第二章 數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)課件

第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)第2章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)：了解對(duì)數(shù)字圖像及處理技術(shù)與數(shù)字圖像處理系統(tǒng)基本概念及相關(guān)術(shù)語(yǔ)；熟悉圖像分析、圖像重建等數(shù)字圖像處理技術(shù)；掌握?qǐng)D像質(zhì)量改善、圖像數(shù)據(jù)壓縮等數(shù)字圖像處理技術(shù)。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)第2章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.1數(shù)字圖像

2.2數(shù)字圖像處理

2.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)

2.4數(shù)字圖像處理基本技術(shù)

2.5數(shù)字圖像的制式轉(zhuǎn)換與壓縮

第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.1數(shù)字圖像教學(xué)目標(biāo)：了解模擬圖像、數(shù)字圖像的基本概念及相關(guān)術(shù)語(yǔ)；熟悉數(shù)字圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)分析相關(guān)技術(shù)；掌握數(shù)字圖像的分類(lèi)與表示方法。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)1、模擬圖像2、數(shù)字圖像2.1.1圖像的相關(guān)概念第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)列(N)行(M)模擬圖像抽樣黑0灰階量化白2553.模擬圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像的過(guò)程（1）抽樣；（2）量化第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)4.

分辨率與顏色數(shù)

分辨率表示圖像垂直與水平方向的像素點(diǎn)的數(shù)量。

顏色數(shù)是指一幅圖像最多能表達(dá)的顏色數(shù)目。

位數(shù)顏色數(shù)12244168256124096166553624像素表達(dá)位數(shù)與對(duì)應(yīng)的顏色數(shù)第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.1.2數(shù)字圖像的分類(lèi)及表示1.數(shù)字圖像的分類(lèi)數(shù)字圖像的分類(lèi)主要有黑白圖像、灰度圖像、彩色圖像、三維圖像等。（1）黑白圖像100001110I=第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.1.2數(shù)字圖像的分類(lèi)及表示（2）灰度圖像灰度圖像是指每個(gè)像素的信息由一個(gè)量化的灰度級(jí)來(lái)描述的圖像。015020012050180250220100I=第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.1.2數(shù)字圖像的分類(lèi)及表示（3）彩色圖像彩色圖像是指每個(gè)像素的信息由RGB三原色構(gòu)成的彩色圖像。25524024025508025500R=01608025516016002550G=08016000240255255255B=第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.數(shù)字圖像在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示方法（1）單波段數(shù)字圖像;（2）多波段彩色數(shù)字圖像;（3）二值圖形;第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)（2）多波段彩色數(shù)字圖像由紅、綠、蘭三基色表示的彩色圖像及遙感圖像均屬多波段圖像。這類(lèi)圖像常用下列三種掃描和存儲(chǔ)方式：按色彩幀掃描存儲(chǔ)方式按行掃描存儲(chǔ)方式按像素點(diǎn)掃描存儲(chǔ)方式

第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)按行掃描存儲(chǔ)方式按像素點(diǎn)掃描存儲(chǔ)方式第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)（3）二值圖形二值圖形是黑白圖像的一種特殊情況。每個(gè)像素只有二個(gè)灰度值1或0，即每個(gè)像素僅用一位二進(jìn)制數(shù)表示即可。一切文字和工程線條圖均可經(jīng)數(shù)字化后用二值圖像的形式來(lái)表示，例如醫(yī)學(xué)心電圖中的線條圖形就是典型的二值圖形。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)3.數(shù)字圖像的存儲(chǔ)（1）合并儲(chǔ)存；（2）圖像壓縮儲(chǔ)存一般儲(chǔ)存單元是字節(jié)，而二值圖像僅用一位二進(jìn)制碼來(lái)表示即可。采用的方法是將相鄰的8個(gè)像素點(diǎn)值合并儲(chǔ)存在一個(gè)字節(jié)中，以每個(gè)像素占用該字節(jié)一個(gè)位的方式來(lái)表示。優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省儲(chǔ)存空間，缺點(diǎn)是顯示或處理時(shí)，必須先把每個(gè)字節(jié)展開(kāi)成8個(gè)像素，增加了處理的計(jì)算量。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)（2）圖像壓縮儲(chǔ)存

