数字图像处理

1. 数字图像处理 常 华 E-mail: changhua@cau.edu.cn Tel: 62336910 中国农业大学 信息与电气工程学院 2003年12月8日

2. 第一章 绪论 一、什么是图像 “图”是物体投射或反射光的分布，“像”是人的视觉系统对图的接受在大脑中形成的印像或反映。是客观和主观的结合。 二、图像的例子 人眼所见——实物 照 片——单张图像 电视电影——图像序列 人为构造的图像——CT图像、地层断面图像……

3. 三、图像的含义——数学函数的另外一种表达 图像 可见图像 数学函数 图片 连续函数 照片 影像 离散函数 图、画 不可见物理图像 “百闻不如一见”——图像是信息量最大的一种信息源。

4. 图像——记录浪漫爱情

5. 图像——记录美好的记忆

6. 图像——记录灾难现场1

7. 图像——记录灾难现场2

8. 图像——记录灾难现场3

9. 图像——记录风云人物

10. 图像——记录历史

11. 图像——记录科研成果

12. 图像——记录自然风光

13. 图像——记录人类发展渊源

14. 图像——记录生活情趣

15. 图像——记录人类与自然的和谐

16. 图像——记录我们的家园

17. 图像——记录美丽的自然现象

18. 四、图像分类 模拟图像：空间和灰度级（彩色）点点连续 模拟图像是用连续函数来描述的，通常用于数学分析和推理相片、电视等。 特点：光照位置（x,y）和光照强度I均为连续描述。 数字图像：空间和灰度级（彩色）离散化 特点：光照位置 （x,y）和光照强度I 均为离散描述。 通常用矩阵来描述。

19. 五、数字图像

20. 图像的函数图形

21. 1、图像的数字化设备 基本要求：必须能够将图像划分为若干像素并分别给 它们地址，能够度量每一像素的灰度并量化为整数， 能够将这些整数写入存储设备。 A．采样孔：保证单独观测特定的像素而不受其它部 分的影响。 B．图像扫描机构：使采样孔按预先确定的方式在图 像上移动。 C．光传感器：通过采样孔测量图像的每一个像素的 亮度。 D．量化器：将传感器输出的连续量转化为整数值。 E．输出存储体：它可以是固态存储器，或磁盘等。

22. 2、图像的数字化 A．采样(空间量化)： 是将时间和空间上连续的图像转换成离散的采样点（即像素）集的操作。由于图像是二维分布的信息，所以需要先将它变为一维信号，再对一维信号完成采样。可分为均匀采样和非均匀采样。 　　 采样时的注意点是：采样间隔的选取。 1) 名义分辨率 映射到图像平面上的单个像素的景物元素的尺寸。 单位：像素/英寸，像素/厘米 2)分辨率 传感器摄像的精确度。通常，是指要精确测量和再现一定尺寸的图像所必需 的像素个数。 单位：像素*像素

23. 图像尺寸：127*176 分辨率：(a)127*176 (b)63*88 (c)31*44 (d)15*22

24. B．量化(灰度量化)： 灰度量化是将像素点上的灰度值离散为整数的过程。量化可分为均匀量化和非均匀量化。均匀量化是简单地在灰度范围内等间隔量化。非均匀量化是对灰度变化平缓的区域间隔大，而频度大的间隔小(如：天空背景的图像)。 数字图像： 一个被空间采样和和灰度量化后的二维函数； 采用等距离矩形网格采样； 对幅度进行等间隔量化； 数学表达式是一个M×N的正整数矩阵。

25. 3、数字图像的分类与描述 1）． 黑白图像 　　 是指图像的每个像素只能是黑或白，没有中间的过渡，故又称为２值图像。2值图像的像素值为0、1。

26. 2）．灰度图像 　　 灰度图像是指每个像素的信息由一个量化的灰度级来描述的图像，没有彩色信息。

27. 3）．彩色图像 彩色图像是指每个像素的信息由RGB三原色构成的图像，其中RBG是由不同的灰度级来描述的。

28. 六、图像为什么要处理 • 对人们解释图像信息的某种改善 • 用于自动机器识别的景物处理 • 构造人类视觉系统不能观察到的事物 • 为了达到某种目的而进行处理，如传送、储存等。 经过处理后的照片，会为我们提供更多的有价值的信息。 图像处理技术无好坏之分，只要达到目的就是最好的。

