第1章 绪论(附：工程应用简介)

1、数字图像处理及分析数字图像处理及分析机械工业出版社出版机械工业出版社出版主教材数字图像处理与分析张弘等机械工业出版社参考读物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，20032 K. R. CastlemanDigital Image Processing清华大学出版社，19983 W. K.Pratt数字图像处理学科学出版社，19844 沈庭芝数字图像处理及模式识别北京理工大学出版社，19985 章毓晋图像处理和分析清华大学出版社，19996 夏良正数字图像处理东南大学出版社，1999第1章

2、 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 数字图像处理的主要应用与发展趋势1.5 工程应用简介1.1 数字图像1.1.1 数字图像的基本概念1.1.2 数字图像的基本特点1.1 数字图像1.1.1 数字图像的基本概念T 图：反射光或透射光的分布，或自身发出的能量(客观)T 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）T 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T 图像： 静止文字、图片等 运动分行物、心脏图 T 色彩：黑白、彩色T 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T 图像处理方法：

3、 光学方法 、电子学方法1.1.1 数字图像的基本概念1.1.1 数字图像的基本概念T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1.1.1 数字图像的基本概念T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。T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。T数字图像像素具有整数坐标和整数灰度值。1.1.1 数字图像的基本概念T图像是一种语言表达方法直观表现力强T图像信息是人类信息获取和交流的主要方式视、听、触、嗅、味等

4、1.1.1 数字图像的基本概念T（模拟）图像分类维数：二维图像 、三维图像 颜色：黑白图像 、彩色图像时间：静止图像 、活动图像 静止文字、图片等 运动分行物、心脏图 三维立体山脉、建筑群( , )i x y( , )i x y( , , )i x y z( ,)i x y( , , )i x y z1.1.2 数字图像的基本特点T图像是人类信息获取的重要手段 T数字图像的分辨率逐步提高 T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 T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

5、本特点T信息量大：5125128bit256KB 256KB25帧/s6400KB=6.25MBT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T像素相关性大：压缩潜力大T评价受人的影响大T 表达： 建模，图像采样、数字化T 图像和视觉基础T 图像变换： 提高图像质量图像处理图像基础T图像增强： 改善图像质量T图像几何处理： 平移、缩放、旋转、扭曲T图像复原： 去噪声、去模糊T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T图像编码压缩 减少存储量和传输量T图像分割 图像区域分割和理解、目标表达和描

6、述1.2.2 数字图像处理的主要研究内容图像增强1.2.2 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

7、析结果计算机图形学与图像处理是逆过程。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 数字图像处理的主要应用与趋势1.4.1 数字图像处理的主要应用1.4.2 数字图像处理的发展趋势1.4.1 数字图像处理的主要应用T 遥感图像应用：资源调查、灾害监测、农林业规划、城市 规划、环境保护等T 医学图像应用:计算机断层摄影计算成像CT技术、X射线、 染色体

8、分析等T 工业和实验图像应用:无损探伤、自动检查和识别、智能机 器人等1.4 数字图像处理的主要应用与趋势1.4.1 数字图像处理的主要应用T 办公室自动化图像应用：邮政编码图像识别、OCR（字符识别系统）、自动判卷系统、各类图纸自动识别与录入系统等T 军事公安图像应用：自动跟踪技术、指纹识别、不完整图片的复原、监控等T 文化艺术图像应用：服装设计、照片的复制和修复、运动员动作分析等T 图像数据传输应用：图像的存储、刻盘、互联网传输，以及其它卫星传输、无线传输等 数字图像输入输出设备T从低分辨率向高分辨率发展 T从二维（2D）向三维（3D）发展T从静止图像向动态图像发展T从单态图像向多态图像发

9、展T结合应用数学新进展1.4.2 数字图像处理的发展趋势1.5 工程应用简介1.5.1 遥感图像处理1.5.2 工业与实验图像处理1.5.3 医学图像处理1.5.4 办公图像处理1.5.5 公安图像处理1.5.6 影视图像处理1.5.1 遥感图像处理T 军事侦察：战略目标定位、多光谱去伪装T 导弹末制导：红外、雷达图像处理T 农作物估产：多光谱图像分析T 地质研究：宏观地质结构、探矿T 灾情估计：红外图像统计T 气象云图：图像几何处理与拼接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地表覆盖遥感应用一例1.5.2 工业与实验图像处理

10、T 自动装配生产线： 实时图像处理T 机器人视觉： 立体图像对处理T 无损探伤： 高能X射线探测金属内部T 车辆牌照识别： 交通管制T 流动显示与测速： PIV 粒子图像测速识别棉花中的杂质车牌识别工件裂纹检测1.5.3 医学图像处理T 病理图像分析：显微图像、染色体图像T X射线图像处理：X射线透视和照片增强T 超声图像处理：黑白超和彩超、动态T CT图像重建：断层图像计算X光图像增强CT切片图像CT边缘提取B超图像染色体1.5.4 办公图像处理T 邮政编码识别：手写数字图像处理识别T 印刷体文字识别：OCR 文字图像识别T 机械图样自动录入：线条跟踪、拟合1.5.5 公安图像处理T 指纹图像处理：刑侦、司法鉴定、自动门卫T 枪纹图像处理：刑侦、司法鉴定T 面孔图像处理：自动门卫T 印章比对：司法鉴定、银行支票T 笔迹比对：刑侦、司法鉴定指纹识别1.5.6 影视图像处理T 照片去模糊处理： 焦距模糊、运动模糊T 绿幕剪影： 图像合成T 变脸特技： 帧间插值处理T 静止图像压缩： JPEG标准、网络传输T 动态图像压缩： MPEG标准、VCD和DV