数字图像处理概述.ppt

,数字图像处理,主讲：魏丽,第1章 数字图像处理概述,图像处理的基本知识数字图像处理术语数字图像处理的方法和内容数字图像处理的应用及特点,一、图像处理的发展 人类传递信息的主要媒介是语音和图像。据统计，在人类接受的信息中，听觉信息占20，视觉信息占60，其他如味觉、触觉、嗅觉总起来不过占20。所以，作为传递信息的重要媒体和手段图像信息是十分重要的，俗话说“百闻不如一见”。,1921年电报打印机采用特殊字符在编码纸带打印。,1922年两次穿越大西洋，穿孔纸得到图像检测误差。,世界上出现第一幅照片（1839年）及意大利人乘飞机拍摄了第一张照片（1909年）通常被认为是遥感技术的起源，也是图像处理技术的兴起。,1929年通过海底电缆从伦敦到纽约传输的一幅照片,电缆传输图片，首先进行编码，然后在接收端用特殊的打印设备重现该图片。按照1929年的技术水平，如果不压缩，需要一个多星期，压缩后传输时间减少到3个小时。,DIP 发展标志事件1,DIP 发展标志事件2,由徘徊者7号在1964年7月31日上午（东部白天时间）9点09分在光线影响月球表面前约17分钟时摄取的第一张月球图像。这也是美国航天器取得的第一幅月球图像。,图像处理与相关学科的关系,图像理解,数据（描述）,图像处理,计算机图形学,图像,计算机视觉,模式识别,图像分析,数据分析,图像,人,符号,客观世界,二、图像处理的基本知识图像对客观存在物体的一种相似性、生动的写真或描述。根据其形式或产生方法分类：,二、图像处理的基本知识1)模拟图像 模拟图像可用连续函数来描述。2)数字图像 可用矩阵或数组来描述()图像处理相关术语,三、数字图像处理的主要方法及主要内容 1.数字图像处理方法：两大类：空间域法和变换域法。A、空间域法：这种方法是把图像看作是平面中各个像素组成的集合，然后直接对这一二维函数进行相应的处理。空域处理法主要有两大类：,（1）邻域处理法：梯度运算(gradient Algorithm)拉普拉斯算子运算(Laplacian operator)平滑算子运算(Smoothing operator)卷积运算(Convolution algorithm)（2）点处理法：如灰度处理（grey processing），面积、周长、体积、重心运算等等。,B、变换域法：数字图像处理的变换域处理方法是首先对图像进行正交变换，得到变换域系数阵列，然后再施行各种处理，处理后再反变换到空间域，得到处理结果。这类处理包括：滤波、数据压缩、特征提取等处理。,2.数字图像处理的主要内容：图像信息的获取图像信息的存储图像信息处理图像描述图像识别图像理解,1、图像信息的获取(Image Information Acquisition):主要是把一幅图像转换成适合输入计算机或数字设备的数字信号，这一过程主要包括摄取图像、光电转换及数字化等几个步骤。图像获取的方法有如下几种：,(1)电视摄像机 这是目前使用最广泛的图像获取设备。早期主要有光电摄像管、超正析摄像管等。近年来，主要是采用CCD摄像设备。特点：设备小巧、速度快、成本低、灵敏度高。,(2)扫描鼓 一种高精度的滚桶式的图像摄取设备。特点：精度高、分辨率高，可以输入也可以输出。缺点：价钱昂贵、速度低、维护要求高。多用于静止图像的输入、输出设备。,(3)扫描仪 特点：精度和分辨率中等，600DPI精度的扫描仪已常见。扫描仪的成本很低，近几年尤其降价显著。所以是当今应用最为广泛的图像信息获取设备。缺点：速度较慢，非实时设备。,(4)显微光密度计 精度较高，速度低。(5)遥感中常用的图像获取设备已有多种设备，如：光学摄影：摄像机、多光谱像机等。红外摄影：红外辐射计、红外摄像仪、多通道红外扫描仪。MSS：多光谱扫描仪。微波：微波辐射计，侧视雷达、真实空孔径雷达、合成孔径雷达(SAR)。