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1、数字图像处理,张利辉,参考书,1 Refael C.Gonzalez & Richard E.Woods数字图像处理（第二版）阮秋琦，阮宇智，等译北京：电子工业出版，2003 2 K. R. CastlemanDigital Image Processing清华大学出版社，1998 3计算机图像处理与识别技术.王耀南编著.高等教育出版社 4 章毓晋图像处理和分析清华大学出版社，1999,第1章 绪论,1.1 数字图像 1.2 数字图像处理 1.3 相关学科和领域 1.4 数字图像处理的发展历史 1.5 数字图像处理的主要应用,1.1 数字图像,1.1.1 数字图像的基本概念 1.1.2 数字图
2、像的基本特点,1.1 数字图像,1.1.1 数字图像的基本概念 图：反射光或透射光的分布，或自身发出的能量(客观) 像：人的视觉系统对图的接收在大脑中形成的印象或认识 （主 观） 观察系统使用的光波段：可见光、红外、X射线、微波超声 波、射线等 图像： 静止文字、图片等 运动飞行物、心脏图,色彩：黑白、彩色 图像处理: 是对图像信息进行加工处理，以满足人的视觉心理和实际应用的需求,1.1.1 数字图像的基本概念,1.1.1 数字图像的基本概念,模拟图像 连续的，采用数字化（离散化）表示和数字技术出现之前，图像是连续的，这一类图像称为模拟图像或连续图像 连续的：指从时间上和从数值上是不间断的,1
3、.1.1 数字图像的基本概念,数字图像 由连续的模拟图像采样和量化而得。组成数字图像的基本单位是像素，所以数字图像是像素的集合。 像素为元素的矩阵，像素的值代表图像在该位置的亮度，称为图像的灰度值。 数字图像像素具有整数坐标和整数灰度值。,1.1.2 数字图像的基本特点,图像是人类信息获取的重要手段 数字图像的分辨率逐步提高 数字图像可以充分利用现代化的数字通讯和信息传输技术 数字图像可以长期保存和永不失真,1.2.1 数字图像处理的基本特点 1.2.2 数字图像处理的主要研究内容,1.2 数字图像处理,1.2.1 数字图像处理的基本特点,信息量大：5125128bit256KB 256KB2
4、5帧/s6400KB=6.25MB 占用的频带较宽：电视图像的带宽56MHz，而语言带宽4KHz，频带越宽，技术实现难度越大 像素相关性大：压缩潜力大 评价受人的影响大,表达： 建模，图像采样、数字化 图像和视觉基础 图像变换： 提高图像质量,图像处理,图像基础,图像增强： 改善图像质量 图像几何处理： 平移、缩放、旋转、扭曲 图像复原： 去噪声、去模糊 图像重建： 重建原始图像,1.2.2 数字图像处理的主要研究内容,1.2.2 数字图像处理的主要研究内容,图像编码压缩 减少存储量和传输量 图像分割 图像区域分割和理解、目标表达和描述,1.2.2 数字图像处理的主要研究内容,图像增强,1.2
5、.2 数字图像处理的主要研究内容,图像复原,1.3.1 数字信号处理学 1.3.2 计算机图形学 1.3.3 计算机视觉,1.3 相关学科和领域,1.3.1 数字信号处理学,数字信号处理 图像处理 研究对象： 一维数字信号 二维数字信号 研究内容： 数字滤波器、数字 图像滤波器、图像 正交变换、数字编 正交变换、图像编 码等 码等 数字信号处理与图像处理是紧密相关学科。,1.3.2 计算机图形学,计算机图形学 图像处理 研究对象： 图形 图像 研究内容： 图形生成、透视、 图像处理、图像分 消隐 割、图像分析 过程： 由数学公式生成仿 由原始图像处理出 真图形或图像 分析结果 计算机图形学与图
6、像处理是逆过程。,1.3.2 计算机图形学,图像,描述,图像处理,计算机 图形学,图像识别 图像理解,1.3.3 计算机视觉,计算机视觉 图像处理 研究对象： 图像或图像序列 图像 研究内容： 视觉感知、 图像处理、图像分割、 图像理解 图像分析 过程： 由图像特征感知、 由原始图像处理出 识别和理解三维场景 分析结果,1.4 数字图象处理的发展历史,上世纪20年代，纽约伦敦海底电缆传输数字化的新闻图片。传递时间从一个多星期减少到3个小时。,1921年电报打印机采用特殊字符在编码纸带打印。输出设备从专用到通用再到专用。,1929年从伦敦到纽约15级色调通过电缆传递照片。从早期5个灰度到15灰度
7、。,1.4 数字图象处理的发展历史,五十年代中期在太空计划的推动下开始这项技术的研究。重要标志是1964年美国喷气推进实验室（JPL）正式使用数字计算机对“徘徊者7号”太空船送回的四千多张月球照片进行了处理。,美国航天器传送的第一张月球照片，1964年7月31日在光线影响月球表面17分钟摄取的图像。,1.4 数字图象处理的发展历史,60年代末，数字图象处理形成一个比较完整的理论与技术体系，从而构成了一门独立的技术 70年代，CT的发明，血球自动分类仪的商业化 CT发明获得1979年诺贝尔医学奖。X射线1901年物理学奖。 70年代以来迅猛发展。广泛应用于太空探索，遥感应用，生物医学工程，工业应用，军事应用等方面。,1.5 数字图像处理的主要应用,航天航空 生物医学工程 通讯领域 工业,军事公安 文化艺术 资源环境,低空飞行探测火星,CT图像中缺陷的快速定位方法,模拟CT断层图像,实验结果,实际CT图像,实验结果,北京颐和园高分辨率卫星影像，拍摄时间为2003年9月。,水体界线的确定 在近红外图像上，水体呈黑色；,遥感图像,增强前后的 遥感图像,高分辨率遥感图像1,高分辨率遥感图像2,香港新机场遥感图像,航片,遥感多光谱图例,处理前后,伽马射线 X射线 紫外光 可见光 红外光 微波 无线电波 短波 长波 高频 低频 根据光子能量排布的电磁波谱,