数字图像处理ppt.ppt

,陕西省精品课程学校首批研究生精品课程,数字图像处理 课程相关资料（讲义、上机题、上机用图像数据，显示图像的Mablib程序、作业参考答案、MATLAB讲座等）可下载获取。网址：http:/course/dip,数字图像处理主讲教师:许录平 冯冬竹,研究生课程,联系电话：029-88202263-601 Email:,理解概念 掌握方法 学会应用,教 学 目 的,教 材,1、许录平 编著数字图像处理 科学出版社 2007年10月出版(2010年8月第五次印刷版)2、许录平 数字图像处理学习指导 科学出版社 2009年2月出版,教 材,（2009年8月第三次印刷）或（2010年8月第五次印刷),第1章 绪论,考核方法 课程统一闭卷笔试(70%)上机及作业(30%),1.1 图像和图像处理1.2 数字图像处理的步骤和方法1.3 数字图像处理系统的组成1.4 数字图像处理的主要应用1.5 课程内容简介,第1章 绪论,图像 什么是图像：“图”是物体透射或反射光的分布，是客观存在的。“像”是人的视觉系统对图在大脑中形成的印象或认识，是人的感觉。图像（image）是图和像的有机结合，既反映物体的客观存在，又体现人的心理因素；是客观对象的一种可视表示，它包含了被描述对象的有关信息。图像分类：根据图像空间坐标和幅度（亮度或色彩）的连续性可分为模拟（连续）图像和数字图像。模拟图像是空间坐标和幅度都连续变化的图像，而数字图像是空间坐标和幅度均用离散的数字（一般是整数）表示的图像。,1.1 图像和图像处理,图像的类别,400nm,700nm,紫外光,546.1n m,435.8nm,780nm,单波段、多波段和超波段图像,图像的类别,1.1 图像和图像处理,三种典型地物的波谱反射特性,1.1 图像和图像处理,彩色与非彩色图像,红外图像,图像处理 图像处理（image processing）就是对图像信息进行加工处理和分析，以满足人的视觉心理需要和实际应用或某种目的（如压缩编码或机器识别）的要求。图像处理可分为以下3类：模拟图像处理（analogue image processing）；数字图像处理（digital image processing）；光电结合处理（optoelectronic processing）。模拟图像处理：也称光学图像处理，它是利用光学透镜或光学照相方法对模拟图像进行的处理，其实时性强、速度快、处理信息量大、分辨率高，但是处理精度低，灵活度差，难有判断功能。,1.1 图像和图像处理,1.1 图像和图像处理,数字图像处理：即利用计算机对数字图像进行处理，它具有精度高、处理内容丰富、方法易变、灵活度高等优点。但是它的处理速度受到计算机和数字器件的限制，一般也是串行处理，因此处理速度较慢。光电结合处理：用光学方法完成运算量巨大的处理（如频谱变换等），而用计算机对光学处理结果（如频谱）进行分析判断等处理。该方法是前两种方法的有机结合，它集结了二者的优点。光电结合处理是今后图像处理的发展方向，也是一个值得关注的研究方向。,图像的表示图像的数学表示：一幅图像所包含的信息首先表现为光的强度（intensity）,即一幅图像可看成是空间各个坐标点上的光强度I 的集合，其普遍数学表达式为：I=f(x，y，z，t)式中(x,y,z)是空间坐标，是波长，t是时间，I是光点(x,y,z)的强度（幅度）。上式表示一幅运动的(t)、彩色/多光谱的()、立体的(x,y,z)图像。,1.1 图像和图像处理,1.1 图像和图像处理,静止图像，与时间t无关；单色图像（也称灰度图像），波长为一常数；平面图像，则与坐标z无关。