《圖像視頻技術(shù)》課件

圖像視頻技術(shù)歡迎來(lái)到圖像視頻技術(shù)的世界！by課程概述目標(biāo)本課程旨在幫助學(xué)生了解圖像視頻技術(shù)的基本原理和應(yīng)用，掌握?qǐng)D像視頻處理、分析、理解、合成等方面的知識(shí)和技能。內(nèi)容課程內(nèi)容涵蓋圖像視頻的基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)字化與編碼、處理算法、應(yīng)用領(lǐng)域等，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行講解和實(shí)踐。為什么學(xué)習(xí)圖像視頻技術(shù)應(yīng)用廣泛圖像視頻技術(shù)在各種行業(yè)都有廣泛應(yīng)用，例如醫(yī)療、安全、娛樂(lè)和商業(yè)。發(fā)展迅速隨著人工智能和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的進(jìn)步，圖像視頻技術(shù)正在快速發(fā)展，為未來(lái)帶來(lái)新的可能性。前景廣闊圖像視頻技術(shù)領(lǐng)域有著巨大的職業(yè)發(fā)展空間，學(xué)習(xí)這門(mén)技術(shù)可以打開(kāi)通往未來(lái)職業(yè)的道路。圖像基礎(chǔ)概念像素圖像的基本組成單位，代表圖像中的一個(gè)點(diǎn)。分辨率圖像的清晰度，由像素?cái)?shù)量決定。顏色圖像中每個(gè)像素的顏色，由RGB三原色表示。圖像數(shù)字化與編碼1采樣將連續(xù)的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的樣本數(shù)據(jù)2量化將每個(gè)樣本的數(shù)值量化為有限個(gè)離散的灰度級(jí)3編碼使用特定的編碼方案將量化后的數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)或傳輸圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)描述清晰度圖像邊緣銳利程度，細(xì)節(jié)清晰度對(duì)比度圖像亮暗程度差異，明暗對(duì)比色彩圖像色彩飽和度，色調(diào)準(zhǔn)確性噪聲圖像中隨機(jī)干擾信號(hào)，噪聲水平失真圖像壓縮或傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的畸變常見(jiàn)圖像格式介紹JPEGJPEG（聯(lián)合圖像專(zhuān)家組）是一種常用的壓縮格式，提供高壓縮率，但會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量的輕微下降。它適用于包含大量顏色和細(xì)節(jié)的圖像。PNGPNG（可移植網(wǎng)絡(luò)圖形）是一種無(wú)損壓縮格式，保持圖像質(zhì)量的同時(shí)壓縮文件大小。它適用于包含文本、線條或圖像細(xì)節(jié)的圖像。GIFGIF（圖形交換格式）是一種無(wú)損壓縮格式，支持動(dòng)畫(huà)和透明度。它適用于簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)和圖標(biāo)。TIFFTIFF（標(biāo)記圖像文件格式）是一種無(wú)損壓縮格式，支持高分辨率圖像和多種顏色空間。它適用于專(zhuān)業(yè)印刷和圖像處理。圖像處理基礎(chǔ)算法1圖像增強(qiáng)提高圖像質(zhì)量2圖像分割將圖像劃分成不同區(qū)域3形態(tài)學(xué)處理提取圖像特征4圖像變換改變圖像表示方式圖像增強(qiáng)技術(shù)降噪減少圖像中的噪聲，提高圖像清晰度。對(duì)比度增強(qiáng)調(diào)整圖像亮度和對(duì)比度，改善圖像視覺(jué)效果。銳化增強(qiáng)圖像邊緣和細(xì)節(jié)，使圖像更清晰。色彩校正校正圖像色彩偏差，使圖像色彩更自然。圖像分割技術(shù)將圖像分解成多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都對(duì)應(yīng)于一個(gè)特定對(duì)象或場(chǎng)景部分。根據(jù)像素的顏色、紋理、形狀和其他特征來(lái)識(shí)別和分割對(duì)象。廣泛應(yīng)用于圖像識(shí)別、目標(biāo)檢測(cè)、醫(yī)學(xué)影像分析等領(lǐng)域。