文字和線條圖像是一種特殊的二值圖，這類(lèi)圖像由于文字或線條只占全圖少量像素，因此可以采用更緊湊的數(shù)據(jù)壓縮結(jié)構(gòu)來(lái)儲(chǔ)存。經(jīng)常選用下面三種結(jié)構(gòu)來(lái)儲(chǔ)存：坐標(biāo)序列結(jié)構(gòu)坐標(biāo)序列增量結(jié)構(gòu)鏈碼結(jié)構(gòu)第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)1）坐標(biāo)序列結(jié)構(gòu):即由圖中線段某一端頭（非封閉線）或任意像素點(diǎn)（封閉線）的坐標(biāo)開(kāi)始，連續(xù)記錄與之連通的像素點(diǎn)坐標(biāo)，這種方法實(shí)際上僅記錄了圖像上有黑色（值為1）的像素點(diǎn)所在的X，Y坐標(biāo)值，而隱含表示其它沒(méi)有被記錄的坐標(biāo)點(diǎn)為白色，其值均為0。該圖像為512×512像素，則需要2×9×10=180位存儲(chǔ)空間。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2）坐標(biāo)序列增量結(jié)構(gòu)：根據(jù)相鄰兩個(gè)像素坐標(biāo)之間的變化，增量為0表示該X或Y方向坐標(biāo)值保持不變，增量為1表示該X或Y方向坐標(biāo)值加1而前進(jìn)一步。坐標(biāo)序列增量的方法可以用(3,6)(1,1)(1,0)(1,-1)(1,-1)(1,0)(1,0)(1,-1)(0,-1)(-1,-1)序列來(lái)表示10個(gè)有效黑點(diǎn)像素所示的線條。存儲(chǔ)該圖形需要4×(10-1)+2×9＝54位。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)3）鏈碼結(jié)構(gòu)：對(duì)一個(gè)(線條)連續(xù)的像素序列來(lái)說(shuō)，與某一像素連通的后續(xù)像素只可能是0~7中的一個(gè)。因此任何一個(gè)后續(xù)像素均可用0~7這8個(gè)值中的一個(gè)來(lái)表示它的前進(jìn)方向，那么用三位二進(jìn)制碼（八進(jìn)制數(shù)）即可表示連續(xù)的線條圖形。

鏈碼結(jié)構(gòu)法可用(3,6)，7，0，1，1，0，0，1，2，3的鏈碼表示。即用八進(jìn)制數(shù)就可表示，用了2×9+(n－1)×3=45位就可以?xún)?chǔ)存第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.1.3數(shù)字圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

醫(yī)學(xué)成像的目的是要讓觀察者能夠清楚地看到患者體內(nèi)的某一組織器官的病變情況及其與周?chē)M織的關(guān)系。影響評(píng)價(jià)數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像質(zhì)量的因素：噪聲、信噪比、對(duì)比度、分辨率及偽影。其中分辨率還包括：空間分辨率、密度分辨率、時(shí)間分辨率。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.2數(shù)字圖像處理教學(xué)目標(biāo)：了解數(shù)字圖像的基本概念及相關(guān)術(shù)語(yǔ)；熟悉數(shù)字圖像處理的相關(guān)技術(shù)、優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用狀況。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.2數(shù)字圖像處理

數(shù)字圖像處理（DigitalImageProcessing）又稱(chēng)為計(jì)算機(jī)圖像處理，它是指將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并利用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理的過(guò)程。

