血流聲譜圖顯示。149八、數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題61

八、數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題（3）彩超=B超（黑白圖像）+多普勒血流彩色