数字图像处理(第一章).ppt
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1、2023/10/14,Digital Image Processing,1,第一章 绪 论,2023/10/14,Digital Image Processing,2,基于以下两个原因:改进图像(照片)的质量,使人能更好地解释(看清楚)图像;通过处理图像(包括图像获取、存储、传输、表示等),让机器能够理解图像。,为什么我们需要研究数字图象处理?,2023/10/14,Digital Image Processing,3,.一幅图像可以用一个二维函数 f(x,y)来表示:其中:(x,y)-代表图像平面中一个点的坐标.f-表示该点(x,y)的图像亮度或灰度值.数字图像 将上述的坐标点和亮度(灰度)
2、值离散化后获得的图像 称之为数字图像,且一般情况下:f,x 和 y 均为有限值.像素 数字图像中的一个点称之为像素.数字图象处理 被认为是从一幅图像到另一幅图像的处理,是一个重要的 研究领域,1.1 什么是数字图像?,2023/10/14,Digital Image Processing,4,1.2 数字图像处理的起源,.最早的应用可以追朔到上个世纪20年代的报刊业,2023/10/14,Digital Image Processing,5,其实它们还不是真正意义上的数字图像处理,只是一种图像编码、传输以及解码打印而已。到了上世纪六十年代,由于计算机和程序设计的发明,真正意义上的数字图像处理开
3、始了。两件重大的事情推动了数字图像处理技术的发展:1)太空计划-人类首次月球探险(美国,1964);2)医学领域-CAT or CT(计算机断层扫描技术,1970s,通过X射线来 产生图像,2023/10/14,Digital Image Processing,6,1.改进图像质量,以便人能更好地理解它。如:图像增强,图像恢复等。2.处理图像以及从图像中提取某些有用的信息以便机器识别和理解。如:图像分析、图像识别等。,1.3 数字图像处理的目标,2023/10/14,Digital Image Processing,7,.低层次处理:直接针对像素处理,如:去噪、增强对比度等 通常是从图像到图像
4、的过程,主要用于改进图像的质量;.中层次处理:从图像中提取某些属性,如:分割图像、提取图像 的轮廓等。.高层次处理:识别图像中的目标以便机器自动分析图像。数字图像处理与计算机视觉之间并不存在明显的差别。计算机视觉:基于视觉的机器理解或使用计算机来模拟人类视觉。图像识别就是属于这一范畴。,1.4 数字图像处理的三个层次,2023/10/14,Digital Image Processing,8,.数字化一幅图像(将连续图像转化为数字图像).增强一幅图像(使一幅图像能更好地适应于某个特定的应用).恢复一幅图像(让一幅被损坏的图像尽可能恢复到原貌).压缩一幅图像(用更少的字节数来存储它).分割一幅图
5、像(将一幅图像从背景中提出来并分成若干个目标).识别一幅图像(让机器说出图像的目标或物体是什么),1.5 数字图像处理系统能做些什么?,2023/10/14,Digital Image Processing,9,x,F(x,y),Y,X,.采样(如图中的网格).量化,1.5.1 数字化一幅图像,它是数字图象处理系统工作的第一步,2023/10/14,Digital Image Processing,10,.,原始图像,增强后的图像,1.5.2 增强一幅图像,2023/10/14,Digital Image Processing,11,当图像损坏了,我们可以恢复它,裂痕部分,撕破了,1.5.3
6、恢复一幅图像,2023/10/14,Digital Image Processing,12,皱折,原始图像,恢复后的图像,恢复一幅图像,2023/10/14,Digital Image Processing,13,破损部分,原始图像,恢复后的图像,恢复一幅图像,2023/10/14,Digital Image Processing,14,原始图像 257kb 压缩后的图像 147kb,冗余信息,1.5.4 压缩一幅图像,2023/10/14,Digital Image Processing,15,原始图像 分割后的图像,1.5.5 分割一幅图像,2023/10/14,Digital Image
7、 Processing,16,原始图像 分割后的图像,分割一幅图像,2023/10/14,Digital Image Processing,17,分割一幅图像(咖啡豆分离),2023/10/14,Digital Image Processing,18,以汽车车牌号码自动识别为例,1.5.6 识别一幅图像,2023/10/14,Digital Image Processing,19,.二者之间的差异可用下图表示:,数字图像处理系统,图像1,图像2,计算机图形系统,数据,图像3,图像1与图像2 一般情况下是不同的图像:图像2是由图像1经过处理后获得的;图像3是通过数据转换后产生的,他也许是一幅虚拟
8、的图像,某些例子如下:,1.6 数字图像处理与计算机图形学,2023/10/14,Digital Image Processing,20,一个简单的例子是让计算机系统绘制一个圆,通过输入圆心坐标(x,y)和半径R即可产生圆。,(x,y),R,表达二者差异性的例子,2023/10/14,Digital Image Processing,21,现在,数字图象处理技术与计算机图形技术经常结合在一起,应用于同一个系统中,如:基于人脸照片的三维人脸生成系统-基于图像的三维几何建模 三维建模时,有时从照片(图像中)获取对象的几何信息会使建模变得更容易-基于图像的渲染 对三维几何模型进行渲染时,直接从照片(
9、图像中)提取色彩、纹理等信息更为简单 一个实际例子(来自我的研究生课题):三维人脸与表情生成系统,数字图像处理技术与计算机图形技术相结合,2023/10/14,Digital Image Processing,22,.从通用人脸三维几何模型到特定人脸几何模型,定义特征点,输入某人的两张照片,交互式操作后产生特定人脸三维几何模型,大小吻合,第二次变换,实例,2023/10/14,Digital Image Processing,23,.,在本系统中,将人脸视为弹性体,通过建立弹性变换方程来计算其特征点的位置。,渲染后,真正的三维人脸,细微变换,从通用人脸模型到特定人脸模型,2023/10/14,