29. 图像处理分类 • 模拟处理：包括光学透镜处理、照相、广播电视等。 • 优点：处理速度快，一般是实时处理 • 缺点：精度低，抗干扰性差，灵活性差，没有对图像的理解能力和非线性处理能力 • 数字处理：采用数字计算机对数字化形式的图像进行处理。 • 优点：精度高，处理内容丰富，处理手段灵活 • 缺点：计算量大，处理速度较慢

30. 什么是数字图像处理 数字图像处理就是利用计算机系统对数字图像进行各种目的的处理。 数字图像处理的最终目的：使图像更“好看”。 “好看”是根据不同的要求而有不同的标准，是随着处理目的的不同而不同。 例如： 广告宣传画的“好看”是为了吸引大众的注意； 经过处理后的卫星云图是为了分析天气； 体育科学研究用的骨骼化的图像是为了提高运动成绩。

31. 数字图像处理的历史 二十世纪五十年代 ：图像的传输 六十年代：登月 七十年代：医学图像 CT 八十年代：普及 九十年代：各类应用 数字图像的产生 • 将模拟图像用数字化设备对其进行数字化。如：扫描仪、数码相机、数字化仪等。 • 用收集到的数据构造数字图像。如：地下矿产分布图、医用CT照片、军用地图等。

32. 数字图像处理的内容 主要由：图像变换、图像编码、图像增强、图像恢复、 图像分割、图像的理解和识别几部分组成。 图像变换：利用变换技术将图像由空域变换到变换域 中处理。 图像增强和复原：提高图像质量(去除噪声、提高图 像的清晰度)。 图 像 的 分 割：提取出感兴趣的对像。为进一步的 理解和识别做准备。 图像编码压缩：减少描述图像的数据量，以便节省图 像传输、处理时间、减少存储空间。 图像的理解和识别：判决分类。

33. 数字图像处理的主要应用 • 航天航空：各类星球表面的照片、遥感照片的处理 • 生物医学工程：各类病毒、细胞、染色体的照片 • 通讯领域：各类图像的传送、多媒体技术 • 工业：探伤、测温、分类、金相、探矿、印染 • 农业：估产、农产品分类、农产品检测、灾害预报 • 军事公安：侦察、识别、痕迹复原 • 文化艺术：广告、多媒体、娱乐、教育 • 日常生活：电视电话、艺术摄影、居家设计 • 社会生活：电子警察、要害部门监控 ……

34. 数字图像处理应用——渤海湾污染情况

35. 数字图像处理应用——颅内血肿CT照片

36. 数字图像处理应用——由核磁共振照片合成的头颅数字图像处理应用——由核磁共振照片合成的头颅

37. 数字图像处理应用——红血球、嗜中性粒细 淋巴细胞、 血小板 嗜中性粒细胞 淋巴细胞 血小板 红血球

38. 数字图像处理应用——“911”烟雾中的拉登头像数字图像处理应用——“911”烟雾中的拉登头像

39. 数字图像处理应用——防灾减灾

40. 数字图像处理应用——艺术构思

41. 数字图像处理应用——图片渲染艺术

42. 数字图像处理应用——指纹特征识别

43. 数字图像处理应用——拉登训练营

44. 数字图像处理应用——680公里高度看香港

45. 数字图像处理应用——金字塔（中国卫星摄）

46. 数字图像处理应用——印度导弹试验场

47. 数字图像处理应用——阿拉法特官邸

48. 数字图像处理应用——EP3侦察机在海南

49. 数字图像处理应用——卫星云图（中国卫星摄）数字图像处理应用——卫星云图（中国卫星摄）

50. 数字图像处理应用——北京长安街（1M分辨率）数字图像处理应用——北京长安街（1M分辨率）