數(shù)字圖像處理第一章教材

幾點建議圖像處理數(shù)字圖像處理是一門新的交叉學(xué)科。它與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、電子學(xué)、計算機科學(xué)等許多學(xué)科可以相互借鑒。從它的研究范圍來看，它與模式識別、計算機視覺、計算機圖形學(xué)等多專業(yè)相互交叉。是電子信息類專業(yè)的專業(yè)課。課程以概念為主，注重應(yīng)用，加強實踐。1天地生人，有一人應(yīng)有一人之業(yè)人生在世，生一日當盡一日之勤

——話劇《立秋》臺詞2第一章緒論31.1圖像及其分類4(a)遙感圖片

圖1.1圖像實例

5(b)風景圖片（攝于浙江大學(xué)紫金港校區(qū)）

圖1.1圖像實例

6幾幅圖像7

Oneimageisworthmorethantenthousandswords

藍天上飄著朵朵白云,天空下是一片美麗的田園風光.近處是茂密的樹木花草.一條小河靜靜地伸向遠方,湛藍的河面上有一座石孔橋,遠處綠蔭叢中矗立著一座圓屋頂?shù)陌咨∥荨?圖像

概念：“圖”是物體投射或反射光的分布，“像”是人的視覺系統(tǒng)對圖的接受在大腦中形成的印象或反映。因此，圖像是客觀和主觀的結(jié)合。

分類：（1）從視覺特點，分為可見圖像和不可見圖像。（2）從圖像空間坐標和明暗程度的連續(xù)性，可分為模擬圖像和數(shù)字圖像。9背景:

1．數(shù)字圖像處理技術(shù)起源于20世紀20年代，當時通過海底電纜從英國倫敦到美國紐約傳輸了一幅照片，它采用了數(shù)字壓縮技術(shù)。就1920年的技術(shù)水平來看，如果不壓縮，傳一幅圖像要一星期時間，壓縮后只需要3小時。1964年美國的噴氣推進實驗室處理了太空船“旅行者七號”發(fā)回的月球照片，這標志著第三代計算機問世后數(shù)字圖像處理概念開始得到應(yīng)用。其后數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展迅速，目前已成為工程學(xué)、計算機科學(xué)、信息科學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)甚至社會科學(xué)等領(lǐng)域各學(xué)科之間學(xué)習和研究的對象。10背景:

2．人類傳遞信息的主要媒介是語音和圖像。據(jù)統(tǒng)計,在人類接受的信息中,聽覺信息占20%,視覺信息占60%,其他如味覺、觸覺、嗅覺總的加起來不過占20%。所以，作為傳遞信息的重要媒體和手段——圖像信息是十分重要的，俗話說：“百聞不如一見”、“一目了然”，都反映了圖像在傳遞信息中的獨到之處。11圖像的特點

直觀形象

易懂

信息量大12圖像的分類

按灰度分類：二值、多灰度

按色彩分類：單色、彩色

按運動分類：靜態(tài)、動態(tài)

按時空分布分類：二維、三維

131.2數(shù)字圖像處理技術(shù)與應(yīng)用

14主要內(nèi)容

圖像獲取

圖像變換

圖像增強

圖像復(fù)原

圖像編碼

圖像分析

圖像識別

圖像理解

15主要內(nèi)容Acquisition(圖像采集)Enhancement(圖像增強)RestorationReconstruction(圖像恢復(fù)/重建)Compression(圖像壓縮)Segmentation(分割)Representation&description(表示&描述)Objectrecognition(物體識別)(輸入輸出都是圖像)(輸入是圖像輸出是圖像的特征/屬性)KeyScene(Objects)場景(多個物體)輸出16主要內(nèi)容圖形數(shù)字化（圖像獲?。喊堰B續(xù)圖像用一組數(shù)字表示，便于用計算機分析處理。圖像變換：對圖像進行正交變換，以便進行處理。二維圖像及其離散傅立葉頻譜的顯示a)原始圖像b)離散傅立葉頻譜17圖像增強：對圖像的某些特征進行強調(diào)或銳化而不增加圖像的相關(guān)數(shù)據(jù)。a)原圖b)圖像增強后的圖18圖像復(fù)原：去除圖像中的噪聲干擾和模糊，恢復(fù)圖像的客觀面目。Bagofwords(Visualwords)19圖像編碼：在滿足一定的圖形質(zhì)量要求下對圖像進行編碼，可以壓縮表示圖像的數(shù)據(jù)。256K21K20圖像分析：對圖像中感興趣的目標進行檢測和測量，從而獲得所需的客觀信息。圖像識別：找到圖像的特征，以便進一步處理。圖像理解：在圖像分析的基礎(chǔ)上得出對圖像內(nèi)容含義的理解及解釋，從而指導(dǎo)和規(guī)劃行為。21ImageProcessingBeard?Face?Gun?Expression?Pose?Ages?Identity?ImageUnderstandingImageAnalysisEdge,Color,Textureetc.ThisisBenLaden!!!Threelevelsofimageengineering22方法