即在每一种情况下，图像的表示可省略掉一维，即（1）静止图像：I=f（x，y，z,）（2）灰度图像：I=f（x，y，z，t）（3）平面图像：I=f（x，y,t）而对于平面上的静止灰度图像，其数学表达式可简化为：I=f（x，y）,彩色图像可分解成三基色（红、绿、蓝）图像,运动图像可用（静止）图像序列表示,三维图像可由二维重建,1.1 图像和图像处理,运动图像可用（静止）图像序列表示，彩色图像可分解成三基色图像，三维图像可由二维重建。因此本书主要针对平面上的静止灰度图像进行论述。图像的特点：（1）空间有界:人的视野有限，一幅图像的大小也有限。（2）幅度（强度）有限：即对于所有的x，y都有 0f(x,y)Bm,其中Bm为有限值。所以，人看到的平面图象是一个二元、有界、非负的连续（指模拟 光学图象）函数，故是解析 的，其具有良好的可分析特性：可微，可积，可逆FT，可进行变换处理 等。,数字图像处理的基本步骤 图像信息的获取：采用图像扫描仪等将图像数字化。图像信息的存储：对获取的数字图像、处理过程中的图像信息以及处理结果存储在计算机等数字系统中。图像信息的处理：即数字图像处理，它是指用数字计算机 或数字系统对数字图像进行的各种处理。图像信息的传输：要解决的主要问题是传输信道和数据量的矛盾问题，一方面要改善传输信道，提高传输速率，另外要对传输的图像信息进行压缩编码，以减少描述图像信息的数据量。图像信息的输出和显示：用可视的方法进行输出和显示。,1.2 数字图像处理的步骤和方法,数字图像处理的内容和方法 图像数字化：将非数字形式的图像信号通过数字化设备 转换成数字图像，包括采样和量化。图像变换：对图像信息进行变换以便于在频域对图像进行更有效的处理。图像增强：增强图像中的有用信息，削弱干扰和噪声，提高图像的清晰度，突出图像中所感兴趣的部分。图像恢复（复原）：对退化的图像进行处理，使处理后的图像尽可能地接近原始（清晰）图像。,1.2 数字图像处理的步骤和方法,图像压缩编码：对待处理图像进行压缩编码以减少描述图像的数据量。图像分割：根据选定的特征将图像划分成若干个有意义的部分，这些选定的特征包括图像的边缘、区域等。图像分析与描述：主要是对已经分割的或正在分割的图像各部分的属性及各部分之间的关系进行分析表述。图像识别分类：根据从图像中提取的各目标物的特征，与目标物固有的特征进行匹配、识别，以作出对各目标物类属的判别。,1.2 数字图像处理的步骤和方法,一个基本的数字图像处理系统由图像输入、图像存储、图像通信、图像处理和分析五个模块组成。如下图所示：,1.3 数字图像处理系统的组成,数字图像输入模块：也称图像采集或图像数字化，是利用图像采集设备（数码相机、数码摄像机等）来获取数字图像，或通过数字化设备（如图像扫描仪）将要处理的连续图像转换成适于计算机处理的数字图像。,1.3 数字图像处理系统的组成,数字图像存储模块：用于图像处理和分析的数字图像存储器可分为三类：处理和分析过程中使用的快速存储器；在线或联机存储器；不经常使用的数据库（档案库）存储器。如计算机内存、硬盘、软盘、闪存盘、CD光盘、DVD光盘等。数字图像输出模块：在图像分析、识别和理解中，一般需要将处理前后的图像显示出来，或将处理结果永久保存。前者称为软拷贝或显示，使用设备包括CRT显示器、液晶显示器和投影仪等。后者称为硬拷贝，使用设备包括照相机、激光拷贝和打印机等。,1.3 数字图像处理系统的组成,1.3 数字图像处理系统的组成,数字图像通信模块：对图像数据进行传输和通信。由于图像数据量很大，而能提供通信的信道传输率又有限，因此传输前必须对表示图像信息的数据进行压缩编码，以减少图像数据量。数字图像处理与分析模块：包括处理算法、实现软件和计算机，一般包括下面三种形式：,通用图像处理：适用于功能要求灵活，图像数据量大，但实时性要求不高的图像处理与分析算法，也可辅之于方便灵活的操作界面。专用图像处理系统：对于象CT、核磁共振、彩色B超、机场安检等专用影像处理，可采用能满足实际应用的专用计算机和专用图像处理算法等，来构成专用图像处理系统。图像处理芯片：将许多图像处理功能集成在一个很小的芯片上，形成专用或通用的图像处理芯片。