圖像處理目的是改善圖像的質(zhì)量，它以提高圖像的使用價(jià)值為目的。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字圖像處理的優(yōu)點(diǎn)1.再現(xiàn)性好2.處理精度高3.處理速度快4.處理圖像手段靈活5．易存儲(chǔ)6．發(fā)展快7．操作簡(jiǎn)單8．易傳輸9．安全10.智能化醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像處理的應(yīng)用1、黑白圖像的灰階處理2、彩色圖像的頻譜處理3．圖像信息資料的儲(chǔ)存4．實(shí)時(shí)圖像信息的傳輸5．Internet與醫(yī)學(xué)圖像信息的傳輸6．圖像自動(dòng)識(shí)別7．圖像虛擬8．圖像三維重建9．遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)（Telemedicine）第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)：了解數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)與常用的圖像采集設(shè)備；熟悉圖像數(shù)字化設(shè)備常見(jiàn)參數(shù)、常用的數(shù)字圖像處理軟件。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.3.1數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)

數(shù)字圖像的采集、處理和輸出是由數(shù)字圖像處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，因此數(shù)字圖像處理系統(tǒng)是由圖像數(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，如圖所示：圖像處理計(jì)算機(jī)圖像數(shù)字化設(shè)備

圖像輸出設(shè)備輸入圖像輸出圖像第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.3.2常用的圖像采集設(shè)備第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.3.3圖像數(shù)字化設(shè)備常見(jiàn)參數(shù)1.像素(Pixel)2.屏幕分辨率屏幕分辨率又稱(chēng)屏幕頻率，是指顯示器上最大可顯示的像素?cái)?shù)的集合，一般用水平與垂直方向的像素點(diǎn)數(shù)來(lái)表示。3.位分辨率(BitResolution)

圖象的位分辨率也稱(chēng)位深，是用來(lái)衡量每個(gè)像素儲(chǔ)存信息的位數(shù)。這種分辨率決定了每次在屏幕上可顯示多少種顏色，或者也將位分辨率稱(chēng)為顏色深度。

4.設(shè)備分辨率(DeviceResolution)

又稱(chēng)輸出分辨率，指的是各類(lèi)圖像輸入、輸出設(shè)備每英寸上可產(chǎn)生的點(diǎn)數(shù)。這種分辨率通過(guò)指標(biāo)DPI來(lái)衡量。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.3.4常用的數(shù)字圖像處理軟件第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4數(shù)字圖像處理基本技術(shù)教學(xué)目標(biāo)：了解數(shù)字圖像處理基本技術(shù)的基本概念；熟悉數(shù)字圖像運(yùn)算方法；掌握灰度直方圖、圖像增強(qiáng)、圖像的幾何變換、圖像分割等圖像處理技術(shù)。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.1數(shù)字圖像運(yùn)算

