第一章數(shù)字圖像處理的基本概念課件

印刷圖像處理出版印刷與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/20232第一章數(shù)字圖像處理的基本概念一、圖像處理的意義◎圖像是人們從客觀世界獲取信息的重要來(lái)源◎圖像信息處理是人類(lèi)視覺(jué)延伸的重要手段

可見(jiàn)光波長(zhǎng):0.38～0.8μm；

γ射線：0.003～0.03nm；

Χ射線：0.03～3nm

紫外線：3～300nm

紅外線：0.8～300μm

微波：0.3～100cm◎圖像信息處理對(duì)國(guó)計(jì)民生有著重要的意義上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/20233二、數(shù)字圖像處理的起源◎圖像處理最早起源于20世紀(jì)20年代的報(bào)紙業(yè)

(Bartlanepicturetransmission)◎應(yīng)用于20世紀(jì)60年代

對(duì)衛(wèi)星發(fā)回的月球照片進(jìn)行了圖像畸變校正◎迅速發(fā)展于20世紀(jì)70年代;

醫(yī)學(xué)圖像——CT技術(shù)的發(fā)明；

地球遙感檢測(cè)

天文學(xué)等上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/202341.圖像：

是任意一、二或三維的景物在人眼中的影像。

“照射”源形成圖像的“場(chǎng)景”元素對(duì)光能的反射、透射或吸收相結(jié)合而產(chǎn)生三、圖像與數(shù)字圖像物體圖像數(shù)學(xué)圖像不可見(jiàn)的物理圖像可見(jiàn)的圖像光圖像照片、圖與畫(huà)2.數(shù)字圖像：

當(dāng)x,y和幅值f為有限的、離散的數(shù)值時(shí)，稱(chēng)該圖像為數(shù)字圖像。圖像的數(shù)學(xué)定義：

圖像可定義為一個(gè)二維函數(shù)f(x,y)，x和y是空間坐標(biāo)，而在任何一對(duì)空間坐標(biāo)(x,y)上的幅值f稱(chēng)為該點(diǎn)圖像的強(qiáng)度或灰度。上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/20236上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/20237四、圖像處理(DigitalImageProcessing)1.圖像處理：就是按特定的目標(biāo)，用一系列特定

的操作來(lái)“改造”圖像的行為。①模擬圖像處理

AnalogImageProcessing

光學(xué)處理(透鏡)：望遠(yuǎn)鏡等

利用光學(xué)或電子的方法對(duì)模擬信號(hào)組成的圖像進(jìn)行變換，得到所需的結(jié)果。電子處理：電視機(jī)等特點(diǎn)：處理速度快；但精度差；靈活性差；很難有判斷能力和非線性處理能力。2.圖像處理的分類(lèi)：上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/20238

用某種技術(shù)或手段將模擬信號(hào)的圖像數(shù)字化然后借助于計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行分析和處理，以達(dá)到預(yù)期的效果。②數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像由有限的元素組成這些元素特定的位置和幅值，稱(chēng)為圖像的像素。數(shù)字計(jì)算機(jī)處理上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/20239特點(diǎn)◎圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng);

可靈活、多變地實(shí)現(xiàn)各種處理；◎圖像信息量大;

處理速度慢，所需數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間大?！驁D像信息理論與通訊理論密切相關(guān);◎精度高，再現(xiàn)性好；上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/2023103.數(shù)字圖像處理的應(yīng)用學(xué)科應(yīng)用物理、化學(xué)結(jié)晶分析、譜分析生物、醫(yī)學(xué)細(xì)胞分析、染色體分類(lèi)、X射線成像、CT技術(shù)環(huán)境保護(hù)水質(zhì)及大氣污染調(diào)查等農(nóng)業(yè)、林業(yè)農(nóng)作物估產(chǎn)、植被分布調(diào)查漁業(yè)魚(yú)群分布調(diào)查氣象衛(wèi)星云圖分析通訊傳真、電視、多媒體通訊軍事導(dǎo)彈導(dǎo)航、軍事偵察法律指紋識(shí)別地質(zhì)資源勘測(cè)、地圖繪制、GIS定位工業(yè)工業(yè)探測(cè)、機(jī)器人、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/202311①遙感技術(shù)中的應(yīng)用

土地測(cè)繪、資源調(diào)查、氣象監(jiān)測(cè)、環(huán)境污染監(jiān)測(cè)、農(nóng)作物估產(chǎn)和軍事偵察等領(lǐng)域.上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/2023121998年長(zhǎng)江（枝城-岳陽(yáng)）洪澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/202313②醫(yī)學(xué)應(yīng)用

超聲波、核磁共振、X-射線照片分析和CT技術(shù)等上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/202314③安全領(lǐng)域

利用處理的模式識(shí)別等技術(shù)，可以應(yīng)用在監(jiān)控、指紋檔案管理等安全領(lǐng)域中④工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的無(wú)損檢測(cè)、質(zhì)量控制、印刷技術(shù)等上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/202315五、圖像處理的主要方法和基本內(nèi)容②變換域法：首先對(duì)圖像進(jìn)行正交變換得到變換

域系列矩陣，施行各種處理，再反

變換到空間域.