圖像識(shí)別與目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別圖像識(shí)別是計(jì)算機(jī)識(shí)別圖像內(nèi)容的過(guò)程，包括識(shí)別圖像中的物體、場(chǎng)景、文字等。例如，識(shí)別一張照片中是否有貓，或者識(shí)別一張圖片中的文字。檢測(cè)目標(biāo)檢測(cè)是識(shí)別圖像中特定物體的位置和類(lèi)別，并用邊界框標(biāo)記出來(lái)。例如，檢測(cè)一張圖片中所有人的位置，或者檢測(cè)一張圖片中所有車(chē)輛的位置。圖像分類(lèi)與檢索圖像分類(lèi)圖像分類(lèi)是指將圖像歸類(lèi)到不同的類(lèi)別，例如動(dòng)物、植物、車(chē)輛等。特征提取特征提取是圖像分類(lèi)的關(guān)鍵步驟，通過(guò)提取圖像的特征信息，例如顏色、紋理、形狀等，可以更準(zhǔn)確地識(shí)別圖像。圖像檢索圖像檢索是指根據(jù)用戶(hù)輸入的查詢(xún)條件，從圖像數(shù)據(jù)庫(kù)中找到相關(guān)的圖像。應(yīng)用場(chǎng)景圖像分類(lèi)與檢索在搜索引擎、圖像識(shí)別、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。視頻基礎(chǔ)概念視頻序列視頻本質(zhì)上是一系列連續(xù)的圖像，稱(chēng)為幀，以一定的速度播放以創(chuàng)造運(yùn)動(dòng)的錯(cuò)覺(jué)。幀率幀率是指每秒顯示的幀數(shù)，單位是FPS(幀/秒)，幀率越高，視頻畫(huà)面越流暢。分辨率視頻分辨率是指圖像的像素?cái)?shù)量，分辨率越高，視頻畫(huà)面越清晰，細(xì)節(jié)更豐富。視頻格式視頻格式是視頻文件存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)，常見(jiàn)的格式包括MPEG、AVI、MP4等，不同格式擁有不同的壓縮算法和畫(huà)面質(zhì)量。視頻數(shù)字化與編碼采樣將連續(xù)的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)，以時(shí)間間隔提取樣本。量化將樣本值轉(zhuǎn)換為有限數(shù)量的離散級(jí)別，減少數(shù)據(jù)量。編碼使用壓縮算法減少數(shù)據(jù)冗余，提高存儲(chǔ)和傳輸效率。視頻壓縮編碼技術(shù)H.264/AVC廣泛應(yīng)用于高清視頻，提供高壓縮率和高質(zhì)量圖像。H.265/HEVC更先進(jìn)的編碼標(biāo)準(zhǔn)，提供更高的壓縮率和更精細(xì)的圖像細(xì)節(jié)。AV1開(kāi)放的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，提供高壓縮率和高質(zhì)量，未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。視頻格式介紹AVI一種常用的視頻格式，支持多種音頻和視頻編碼，但文件較大。MP4壓縮率高，支持多種音頻和視頻編碼，兼容性強(qiáng)。MOV蘋(píng)果公司開(kāi)發(fā)的視頻格式，支持高品質(zhì)視頻和音頻編碼。視頻處理基礎(chǔ)算法1色彩校正調(diào)整亮度、對(duì)比度、色調(diào)等2降噪減少視頻噪聲3銳化增強(qiáng)邊緣和細(xì)節(jié)4運(yùn)動(dòng)估計(jì)識(shí)別視頻中的運(yùn)動(dòng)視頻質(zhì)量評(píng)價(jià)3主觀評(píng)價(jià)通過(guò)人眼觀察進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，結(jié)果可靠但效率低10客觀評(píng)價(jià)通過(guò)算法模型進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，效率高但結(jié)果可能與主觀評(píng)價(jià)不一致5評(píng)價(jià)指標(biāo)PSNR、SSIM、VQM等視頻編輯與合成1剪輯視頻片段拼接、裁剪、調(diào)整速度2特效添加字幕、轉(zhuǎn)場(chǎng)、濾鏡、動(dòng)畫(huà)3合成將多個(gè)視頻片段、圖像、音頻合成視頻分析與理解內(nèi)容理解識(shí)別視頻中的對(duì)象、動(dòng)作、場(chǎng)景和事件。情感分析分析視頻中的人物情感，例如快樂(lè)、悲傷、憤怒等。行為分析識(shí)別視頻中的人物行為，例如行走、奔跑、跳躍等。視頻檢索與應(yīng)用1基于內(nèi)容的視頻檢索通過(guò)分析視頻內(nèi)容，例如圖像、音頻和文本，檢索相關(guān)視頻。