《數(shù)字圖像處理教程（OPENCV版）》 課件 Ch01 緒論

數(shù)字圖像處理教程第1章緒論數(shù)字圖像與模擬圖像

2024/5/621.1數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成2024/5/63實際場景在適當光源照射下產生反射光波或者物體本身發(fā)射電磁波傳感器接收到反射光波或物體本身發(fā)射的電磁波，并將接收到的信號數(shù)字化后輸出給圖像處理設備圖像處理設備指配置適當軟件、硬件的處理設備，該設備可根據(jù)指定用途將圖像顯示、存儲或者經后期算法處理達到特定目的1.2電磁波譜與可見光數(shù)字圖像處理主要圖像源是電磁波譜電磁波大致分類如下：無線電波、微波、紅外波段、可見光波段、紫外波段、X射線波段以及伽馬射線等可見光波段人眼可見，呈現(xiàn)色彩，可見光波段波長由長變短依次分為：紅橙黃綠藍青紫光學傳感器獲得的非可見光波段信號無色彩，需要將信號強度轉化為圖像灰度或者賦予色彩，將信號用圖像這種直觀的方式表示2024/5/641.2電磁波譜與可見光無線電波波段成像主要用于醫(yī)學和天文學在天文觀測中星星和氣體的排放會發(fā)送無線電波，這種能量最低的射線可以顯示電子和氫氣的分布。醫(yī)學中無線電波波段用于核磁共振成像（MRI），該技術是病人放在強磁場中，并讓無線電短脈沖通過病人的身體，脈沖引發(fā)人體組織產生響應脈沖，根據(jù)接收到的響應脈沖強度繪制出的二維剖面圖像2024/5/651.2電磁波譜與可見光微波是頻率在300MHz~300GHz，用于天文觀測、生物組織成像、遙感等，自動駕駛中所用的雷達波成像就是微波成像與無線電波相比，微波具有頻率高、頻帶寬、信息容量大、波長短、方向性好等特點微波可以穿透冰層，受云雨影響小，能夠穿透煙霧，因而可以探測植被、沙漠、冰層的下方，這使得微波遙感圖像在多云多雨地區(qū)、災后生態(tài)環(huán)境較差地區(qū)、森林火災地區(qū)具有突出的優(yōu)勢2024/5/661.2電磁波譜與可見光紅外波成像無需外部光或熱源就可獲得完整的熱排放量被動影像，用于天文、夜間輔助駕駛、安防監(jiān)控、交通監(jiān)控、軍事設備全天候全視系統(tǒng)、遙感、生物檢測、地質勘探波長由高到低依次可細分為遠紅外波、長波紅外波、中波紅外波、短波紅外波和近紅外波紅外熱成像位于長波、中波二個波段，在這個波段的感測器不需要外部光或熱源就可獲得完整的熱排放量被動影像短波紅外波成像與可見光類似，用于被動獲取目標信息。短波紅外波用于遙感成像和地面災害檢測、礦物質勘測、農產品質量檢測等2024/5/671.2電磁波譜與可見光光波段圖像是最常見的，無需處理人眼就可直接看到彩色圖像，這一波段的成像應用領域之廣遠超其它波段，廣泛應用于遙感、天文、工業(yè)檢測、娛樂等各個方面2024/5/681.2電磁波譜與可見光紫外線波長100nm~400nm，應用包括平板印刷術、工業(yè)檢測、顯微鏡方法、激光、生物成像和天文觀測等2024/5/691.2電磁波譜與可見光X射線最早用于成像的電磁波輻射源之一。醫(yī)學中的血管造影用的就是X射線成像，將顯影劑注入血管里，因為X光無法穿透顯影劑，這樣可以消除骨骼和軟組織影像，使血管清晰顯，血管造影正是利用這一特性，通過顯影劑在X光下所顯示的影像來診斷血管病變。如冠狀動脈造影圖。CT就是X射線斷層掃描X射線圖像還被廣泛用于工業(yè)檢測和天文研究。x射線波段在天文中用于觀測星際氣體。在安防領域X射線也有很多應用，例如地鐵、車站的行李安檢機用的就是X射線2024/5/6101.2電磁波譜與可見光伽馬射線頻率最高該波段成像的主要用于核醫(yī)學和天文觀測在核醫(yī)學中將放射性同位素注射到人體內，當這種物質衰變時會釋放出伽馬射線，然后用伽馬射線檢測儀收集到的放射線來產生圖像，主要用于骨骼病變的定位伽馬射線成像在天文觀測中常用，伽馬射線風暴代表了黑洞或中子星的誕生2024/5/6111.3電磁波傳感器2024/5/6121.3電磁波傳感器