數(shù)字圖像運(yùn)算是數(shù)字圖像處理的最基本技術(shù)，包括算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算。算術(shù)運(yùn)算有：加法、減法、乘法運(yùn)算等，邏輯運(yùn)算有：求反、異或、或、與運(yùn)算等。1.加法加法運(yùn)算的定義：C(x,y)=A(x,y)+B(x,y)。主要應(yīng)用舉例：我們可以得到各種圖像合成的效果，也可以用于兩張圖片的銜接。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.1數(shù)字圖像運(yùn)算1.加法圖像的合成圖像的銜接第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.減法減法的定義：C(x,y)=A(x,y)-B(x,y)。主要應(yīng)用舉例：檢測(cè)同一場(chǎng)景兩幅圖像之間的變化，設(shè)：時(shí)間1的圖像為T(mén)1(x,y)，時(shí)間2的圖像為T(mén)2(x,y)，則C(x,y)=T2(x,y)-T1(x,y)。則C(x,y)=A(x,y)–B(x,y)運(yùn)算的結(jié)果是；去除了圖像背景色、得到了相減運(yùn)算的圖像C(x,y)，其中C(x,y)為圖像相減運(yùn)算后，去除了背景的圖像。同一場(chǎng)景兩幅圖像之間的變化第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.1數(shù)字圖像運(yùn)算3.乘法乘法的定義：C(x,y)=A(x,y)*B(x,y)。主要應(yīng)用舉例：圖像的局部顯示。用二值蒙板圖像與原圖像做乘法。此種圖像處理操作常被稱(chēng)為“摳圖”或“蒙板”操作。圖像的局部顯示第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.1數(shù)字圖像運(yùn)算4.求反求反的定義：g(x,y)=255-f(x,y)。主要應(yīng)用舉例：獲得彩色圖片的底片，對(duì)于黑白圖像，還可獲得區(qū)別于背景的、可恢復(fù)的圖形。圖像的求反運(yùn)算示意圖第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.1數(shù)字圖像運(yùn)算5.異或異或運(yùn)算的定義：g(x,y)=f(x,y)?h(x,y)。主要應(yīng)用舉例：獲得相交子圖像。圖像的異或運(yùn)算第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.1數(shù)字圖像運(yùn)算6.或運(yùn)算或運(yùn)算的定義：g(x,y)=f(x,y)vh(x,y)。主要應(yīng)用舉例：合并子圖像。圖像的或運(yùn)算第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.1數(shù)字圖像運(yùn)算7.與運(yùn)算與運(yùn)算的定義：g(x,y)=f(x,y)ùh(x,y)。主要應(yīng)用舉例：求兩個(gè)子圖像的相交子圖。圖像的與運(yùn)算第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)以上七種數(shù)字圖像的運(yùn)算方式在實(shí)際的醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像處理中可用于醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像的比較、裁剪、拼接、特征提取等融合技術(shù)中。例如：數(shù)字圖像的減法運(yùn)算可應(yīng)用于DSA（數(shù)字減影血管造影）的圖像處理中蒙片充盈片減影圖b正片與負(fù)片a數(shù)字減影血管造影成像第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.2灰度直方圖1.灰度直方圖的定義

灰度直方圖是灰度級(jí)的函數(shù)，是對(duì)圖像中所有灰度級(jí)狀態(tài)分布的統(tǒng)計(jì)。即：橫坐標(biāo)表示灰度級(jí)，縱坐標(biāo)表示圖像中對(duì)應(yīng)某灰度級(jí)所出現(xiàn)的像素個(gè)數(shù)。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)較暗的圖像較暗圖像的直方圖較亮的圖像較亮圖像的直方圖第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)對(duì)比度較低圖像對(duì)比度較低圖像的直方圖對(duì)比度較高圖像對(duì)比度較高圖像的直方圖第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.直方圖的用途（1）直方圖可用來(lái)判斷一幅圖像是否合理地利用了全部被允許地灰度級(jí)范圍。（2）直方圖可用來(lái)進(jìn)行邊界閾值選擇。圖像的輪廓線提供了一個(gè)確立圖像中簡(jiǎn)單物體邊界的有效方法，使用輪廓線作為邊界的技術(shù)被稱(chēng)為閾值化。直方圖因?yàn)樘峁┝艘环鶊D像的全部灰度信息，因此可以利用直方圖來(lái)進(jìn)行邊界閾值選擇。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.3圖像增強(qiáng)