例如，搜索帶有特定物體的視頻。2基于文本的視頻檢索根據(jù)視頻標(biāo)題、描述或字幕進(jìn)行檢索。例如，搜索關(guān)于特定主題的視頻。3視頻推薦系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)的歷史觀看記錄和偏好，推薦相關(guān)的視頻內(nèi)容。4視頻監(jiān)控與安防利用視頻分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、異常事件檢測(cè)和安全預(yù)警。人臉檢測(cè)與識(shí)別人臉定位在圖像或視頻中準(zhǔn)確地識(shí)別并定位人臉區(qū)域。特征提取從人臉圖像中提取獨(dú)特的特征，例如眼睛、鼻子、嘴巴等。身份識(shí)別基于提取的特征，將人臉與已知身份進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別。行為識(shí)別與分析人體姿態(tài)估計(jì)識(shí)別圖像或視頻中的人體姿態(tài)，例如關(guān)節(jié)位置和身體方向。動(dòng)作識(shí)別識(shí)別圖像或視頻中的人類(lèi)動(dòng)作，例如行走、跑步、跳躍、揮手等。行為分析分析人類(lèi)行為模式，例如人群流動(dòng)、社會(huì)互動(dòng)、安全風(fēng)險(xiǎn)等。場(chǎng)景理解與重建環(huán)境感知理解場(chǎng)景中的物體、布局和關(guān)系。三維重建從圖像或視頻中生成場(chǎng)景的3D模型。虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用用于創(chuàng)建沉浸式虛擬環(huán)境，例如游戲、模擬和培訓(xùn)。圖像生成與編輯1生成生成新圖像，例如：根據(jù)文本描述生成圖像、根據(jù)草圖生成圖像、根據(jù)其他圖像生成圖像。2編輯修改現(xiàn)有圖像，例如：調(diào)整圖像尺寸、顏色、亮度、對(duì)比度、銳化、模糊等。3風(fēng)格遷移將一種圖像的風(fēng)格遷移到另一種圖像，例如：將梵高的風(fēng)格遷移到一張照片上。虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)VR創(chuàng)造一個(gè)完全沉浸式的虛擬環(huán)境，用戶(hù)可以與之互動(dòng)并體驗(yàn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)AR將數(shù)字內(nèi)容疊加到現(xiàn)實(shí)世界中，增強(qiáng)用戶(hù)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的感知。醫(yī)療圖像處理診斷通過(guò)分析醫(yī)學(xué)圖像，可以幫助醫(yī)生診斷各種疾病，例如癌癥、心臟病和腦卒中。治療計(jì)劃醫(yī)學(xué)圖像可以幫助醫(yī)生制定更精確的治療計(jì)劃，例如手術(shù)切除范圍或放射治療劑量。監(jiān)測(cè)醫(yī)學(xué)圖像可以用于監(jiān)測(cè)疾病的進(jìn)展，例如癌癥的治療效果或心臟病的恢復(fù)情況。遙感圖像處理城市規(guī)劃利用遙感圖像可以有效地進(jìn)行城市規(guī)劃，如土地利用分析、人口密度評(píng)估、交通流量監(jiān)測(cè)等。環(huán)境監(jiān)測(cè)遙感圖像在環(huán)境監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著重要作用，例如森林覆蓋率變化、水污染監(jiān)測(cè)、土壤侵蝕評(píng)估等。農(nóng)業(yè)應(yīng)用遙感圖像可以幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，如作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)、病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)、灌溉管理等。工業(yè)視覺(jué)檢測(cè)質(zhì)量控制確保產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)，減少缺陷率。自動(dòng)化生產(chǎn)提高生產(chǎn)效率，降低人工成本。安全保障識(shí)別潛在風(fēng)險(xiǎn)，保障生產(chǎn)安全。應(yīng)用案例展示圖像視頻技術(shù)應(yīng)用廣泛，涵蓋多個(gè)領(lǐng)域，例如：醫(yī)