,1.3 数字图像处理系统的组成,1.4 数字图像处理的主要应用,宇宙探测中的应用：主要是星体图片的获取、传送和处理。,图像处理最先应用于宇宙探索,1.4 数字图像处理的主要应用,宇宙探测,1.4 数字图像处理的主要应用,通信方面的应用：图像信息传输、电视电话、卫星通信、数字电话等。主要是压缩图像数据和动态图像（序列）传送。,1.4 数字图像处理的主要应用,遥感方面的应用：（航空遥感和卫星遥感），地形、地质、资源的勘测，自然灾害监测、预报和调查，环境监测、调查等。,1.4 数字图像处理的主要应用,遥感方面的应用：（航空遥感和卫星遥感），地形、地质、资源的勘测，自然灾害监测、预报和调查，环境监测、调查等。,1.4 数字图像处理的主要应用,1998年长江（枝城-岳阳）洪涝灾害监测,1.4 数字图像处理的主要应用,生物医学方面的应用：细胞分析、染色体分类、放射图像处理、血球分类、各种CT、核磁共振图像分析、DNA显示分析、显微图像处理、癌细胞识别、心脏活动的动态分析、超声图像成像、生物进化的图像分析等等。,AIDS：Acquired Immure Deficiency Syndrome 后天免疫功能丧失综合症,1.4 数字图像处理的主要应用,工业生产的应用:将CAD和CAM技术应用于磨具和零件优化设计和制造、印制板质量和缺陷的检测、无损探伤、石油气勘测、交通管制和机场监控、纺织物的图案设计、光的弹性场分析、运动工具的视觉反馈控制、流水线零件的自动监测识别、邮件自动分拣和包裹的自动分拣识别等。,1.4 数字图像处理的主要应用,军事公安方面的应用：军事：军事目标的侦察和探测、导弹制导、各种侦察图像的判读和识别，雷达、声纳图像处理、指挥自动化系统等。,1.4 数字图像处理的主要应用,军事应用目标跟踪,1.4 数字图像处理的主要应用,军事应用目标跟踪,军事应用隐形飞机、定位轰炸,1.4 数字图像处理的主要应用,军事应用,1.4 数字图像处理的主要应用,军事公安方面的应用：公安：现场实景照片、指纹、足迹的分析与鉴别，人像、印章、手迹的识别与分析，集装箱内物品的核辐射成像检测，人随身携带物品的X射线检查等。,1.4 数字图像处理的主要应用,天气预报:天气云图测绘、传输，气象卫星云图的处理和识别等。,风云1号 风云2号 气象云图,1.4 数字图像处理的主要应用,考古：珍贵文物图片、名画、壁画的辅助恢复。,新领域：信息安全：信息隐藏与数字水印，指纹识别、虹膜 识别和面部识别等；图像检索：基于内容的图像检测、识别与检索；体育运动：运动员动作的分析、评测及优化设计。,1.4 数字图像处理的主要应用,信息隐藏的实例,身份证的二维条码,图像隐藏例图,1.4 数字图像处理的主要应用,明文标识和隐藏标识比较,1.4 数字图像处理的主要应用,其他应用：计算机绘画,计算机合成图像,动画,广告,网页等。,计算机绘画,1.4 数字图像处理的主要应用,计算机合成图像,1.4 数字图像处理的主要应用,其他应用：计算机绘画,计算机合成图像,动画,广告,网页等。,计算机合成图像,1.4 数字图像处理的主要应用,其他应用：计算机绘画,计算机合成图像,动画,广告,网页等。,广告设计,动画,1.4 数字图像处理的主要应用,其他应用：计算机绘画,计算机合成图像,动画,广告,网页等。,网页设计,网页设计,点击图片 播放FLASH,1.5 课程内容简介,参考资料,网上相关资料 一般查询、精品课程查询、国内外出版社的随书资料、论文等。书籍、专著 内容基础、较陈旧普及、入门及专项研究。会议论文 内容较新、及时，但严密性一般。期刊论文 专业期刊、相关期刊、应用领域期刊：内容严密性好。,本章要求及作业,本章要求：了解图像及图像处理的概念、图像的表达方法、图像处理系统的构成及数字图像处理技术的应用。本章作业：（1）思考：1.1，1.2，1.3，1.7。（2）必做：1.4，1.5，1.6。,