圖像增強(qiáng)是數(shù)字圖像處理的方法之一，可以改善從外界獲取的圖像的質(zhì)量和外觀，或者把圖像轉(zhuǎn)換成另外某種形式，使其更適合人眼的觀察判斷和圖像分析儀的自動(dòng)處理。在對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理時(shí)，可以采用灰度變換、圖像平滑與銳化等多種技術(shù)綜合處理。必須注意的是：圖像增強(qiáng)實(shí)際上是有選擇性地加強(qiáng)圖像中的某些信息，而抑制另一些信息。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)1.灰度變換（1）線性對(duì)比度展寬局部對(duì)比度增強(qiáng)第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)（2）動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整動(dòng)態(tài)范圍是指圖像中所記錄的場(chǎng)景中從暗到亮的變化范圍。動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整的目的是通過(guò)動(dòng)態(tài)范圍的壓縮或擴(kuò)展，可以將所關(guān)心部分的灰度級(jí)的變化范圍擴(kuò)大。在醫(yī)學(xué)影像中，CT圖像在顯示時(shí)，調(diào)整窗寬和窗位即采用這種技術(shù)，既有選擇性地把人體某一組織器官的灰階值范圍映射到顯示設(shè)備中，如選擇骨窗（窗位調(diào)整），就是選擇輸入X線片中人體骨骼的灰階范圍（窗寬調(diào)整），此時(shí)屏幕中將清晰地增強(qiáng)顯示出骨骼的影像，抑制其他灰階組織的圖像。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)（3）直方圖方法采用直方圖修正后可使圖像的灰度間距拉大或使灰度分布均勻，從而增大了反差，使圖像細(xì)節(jié)清楚，達(dá)到增強(qiáng)圖像清晰度的目的。直方圖處理方法通常分兩種；直方圖均衡化；直方圖規(guī)定化：第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)1）直方圖均衡化圖像均衡化處理后，圖像的直方圖是平直的，即各灰度級(jí)具有相同的出現(xiàn)頻數(shù)，那么由于灰度級(jí)具有均勻的概率分布，圖像看起來(lái)就更清晰了。直方圖均衡化實(shí)質(zhì)上是減少圖像的灰度級(jí)以換取對(duì)比度的加大。

第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2）直方圖規(guī)定化直方圖規(guī)定化是指將一幅圖像通過(guò)灰度變換后，使其具有特定的直方圖形式，如使圖像與某一標(biāo)準(zhǔn)圖像具有相同的直方圖，或使圖像具有某一特定函數(shù)形式的直方圖。也就是說(shuō)，直方圖規(guī)定化的基本思想是變換直方圖使之成為某個(gè)特定的形狀，從而可以有控制地達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)（4）偽彩色和假彩色偽彩色(pseudocolor)處理是把黑白圖像處理成偽彩色圖像。

偽彩色處理主要解決的是如何把灰度圖變成偽彩色圖的問(wèn)題，最簡(jiǎn)單的辦法是選擇對(duì)應(yīng)于某一灰度值設(shè)一彩色值來(lái)替代，可稱(chēng)之為調(diào)色板替代法。另外一種比較好的偽彩色處理方法是設(shè)定三個(gè)獨(dú)立的函數(shù)，給出一個(gè)灰度值，便由計(jì)算機(jī)估算出一個(gè)相應(yīng)的RGB值。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)偽彩色示意圖第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)（4）偽彩色和假彩色假彩色(falsecolor)處理是把真實(shí)的自然彩色圖像或遙感多光譜圖象處理成假彩色圖像。假彩色處理的主要用途是：（1）景物映射成奇異彩色，比本色更引人注目。（2）適應(yīng)人眼對(duì)顏色的靈敏度，提高鑒別能力。可把細(xì)節(jié)豐富的物體映射成深淺與亮度不一的顏色。（3）遙感多光譜圖象處理成假彩色，可以獲得更多信息。