,返回,2.信息的存储(Image information Storage)图像信息的突出特点是数据量巨大。一般作档案存储主要采用磁带、磁盘或光盘。为解决海量存储问题主要研究数据压缩、图像格式及图像数据库、图像检索技术等。,返回,3.图像信息处理(Digital Image processing)几何处理(geometrical processing)算术处理(Arithmetic processing)：加、减、乘、除 图像变换(Image transformation)图像增强和复原(Image Enhancement and Restoration)图像重建(Image Reconstruction)图像编码压缩(Image Encoding),图像的几何变换,图像增强 图像增强处理主要是突出图像中感兴趣的信息，而减弱或去除不需要的信息，从而使有用信息得到加强，便于区分或解释。主要方法有直方图增强、伪彩色增强法(pseudo color)、灰度窗口等技术。,图像复原 图像复原处理的主要目的是去掉干扰和模糊，恢复图像的本来面目。典型的例子如去噪就属于复原处理。图像噪声包括随机噪声和相干噪声，随机噪声干扰表现为麻点干扰，相干噪声表现为网纹干扰。去模糊也是复原处理的任务。这些模糊来自透镜散焦，相对运动，大气湍流，云层遮挡等。这些干扰可用维纳滤波、逆滤波、同态滤波等方法加以去除。,图像重建 几何处理、图像增强、图像复原都是从图像到图像的处理，即输入的原始数据是图像，处理后输出的也是图像，而重建处理则是从数据到图像的处理。也就是说输入的是某种数据，而处理结果得到的是图像。,图像编码 图像编码的研究属于信息论中信源编码范畴，其主要宗旨是利用图像信号的统计特性及人类视觉的生理学及心理学特性对图像信号进行高效编码，即研究数据压缩技术，以解决数据量大的矛盾。一般来说，图像编码目的有三个：减少数据存贮量；降低数据率以减少传输带宽；压缩信息量，便于特征抽取，为识别作准备。,返回,4.图像描述,图像描述：用一组描述子来表征图像中被描述物体的某些特征。描述子可以是一组数据或符号，定性或定量说明被描述物体的部分特性，或图像中各部分彼此间的相互关系，为图像分析和识别提供依据。描述子：二值图像的几何特征和拓扑特征、二维区域描述、边界描述、纹理描述、三维物体描述。,返回,5.图像识别 图像识别属于模式识别的范畴，是数字图像处理的又一研究领域。当今，模式识别方法大致有三种，即：统计识别法；句法结构模式识别法；模糊识别法。,返回,6.图像理解 图像理解是由模式识别发展起来的方法。该处理输入的是图像，输出的是一种描述。这种描述并不仅是单纯的用符号作出详细的描绘，而且要利用客观世界的知识使计算机进行联想、思考及推论。,四、数字图像处理的应用,在医学领域中利用图像进行直观诊断可追溯至1895年X射线的发现。德国维尔茨堡大学校长兼物理研究所所长伦琴教授（18451923年），在他从事阴极射线的研究时，发现了X射线。为夫人拍摄的手部图像是第一张具有历史意义的图像。,20世纪70年代计算机轴向断层(CAT)、简称计算机断层(CT)是图像处理在医学诊断应用中最重要的事件之一。断层技术是Godfrey N.Hounsfiela和Allan M.Cormack教授分别发明的，他们共同获得1979年诺贝尔医学奖。X射线在1895年由威尔霍姆康瑞德伦琴发现的，由于他的发现，他获得了1901年诺贝尔物理学奖。,工业生产：无损探伤，石油勘探，生产过程自动化（识别零件，装配质量检查），工业机器人研制等。,军事：航空及卫星侦察照片的测绘、判读，雷达、声纳图像处理，导弹制导，军事仿真等。,公共安全,五、数字图像处理的特点,再现性好 处理精度高 适用领域广泛 灵活性强 图像数据量庞大 占用频带较宽 图像质量评价受主观因素的影响 实际的技术领域广泛,