2024/5/6131.4視覺系統(tǒng)特性2024/5/614視網(wǎng)膜中包含大約視錐細胞（cones)、視桿細胞（rod）視錐細胞可以感知色彩，對紅、綠、藍光最敏感視桿細胞僅能分辨明暗不能感知色彩視桿細胞比視錐細胞數(shù)量多，因此人眼對亮度比對色彩更敏感弱光環(huán)境下僅視桿細胞起作用，視覺系統(tǒng)無法在暗環(huán)境中辨別色彩視錐細胞有三種，分別對波長在570nm紅光、波長535nm綠光、波長445nm藍光最敏感。三種視錐細胞有部分重疊的頻率響應曲線，但響應強度有所不同，它們共同決定了色彩感覺視覺系統(tǒng)對相同強度、不同波長的光敏感度不同，其中對綠光最敏感，對藍光最不敏感2024/5/6151.4.1視覺適應性分為暗適應、明適應和色適應暗適應是由視桿細胞代替視錐細胞的過程。一般10~30秒明適應反之。由于視錐細胞恢復工作遠比視桿細胞快，因此明適應幾秒內就可完成色適應指視覺系統(tǒng)隨著觀測光譜分布變化，對顏色刺激靈敏度發(fā)生變化的特性長時間觀測很鮮艷的物體后感覺色彩沒那么鮮艷了，長時間看色彩灰暗的物體后感覺色彩變鮮艷了，強藍光刺激后再看紅色物體，感覺是綠色等2024/5/6161.4.2視覺惰性對亮度變化反應滯后的特性稱為視覺惰性光強度突然劇烈變化時，不能在瞬間形成穩(wěn)定的主觀亮度感覺，有個短暫的過渡時間，隨著時間增長主觀亮度感覺由小到大，達到最大值后又降低到正常值光消失時亮度感覺并不立即消失，而是近似指數(shù)衰減逐漸消失，視覺系統(tǒng)對消失的光維持大約0.05~0.1秒的感覺。視頻就是利用了這個特性當光閃爍頻率高于46Hz時，由于視覺惰性人眼無法覺察出閃爍，看到的是穩(wěn)定的光源，電腦顯示器、電視掃描利用此特性，以不低于50Hz的頻率掃描刷新屏幕。2024/5/6171.4.3同時對比效應與馬赫帶效應同時對比效應：對某個區(qū)域的亮度感覺不僅取決于該區(qū)域亮度值本身，還與該區(qū)域周圍的亮度有關馬赫帶效應：在明暗交界處會感覺亮處更亮、暗處更暗馬赫帶效應表明視覺系統(tǒng)有增強邊緣對比度的機制2024/5/6181.4.4視覺分辨率在亮度合適情況下視覺分辨率達到最大相對對比度=物體亮度與背景亮度的差值/背景亮度。該比值越小，表示物體亮度與背景亮度越接近，此時分辨率下降運動速度越快視覺分辨率越低2024/5/6191.4.4視覺分辨率視覺系統(tǒng)對亮度的分辨力比對色彩分辨率更強，對不同色彩的分辨能力不同視覺系統(tǒng)對不同色彩的分辨能力不同，例如對波長380nm~430nm的光基本感覺不出色彩差別，對655nm~740nm的光也是如此，但在480nm~640nm波段即使波長只有1nm變化也能辨別出色彩差異視覺系統(tǒng)對亮度光強變化的響應是非線性。亮度掩蔽特性當光強在一定范圍內變化時視覺系統(tǒng)感知不到亮度變化，只有當光強變化超過一定閾值時視覺系統(tǒng)才能感覺到變化2024/5/6201.4.5視覺錯覺只有接近視覺中心才能看到物體的細節(jié)，越偏離視覺中心對細節(jié)的分辨能力越差視覺系統(tǒng)利用知識經驗填補降低的分辨能力，有時這種填補造成錯覺2024/5/6211.5數(shù)字圖像處理應用2024/5/6221.5數(shù)字圖像處理應用物理、天文等研究領域生物檢測工業(yè)檢測遙感、軍事安檢智能交通2024/5/623OPENCVOPENCV安裝用編譯好的OPENCV直接安裝（簡單，推薦）

/projects/opencvlibrary/files/

或者/releases/

選擇OPENCV版本下載

進入版本對應目錄，查看編譯用的visualstudio版本，如果文件名為OPENCV-版本號-vc14-vc15.exe，說明編譯好的OPENCV支持visualstudio2014、2015登錄到https:///vs/older-downloads/下載對應的visualstudiocommunity并安裝安裝下載的OPENCV，不妨設安裝在c:\OPENCV目錄下用OPENCV源代碼自己編譯安裝見https:///4.x/dd/d6e/tutorial_windows_visual_studio_opencv.html2024/5/624OPENCV在visualstudio中的配置設置系統(tǒng)環(huán)境變量路徑Windows左下角“開始”—“設置”—“系統(tǒng)”—“關于”—“高級系統(tǒng)設置”中，點擊“環(huán)境變量…”選擇“系統(tǒng)變量”，點擊“新建”，新建變量“OPENCV”,路徑為OPENCV安裝路徑下的bin目錄，例如C:\opencv\build\x64\vc14\bin打開visualstudio，創(chuàng)建新項目在visualstudio中選擇x64版本修改項目屬性C/C++>General

選項中，在AdditionalIncludeDirectories項中將OPENCV的安裝目錄下的include加上，例如C:\opencv\build\includelinker>General

選項中，

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