第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)假彩色示意圖第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.3圖像增強(qiáng)2.圖像平滑與銳化圖像平滑和銳化處理可以實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)的目的。目前利用平滑和銳化方法實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)處理，根據(jù)其處理所進(jìn)行的空間不同，可分為基于圖像域的方法既空域法和基于變換域的方法既頻域法兩類(lèi)?？沼蚍ㄖ冈趫D像所在的空間域中直接進(jìn)行處理；而頻域法指先把圖像作變換，在頻率域中處理后，再反變換回空間域。（1）平滑圖像平滑是消除或減少圖像中各種噪聲的處理方法。圖像平滑主要是為了消除噪聲。圖像平滑處理包括空域法和頻域法兩大類(lèi)。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.3圖像增強(qiáng)2.圖像平滑與銳化（1）平滑1）空域法中，圖像平滑的常用方法是采用多圖像平均法、鄰域平均法和中值濾波等方法。①多圖像平均法：多圖像平均法使是對(duì)同一景物的多幅圖像取平均來(lái)消除噪聲的方法。②鄰域平均法：基本思想是用圖像上點(diǎn)（X,Y）及其鄰域像素的灰度平均值來(lái)代替點(diǎn)(X,Y)的灰度值。③中值濾波法：基本思想是：用像素鄰域內(nèi)的中間灰度值代替該像素原來(lái)的灰度值。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.3圖像增強(qiáng)2.圖像平滑與銳化（1）平滑2）頻域法中，圖像平滑的常用方法是低通濾波法。通過(guò)低通濾波的方法使高頻分量通過(guò)受到抑制和阻止，而允許低頻分量的圖像信息順利通過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)圖像的平滑處理。圖像模糊第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.3圖像增強(qiáng)2.圖像平滑與銳化（2）銳化圖像銳化的目的是增強(qiáng)圖像中目標(biāo)的細(xì)節(jié)邊緣和輪廓，使圖象看起來(lái)比較清晰。銳化的作用是要使灰度反差增強(qiáng)，從增強(qiáng)圖像細(xì)節(jié)的目的來(lái)看，它與圖像平滑處理的效果正好相反。銳化處理也分為空域法和頻域法。圖像銳化第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.4圖像的幾何變換圖像是對(duì)三維實(shí)際景物的平面投影。為了觀測(cè)需要，常常需要進(jìn)行各種不同的幾何變換。值得注意的是，幾何變換不改變像素值，而是改變像素所在的位置。圖像的位置變換是指圖像的大小和形狀不發(fā)生變化，只是將圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移，主要是用于目標(biāo)識(shí)別中的目標(biāo)配準(zhǔn)。1.圖像的平移圖像平移只是改變圖像在屏幕上的位置，圖像本身并不發(fā)生變化。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.4圖像的幾何變換2.圖像的鏡像鏡像分為水平鏡像和垂直鏡像,水平鏡像變換是指將指定區(qū)域的圖像左右翻轉(zhuǎn)地顯示在屏幕上，垂直鏡像是將圖像上下翻轉(zhuǎn)顯示出來(lái)。圖像的水平鏡像和垂直鏡像第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.4圖像的幾何變換3.圖像的形狀變換所謂圖像的形狀變換是指圖像的形狀發(fā)生了變化。在這里主介紹圖像的放大與縮小。圖像的縮小實(shí)際上就是對(duì)原有的多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行挑選或處理，獲得期望縮小尺寸的數(shù)據(jù)，并且盡量保持原有的特征不丟失。最簡(jiǎn)單的方法就是等間隔地選取數(shù)據(jù)。圖像放大從字面上看，是圖像縮小的逆操作，但是，從信息處理的角度來(lái)看，則難易程度完全不一樣。圖像縮小是從多個(gè)信息中選出所需要的信息，而圖像放大則是需要對(duì)多出的空位填入適當(dāng)?shù)闹担切畔⒌墓烙?jì)。簡(jiǎn)單的思想是，如果需要將原圖像放大k倍，則將原圖像中的每個(gè)像素值，填在新圖像中對(duì)應(yīng)的k*k大小的子塊中。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.5圖像分割

把圖像空間按照一定的要求分成一些“有意義”的區(qū)域的技術(shù)叫圖像分割。例如：1.要確定航空照片中的森林、耕地、城市區(qū)域等，首先需要將這些部分在圖像上分割出來(lái)。2.要辨認(rèn)文件中的個(gè)別文字，也需先將這些文字分選出來(lái)。3.要識(shí)別和標(biāo)定細(xì)胞的顯微照片中的染色體，需要用圖像分割技術(shù)。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.5圖像分割