空域法

變換域法

空域法：直接對獲取的數(shù)字圖像進行處理。頻域法：對先對獲取的數(shù)字圖像進行正交變換，得到變換系數(shù)陣列，然后再進行處理，最后再逆變換到空間域，得到圖像的處理結(jié)果。23數(shù)字圖像處理的應(yīng)用如下表和圖示學(xué)科應(yīng)用內(nèi)容物理、化學(xué)結(jié)晶分析、譜分析生物、醫(yī)學(xué)細胞分析、染色體分類、X射線照片分析、CT環(huán)境保護水質(zhì)及大氣污染調(diào)查地質(zhì)資源勘探、地圖繪制、GIS農(nóng)林植被分布調(diào)查、農(nóng)作物估產(chǎn)海洋魚群探查、海洋污染監(jiān)測水利河流分布、水利及水害調(diào)查氣象云圖分析等通信傳真、電視、多媒體通信工業(yè)、交通工業(yè)探傷、鐵路選線、機器人、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測經(jīng)濟電子商務(wù)、身份論證、防偽軍事軍事偵察、導(dǎo)彈制導(dǎo)、電子沙盤、軍事訓(xùn)練等法律指紋識別等24應(yīng)用

計算機圖像生成25

計算機圖像生成26

計算機圖像生成27

計算機圖像生成28

圖像傳輸與圖像通信，數(shù)字電視29

機器人視覺及圖像測量30應(yīng)用

辦公自動化31應(yīng)用

圖像跟蹤及光學(xué)制導(dǎo)32

圖像跟蹤及光學(xué)制導(dǎo)33

圖像跟蹤及光學(xué)制導(dǎo)軍事應(yīng)用隱形飛機定位轟炸34

圖像跟蹤及光學(xué)制導(dǎo)軍事應(yīng)用35

圖像跟蹤及光學(xué)制導(dǎo)軍事應(yīng)用36應(yīng)用

醫(yī)學(xué)圖像處理與材料分析中的圖像分析系統(tǒng)37

醫(yī)學(xué)圖像處理與材料分析中的圖像分析系統(tǒng)X-rays:X射線成像,醫(yī)學(xué)(胸片造影掃描),工業(yè)檢測Gamma-rays:伽馬成像,主要用于醫(yī)學(xué)天文學(xué)38

醫(yī)學(xué)圖像處理與材料分析中的圖像分析系統(tǒng)Ultraviolet:礦物質(zhì),谷物,紡織品NormalcornSmutcorn（黑穗玉米）Fluorescencemicroscopy熒光顯微技術(shù)39

醫(yī)學(xué)圖像處理與材料分析中的圖像分析系統(tǒng)超聲圖象PhotocourtesyPhilipsResearch

Ultrasoundexaminationduringpregnancy

40

醫(yī)學(xué)圖像處理與材料分析中的圖像分析系統(tǒng)醫(yī)學(xué)圖象41應(yīng)用

遙感圖像處理和空間探測農(nóng)業(yè)普查、森林覆蓋計算、水利工程等的客觀估計計算、森林火災(zāi)監(jiān)護－－客觀反映火災(zāi)情況、面積。42

遙感圖像處理和空間探測全球夜景衛(wèi)星紅外成像43

遙感圖像處理和空間探測

在國土資源調(diào)查與環(huán)境評價及災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用1998年長江洪水災(zāi)害遙感圖像44

遙感圖像處理和空間探測45應(yīng)用偵查破案和商業(yè)應(yīng)用：指紋鑒別，手跡分析，偽鈔識別等。其它應(yīng)用：材料分析、服裝試穿顯示、發(fā)型設(shè)計顯示、現(xiàn)場視頻管理等?？脊牛夯謴?fù)珍貴的文物圖片、名畫和壁畫等。46偵查破案和商業(yè)應(yīng)用：指紋鑒別，手跡分析，偽鈔識別等。FingerrecognitionMoneyRecognitionLicensePlateRecognition471.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)

48圖像采集系統(tǒng)計算機圖像輸出設(shè)備模擬圖像圖1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)491.4MATLAB圖像處理工具箱50

MATLAB——MATrix

LABoratory

MATLAB是一種基于向量的高級程序語言

MATLAB將計算、可視化與程序設(shè)計集成在一個易用的環(huán)境中

MATLAB51MATLAB的典型應(yīng)用

數(shù)學(xué)與計算

算法開發(fā)

數(shù)據(jù)獲取

建模、仿真和原型化

數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘和可視化

科學(xué)與工程圖學(xué)

應(yīng)用開發(fā)，包括圖形用戶接口構(gòu)造。

52圖像處理工具箱

IPT——ImageProcessingToolbox以數(shù)字圖像處理理論為基礎(chǔ)，用MATLAB語言構(gòu)造出一系列的用于圖像數(shù)據(jù)顯示與處理的M-函數(shù)

53圖像處理工具箱

(1)幾何運算，包括縮放、旋轉(zhuǎn)和裁剪；(2)

分析操作，包括邊緣檢測，四叉樹分解；(3)

增強操作，包括亮度