圖像處理介紹與應(yīng)用實(shí)例

第一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日參考書

R.C.Gonzalez,DigitalImageProcessing(數(shù)字圖像處理阮秋琦譯)K.R.Castleman,DigitalImageProcessing

（數(shù)字圖像處理，朱志剛等譯）阮秋琦，數(shù)字圖像處理學(xué)第二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日主要內(nèi)容數(shù)字圖像處理的概念圖像處理的起源圖像處理技術(shù)分類數(shù)字圖像處理系統(tǒng)組成數(shù)字圖像處理主要內(nèi)容數(shù)字圖像處理應(yīng)用數(shù)字圖像處理發(fā)展方向第三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念人類獲取信息的重要來源：視覺60%；聽覺20%；其他20%人類視覺的延伸——X射線—可見光—紅外—微波；聲成像第四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念什么是圖像？第五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念照片第六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念圖、畫二維條碼第七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念數(shù)學(xué)函數(shù)（分形）圖第八頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念數(shù)學(xué)函數(shù)（仿真）圖第九頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念紅外圖像(美國(guó)攻打阿富汗)CT圖像(肺與皮膚)不可見圖像第十頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念數(shù)字圖像是指由被稱作像素的小塊區(qū)域組成的二維矩陣。將物理圖像行列劃分后，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：位置和亮度（或色彩）。對(duì)灰度圖像而言，每個(gè)像素的亮度用一個(gè)數(shù)值（即灰度值）來表示，通常數(shù)值范圍在0到255之間，即可用一個(gè)字節(jié)來表示，0表示黑、255表示白，而其它表示灰度級(jí)別。什么是數(shù)字圖像第十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念第十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念

數(shù)字圖像的特點(diǎn)信息量大 （計(jì)算量大，實(shí)時(shí)性難度大）冗余性（象素間相關(guān)性大—圖像壓縮的前提）頻帶寬視覺效果的主觀性大第十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念由于數(shù)字圖像處理是多學(xué)科交叉領(lǐng)域，因此充斥著相互矛盾和不準(zhǔn)確的定義。數(shù)字圖像處理：是指將一幅圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环鶊D像。數(shù)字圖像分析：是指將一幅圖像轉(zhuǎn)換為一種非圖像的表示。但數(shù)字圖像處理通常又包括數(shù)字圖像分析。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)：用計(jì)算機(jī)將由概念或數(shù)學(xué)描述所表示的物體圖像（非實(shí)物）進(jìn)行處理和顯示的過程。如機(jī)械圖、建筑圖等，動(dòng)畫、虛擬現(xiàn)實(shí)等（可視化）。計(jì)算機(jī)視覺：基于圖像的測(cè)量技術(shù)；用計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展能夠理解自然景物的視覺系統(tǒng)。（輸出是參數(shù)或者描述）數(shù)字圖像處理術(shù)語(yǔ)第十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D像處理的起源最早應(yīng)用于20世紀(jì)20年代，報(bào)紙業(yè)

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)備從專用到通用再到專用。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)通過電纜傳遞照片。從早期5級(jí)灰度到15級(jí)灰度。現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信再次歷經(jīng)這個(gè)過程。第十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D像處理的起源數(shù)字圖像處理作為一門學(xué)科追溯到60年代，1964年美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室利用計(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。美國(guó)航天器傳送的第一張?jiān)虑蛘掌?964年7月31日在光線影響月球表面17分鐘攝取的圖像。第十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D像處理的起源60年代末，數(shù)字圖象處理形成一個(gè)比較完整的理論與技術(shù)體系，從而構(gòu)成了一門獨(dú)立的技術(shù)

70年代，CT的發(fā)明，血球自動(dòng)分類儀的商業(yè)化CT發(fā)明獲得1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。X射線1901年物理學(xué)獎(jiǎng)。

70年代以來迅猛發(fā)展。廣泛應(yīng)用于太空探索，遙感應(yīng)用，生物醫(yī)學(xué)工程工業(yè)應(yīng)用，軍事應(yīng)用等方面。第十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D像處理技術(shù)分類模擬圖像處理：光學(xué)、電信號(hào)處理，包括光學(xué)透鏡處理、照相、廣播電視等優(yōu)點(diǎn)—處理速度快，一般是實(shí)時(shí)處理缺點(diǎn)—精度低，抗干擾性差，靈活性差，沒有對(duì)圖像的理解能力和非線性處理能力，不易保存數(shù)字圖像處理：采用數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字化形式的圖像進(jìn)行處理優(yōu)點(diǎn)—精度高，處理內(nèi)容豐富，處理手段靈活缺點(diǎn)—計(jì)算量大，速度慢，且保持靜止第十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D像處理技術(shù)分類數(shù)字圖像處理功能分類