圖像分割是按照?qǐng)D像的某些特征（如灰度等級(jí)、頻譜、紋理等）將圖像空間分成若干有不同意義的區(qū)域的處理技術(shù)，它是圖像分析的關(guān)鍵步驟，在這些區(qū)域內(nèi)其特性是相同的或者說(shuō)是均勻的，兩個(gè)相鄰區(qū)域彼此特性則是不同的，其間存在著邊緣或邊界。在分割處理時(shí)，有兩點(diǎn)應(yīng)該注意：從主觀愿望出發(fā)，分割出來(lái)的區(qū)域和圖像中的目標(biāo)應(yīng)該準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，但要實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)分割是比較困難的，這主要取決于圖像的質(zhì)量（即目標(biāo)與背景的分離程度），因此在分割時(shí)還需借助一些其它手段。一般的軟件系統(tǒng)都會(huì)提供幾種分割方法，操作員可在使用過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以提高工作效率。圖像分割可采用灰度級(jí)門(mén)限化方法和邊緣檢測(cè)技術(shù)。

第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.5圖像分割

用灰度級(jí)門(mén)限化方法來(lái)分割一幅圖像時(shí)，若想從亮的背景中分離出暗的物體,利用一門(mén)限值T將像素分為“亮”的和“暗”的兩類(lèi)。

灰度級(jí)門(mén)限化方法圖像分割效果圖第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.4.5圖像分割

與圖像分割密切相關(guān)的技術(shù)是邊緣檢測(cè)，它也是目標(biāo)區(qū)域的識(shí)別、區(qū)域形狀提取等圖像分析領(lǐng)域十分重要的基礎(chǔ)，圖像理解和分析的第一步往往就是邊緣檢測(cè)。所謂邊緣就是指圖像局部亮度變化最顯著的部分，它是檢測(cè)圖像局部顯著變化的最基本的運(yùn)算。將像素分為“邊緣”上的點(diǎn)和“非邊緣”上的點(diǎn)兩類(lèi)。邊緣檢測(cè)技術(shù)圖像分割效果圖第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.5數(shù)字圖像的制式轉(zhuǎn)換與壓縮教學(xué)目標(biāo)：了解數(shù)字圖像的制式與制式轉(zhuǎn)換；熟悉醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像通訊（DICOM）標(biāo)準(zhǔn)；掌握?qǐng)D像壓縮與解壓縮方法。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.5數(shù)字圖像的制式轉(zhuǎn)換與壓縮2.5.1數(shù)字圖像的制式與制式轉(zhuǎn)換

數(shù)字圖像文件因采集方式的不同，其文件存儲(chǔ)的格式就不同，當(dāng)然還原與顯示圖像的方式也就不同。常見(jiàn)的數(shù)字圖像有；JPEG圖像格式、TIFF圖像格式、MPEG圖像格式、DICOM醫(yī)學(xué)影像文件格式等。1.JPEG圖像格式：擴(kuò)展名是JPG,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)圖像壓縮格式。它利用一種有損的圖像壓縮方式，既將圖像文件合理的壓縮到一個(gè)較小的儲(chǔ)存空間，很適合應(yīng)用在網(wǎng)頁(yè)的圖像中。JPEG格式的圖像主要壓縮的是高頻信息，對(duì)色彩的信息保留較好，因此也普遍應(yīng)用于需要連續(xù)色調(diào)的圖像中。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.5.1數(shù)字圖像的制式與制式轉(zhuǎn)換

2.TIFF圖像格式：擴(kuò)展名是TIF。它是一種非失真的壓縮格式(最高也只能做到2～3倍的壓縮比)能保持原有圖像的顏色及層次，但占用空間卻很大。TIFF常被應(yīng)用于較專(zhuān)業(yè)的用途，如書(shū)籍出版、海報(bào)等，極少應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)上。3.MPEG圖像格式：即運(yùn)動(dòng)圖像專(zhuān)家組格式，也稱(chēng)為國(guó)際動(dòng)態(tài)圖像壓縮格式。通常家里看的VCD、SVCD、DVD大多是這種格式。MPEG文件格式是采用運(yùn)動(dòng)圖像壓縮算法的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，它采用了有損壓縮方法從而減少運(yùn)動(dòng)圖像中的冗余信息。MPEG的壓縮方法說(shuō)的更加深入一點(diǎn)就是保留相鄰兩幅畫(huà)面絕大多數(shù)相同的部分，而把后續(xù)圖像中和前面圖像有冗余的部分去除，從而達(dá)到壓縮的目的。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.5.1數(shù)字圖像的制式與制式轉(zhuǎn)換