如：濾波、數(shù)據(jù)壓縮、特征抽取等1.處理方法①空域法：將圖像看作平面中各個(gè)像素的集合，

直接對(duì)該二維函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的處理?！蜞徲蛱幚矸ǎ喝缣荻冗\(yùn)算、平滑算子運(yùn)算等◎點(diǎn)處理法：如灰度處理等◎幀處理法：如圖像合成技術(shù)等上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/2023162.圖像處理的基本內(nèi)容①幾何處理(GeometricalimageProcessing)

②算術(shù)處理（點(diǎn)處理）(Arithmeticprocessing)③圖像增強(qiáng)(ImageEnhancement)⑤圖像重建(ImageReconstruction)④圖像復(fù)原(ImageRestoration)⑥圖像形態(tài)學(xué)處理（ImagemorphologicProcessing）模式識(shí)別方法：統(tǒng)計(jì)識(shí)別法（數(shù)學(xué)方法）

句法結(jié)構(gòu)識(shí)別法、模糊識(shí)別法⑧模式識(shí)別(ImageRecognition)⑦圖像編碼(ImageEncoding)上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/202317圖像獲取3.圖像處理的基本步驟：圖像復(fù)原圖像增強(qiáng)預(yù)處理彩色圖像處理圖像壓縮圖像重建輸出圖像圖像分析形態(tài)學(xué)處理圖像識(shí)別輸出屬性圖像獲取圖像增強(qiáng)圖像復(fù)原圖像重建圖像分割模式識(shí)別上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/2023214.桌面制版系統(tǒng)圖像處理的特點(diǎn)(DTP)目標(biāo)：還原原稿的細(xì)節(jié)、色彩和層次變化①還原原稿的顏色特征，保持顏色的一致性；②對(duì)圖像進(jìn)行分色處理，而分色參數(shù)的選擇要滿足后續(xù)工藝或目標(biāo)的需求；④顏色空間的轉(zhuǎn)換要考符合工作流程的需求；③黑版的生成要適合印刷工藝的要求，滿足圖像的階調(diào)層次。上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/202322◎檢查掃描質(zhì)量

◎黑白場(chǎng)定標(biāo)

◎調(diào)整階調(diào)層次

◎色彩的校正和修復(fù)

◎圖像增強(qiáng)處理

◎模擬分色和輸出

◎印刷質(zhì)量的檢測(cè)桌面制版系統(tǒng)圖像處理的主要應(yīng)用上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/2023235.數(shù)字圖像處理領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)向①高速、高分辨率、立體化、多媒體化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展；②圖像、圖形相結(jié)合朝著三維成像或多維成像

的方向發(fā)展；③硬件芯片研究；④新理論與新算法的研究；上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/202324六、圖像處理與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系1.圖像和圖形①圖像（位圖、光柵圖、像素圖）：

由一系列具有不同灰度（亮度）值的像素

（點(diǎn)）組成?！蜻m用于具有復(fù)雜的顏色、灰度等級(jí)或形狀

的變化；如照片、繪畫(huà)和數(shù)字化了的視頻

圖像等?！蝮w積大、運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)；特點(diǎn)：◎與設(shè)備相關(guān)上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/202325

由數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)公式描述的，通過(guò)計(jì)算機(jī)繪圖程序或用高級(jí)語(yǔ)言的繪圖語(yǔ)句畫(huà)成。通常稱(chēng)之為矢量圖像。②圖形（矢量圖）：◎適用于線條圖和有面模型、色彩和明暗層次

的效果圖；◎體積小、運(yùn)算速度快；◎面向?qū)ο螅c設(shè)備無(wú)關(guān)。特點(diǎn)：上海理工大學(xué)出版印刷學(xué)院6/6/2023262.圖像處理與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的區(qū)別和聯(lián)系①計(jì)算機(jī)圖形學(xué)：

研究根據(jù)給定的描述（數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)公式）用計(jì)算機(jī)生成相應(yīng)的圖形、圖像的領(lǐng)域；

研究以二維數(shù)組形式給出的圖像數(shù)據(jù)，按特定的目的，用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)作加工處理，以圖像數(shù)據(jù)或