將一幅圖像變?yōu)榱硪环?jīng)過加工的圖像，是圖像到圖像的過程。（面向人）將一幅圖像轉(zhuǎn)化為一種非圖像的表示，如一個(gè)決策等。（面向機(jī)器）第十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理系統(tǒng)組成

數(shù)字圖像處理系統(tǒng)由圖像數(shù)字化設(shè)備、圖像處理計(jì)算機(jī)和圖像輸出設(shè)備組成。圖像數(shù)字化設(shè)備：掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、攝象機(jī)與圖像采集卡等圖像處理計(jì)算機(jī)：PC、工作站等（通常將存儲(chǔ)設(shè)備也包括在內(nèi)）圖像輸出設(shè)備：打印機(jī)、繪圖儀等第二十頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理系統(tǒng)組成圖像傳感器特殊圖像處理硬件計(jì)算機(jī)大規(guī)模存儲(chǔ)圖像顯示圖像處理軟件硬拷貝問題域網(wǎng)絡(luò)第二十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理內(nèi)容圖像增強(qiáng)—去除干擾；突出主要特征；提高圖像對(duì)比度。包括平滑（去噪）與銳化技術(shù)圖像復(fù)原—將降質(zhì)圖像（畸變、模糊）恢復(fù)到原真實(shí)圖像（逆問題，需要降質(zhì)模型）圖像壓縮編碼—（圖像傳輸與存儲(chǔ)需要）圖像分析—包括特征提取、圖像分割、圖像描述、圖像理解（模式識(shí)別）圖像重建—由多幅二維圖像恢復(fù)物體的三維結(jié)構(gòu)圖像變換（數(shù)學(xué)方法）

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離散付氏變換、余弦變換、沃爾什（哈達(dá)瑪）變換、K-L變換、小波變換等第二十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用航天及遙感月球圖像火星圖像第二十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用颶風(fēng)的多光譜圖像西藏東南山區(qū)雷達(dá)圖像第二十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用美洲的紅外線圖像第二十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用工業(yè)檢測(cè)電路板；封裝丸劑；瓶裝液體；塑料中氣泡；谷物；目鏡攙雜物第二十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用網(wǎng)裂龜裂公路損害檢測(cè)第二十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用醫(yī)療診斷胸部X射線成像血管造影圖像頭部CT圖像第二十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用超聲波成像的例子不同角度的胎兒成像甲狀腺；受損肌肉層第二十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用多器官偽彩顯示三維彩色CT技術(shù)第三十頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用（觀察角度變化）第三十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用生物個(gè)體特征識(shí)別人臉臉部熱量圖指紋——幾種常見的生物個(gè)體特征第三十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用手形手部血管分布

虹膜視網(wǎng)膜

簽名

聲音第三十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用軍事偵察、高精度制導(dǎo)（夜視紅外傳感；智能火炮/圖像制導(dǎo)視頻跟蹤；毫米波成像）第三十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用視頻跟蹤示例監(jiān)視目標(biāo)計(jì)算機(jī)攝像頭云臺(tái)第三十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用通訊（圖像壓縮編碼；可視電話）其它

數(shù)字水印技術(shù)—指在數(shù)字化的數(shù)據(jù)內(nèi)容中嵌入不明顯的記號(hào)。被嵌入的記號(hào)通常是不可見或不可察的，但是通過一些計(jì)算操作可以被檢測(cè)或者被提取。水印與源數(shù)據(jù)（如圖象、音頻、視頻數(shù)據(jù)）緊密結(jié)合并隱藏其中，成為源數(shù)據(jù)不可分離的一部分，并可以經(jīng)歷一些不破壞源數(shù)據(jù)使用價(jià)值或商用價(jià)值的操作而保存下來。第三十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用原始圖像加入水印后的圖像水印第三十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用基于內(nèi)容的圖像檢索——在海量圖像（視頻）數(shù)據(jù)庫(kù)中，僅根據(jù)樣本圖像的內(nèi)容，完成查詢和檢索。樣本圖像第三十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用系統(tǒng)界面示例第三十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用基于視頻的車輛檢測(cè)——利用道路監(jiān)視用的視頻設(shè)備，獲得當(dāng)前時(shí)候通過某個(gè)監(jiān)視路段的車輛情況（車流量、車型及跟蹤）。背景提取第四十頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用判斷當(dāng)前幀目標(biāo)物的點(diǎn)和非目標(biāo)物的點(diǎn)對(duì)非目標(biāo)物的點(diǎn)進(jìn)行更新背景更新第四十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用

背景差

車輛預(yù)提取

車輛陰影部分車輛提取結(jié)果車輛提取第四十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行貼標(biāo)簽車輛標(biāo)識(shí)第四十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用車輛跟蹤進(jìn)入?yún)^(qū)跟蹤區(qū)檢測(cè)