1JPEG格式的灰度圖像2TIFF格式的灰度圖像圖1是JPEG格式的灰度圖像，它所占的存儲(chǔ)空間大小是20k；圖21b是TIFF格式的灰度圖像，它所占的存儲(chǔ)空間大小是116k。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.5.2醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像通訊（DICOM）標(biāo)準(zhǔn)DICOM是DigitalImagingandCommunicationsinMedicine的英文縮寫(xiě)，即醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信標(biāo)準(zhǔn)。它以開(kāi)放式連結(jié)系統(tǒng)（OSI）參考模式為基礎(chǔ)定下七層協(xié)議。由于DICOM標(biāo)準(zhǔn)是一種應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，因此它是存在于七層協(xié)議之間的最上一層。在DICOM標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)定義了影像及其相關(guān)信息的組成格式和交換方法，利用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，人們可以在影像設(shè)備上建立一個(gè)接口來(lái)完成影像數(shù)據(jù)的輸入/輸出工作。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.5.2醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像通訊（DICOM）標(biāo)準(zhǔn)2.DICOM文件格式DICOM數(shù)據(jù)元素主要由四個(gè)部分組成：標(biāo)簽、數(shù)據(jù)描述(VR)、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)域。(1)標(biāo)簽是一個(gè)4字節(jié)的無(wú)符號(hào)整數(shù)。DICOM所有的數(shù)據(jù)元素都可以用標(biāo)簽來(lái)唯一表示(2)數(shù)據(jù)描述(VR)指明了該數(shù)據(jù)元素中的數(shù)據(jù)是哪種類(lèi)型的。在DICOM文件中，它是一個(gè)長(zhǎng)度為2的字符串(3)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度指明該數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)域中數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度(字節(jié)數(shù))。(4)數(shù)據(jù)域中包含了該數(shù)據(jù)元素的數(shù)值。

DICOM中所有的數(shù)據(jù)都是以數(shù)據(jù)元素的形式出現(xiàn)的(除文件頭中128字節(jié)的文件前言)。第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.5.3圖像壓縮與解壓縮

壓縮方法可分為兩大類(lèi)，第一類(lèi)壓縮過(guò)程是可逆的，也就是說(shuō)，經(jīng)過(guò)解壓縮后的圖像能夠完全恢復(fù)出原來(lái)的圖像，信息沒(méi)有任何丟失的，稱(chēng)為無(wú)損壓縮；第二類(lèi)壓縮過(guò)程是不可逆的，無(wú)法完全恢復(fù)出原圖像，信息有一定的丟失，稱(chēng)為有損壓縮。

通常有損壓縮的壓縮比（即原圖像占的字節(jié)數(shù)與壓縮后圖像占的字節(jié)數(shù)之比，壓縮比越大，說(shuō)明壓縮效率越高）無(wú)損壓縮的占用的存儲(chǔ)空間高。

第二章數(shù)字圖像技術(shù)基礎(chǔ)2.5.3圖像壓縮與解壓縮1.無(wú)損壓縮無(wú)損壓縮是對(duì)文件本身的壓縮，原理和其它數(shù)據(jù)文件的壓縮一樣，是對(duì)文件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式進(jìn)行優(yōu)化，采用某種算法表示重復(fù)的數(shù)據(jù)信息，文件可以完全還原，不會(huì)影響文件內(nèi)容，對(duì)于數(shù)字圖像而言，也就不會(huì)使圖像細(xì)節(jié)有任何損失。圖像無(wú)損壓縮的壓縮率在2~10之間，比較純的圖像，尤其是計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的圖形具