10、Digital Image Processing,24,.人脸面部表情动画系统 与建立人脸模型一样,也可以通过弹性变换生成人脸面部表情动画,另一个实例,2023/10/14,Digital Image Processing,25,眨眼睛的动画模拟,2023/10/14,Digital Image Processing,26,张嘴巴的动画模拟,2023/10/14,Digital Image Processing,27,摄像或扫描,原始图像,数字化,处理后的图像,处理后的图像,控制信号,受控设备,1.7 典型图像处理系统的组成,2023/10/14,Digital Image Processin
11、g,28,1.8 数字图像处理系统的基本要素,图像采集:数码相机、扫描仪或视频摄像机;图像存储:各类存储装置,如:硬盘、光盘等;图像处理:计算机系统及相关软件图像显示:显示器及各种硬拷贝设备,2023/10/14,Digital Image Processing,29,可广泛地应用于工业、医疗、商业、教育、娱乐等各个领域(1)工业监控系统 如:温度控制系统 基于火焰颜色而自动调节温度,1.9 数字图像处理系统的应用,2023/10/14,Digital Image Processing,30,(2)指纹识别,2023/10/14,Digital Image Processing,31,指纹图像
12、分析,2023/10/14,Digital Image Processing,32,.指纹图像分析,2023/10/14,Digital Image Processing,33,.公安部门借助于指纹识别系统破获案件.个人身份认证 将指纹信息存储与身份证中.入口管理-重要会议入口检查-多入口大型公园应用,指纹系统的应用,2023/10/14,Digital Image Processing,34,基于车牌自动识别的交通管理系统:-利用摄像头获取车牌图像-图像增强处理 Adjusting the distribution of the gray level in an image-Segmenta
13、tion Segmenting letters or digitals in the plate-Recognition Telling what the letters or digitals are,(3)交通管理,2023/10/14,Digital Image Processing,35,.It can be widely used to the following aspects.Charge automatically on freeway-Auto-record the car license plate-Distinguish the type of car-Recognize
14、 the plate-Connecting the credit card system automatically,(4)Traffic Control,2023/10/14,Digital Image Processing,36,.Park management Automatically record the car license plate and recognize it and control passing-bar to switch on or off.Monitor the driver with over-speed on freeway automatically re
15、cord the car license plate with over-speed and recognize it.,(5)Traffic Control,2023/10/14,Digital Image Processing,37,An example-Human face beautifying,(6)Entertainment,2023/10/14,Digital Image Processing,38,2023/10/14,Digital Image Processing,39,2023/10/14,Digital Image Processing,40,The electroma
16、gnetic spectrum arranged according to energy per photon.(2)X-ray and Visual bands of spectrum are the most familiar images in actual application,such as X-ray in medical inspection and so on.,1.10 Some examples of Using DIP Based on EM spectrum,2023/10/14,Digital Image Processing,41,(3)Gamma-Ray Ima
17、ging Nuclear medicine:Inject a patient with a radioactive isotope that can emit gamma-ray.It is used in locating sites of bone pathology,such as infection or tumors.PET-Positron Emission Tomograph,2023/10/14,Digital Image Processing,42,2023/10/14,Digital Image Processing,43,(4)X-ray Imaging Be widel
18、y used in Medical diagnostics,Industry,Astronomy and so on.When X-rays penetrate an objects,there is a different amount of absorption for different parts in the object,so an image is generated in the film to be sensitive to X-ray energy.,2023/10/14,Digital Image Processing,44,2023/10/14,Digital Imag
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- 数字图像 处理 第一章
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