数字图像处理简单理解例题解析考点清晰学习教案

1、会计学1数字图像处理简单数字图像处理简单(jindn)理解例题解理解例题解析考点清晰析考点清晰第一页，共49页。第1页/共49页第二页，共49页。第2页/共49页第三页，共49页。第第2 2章章 DIPDIP的基本概念的基本概念第3页/共49页第四页，共49页。采样行采样列像素行间隔采样间隔第4页/共49页第五页，共49页。 经采样图像被分割成空间上离散的像素，但其灰度是经采样图像被分割成空间上离散的像素，但其灰度是连续连续(linx)(linx)的，还不能用计算机进行处理。的，还不能用计算机进行处理。 将像素将像素灰度转换成离散的整数值的过程叫量化。灰度转换成离散的整数值的过程叫量化。 表示

2、像素表示像素(xin(xin s) s)明暗程度的整数称为像明暗程度的整数称为像素素(xin(xin s) s)的灰度级或灰度值或灰度的灰度级或灰度值或灰度 。 一幅数字图像中不同灰度级的个数称为灰度级一幅数字图像中不同灰度级的个数称为灰度级数，用数，用G G表示。表示。第5页/共49页第六页，共49页。 一般来说，一般来说， ，g就是表示存储图像就是表示存储图像(t xin)像像素灰度值所需的比特位数。素灰度值所需的比特位数。 若一幅数字图像若一幅数字图像(t xin)的量化灰度级数的量化灰度级数G=256=28级级，灰度取值范围一般是，灰度取值范围一般是0255的整数，由于用的整数，由于用

3、8bit就能表示就能表示灰度图像灰度图像(t xin)像素的灰度值，因此常称像素的灰度值，因此常称8 bit 量化量化gG2第6页/共49页第七页，共49页。nnvii第7页/共49页第八页，共49页。0132132105762567160635122675365032272416225627601232121231231221v0=5/64v1=12/64v2=18/64v3=8/64v4=1/64v5=5/64v6=8/64v7= =5/64ivi2 2、计算、计算(j sun)(j sun) 该图像像元总数为该图像像元总数为8 8* *8=64, i=0,78=64, i=0,7第8页/

4、共49页第九页，共49页。一幅图像分成多个一幅图像分成多个(du )(du )区域，多个区域，多个(du )(du )区域的区域的直方图之和即为原图像的直方直方图之和即为原图像的直方图。图。不同的图像具有相同直方图不同的图像具有相同直方图第9页/共49页第十页，共49页。第10页/共49页第十一页，共49页。第四章第四章 图像增强图像增强第11页/共49页第十二页，共49页。二、灰度变换二、灰度变换理论理论(lln)基础基础当观察直方图形态时，发现直方图的峰值偏向当观察直方图形态时，发现直方图的峰值偏向(pinxing)(pinxing)亮度坐标轴左侧，则说明图像偏暗亮度坐标轴左侧，则说明图像

5、偏暗; ;峰值偏向峰值偏向(pinxing)(pinxing)坐标轴右侧，则说明图像偏坐标轴右侧，则说明图像偏亮亮; ;峰值提升过陡、过窄，说明图像的高密度值过于集峰值提升过陡、过窄，说明图像的高密度值过于集中。中。以上情况均是图像对比度较小，图像质量较差的反以上情况均是图像对比度较小，图像质量较差的反映。映。第12页/共49页第十三页，共49页。 从直方图形态判断图像从直方图形态判断图像(t xin)质量质量第13页/共49页第十四页，共49页。1.1.直方图均衡化直方图均衡化 直方图均衡化是将原图像通过某种变换，直方图均衡化是将原图像通过某种变换，得到一幅得到一幅(y f)(y f)灰度直

6、方图为均匀分布的新灰度直方图为均匀分布的新图像的方法。图像的方法。 直方图均衡化直方图均衡化 直方图均衡化方法的基本思想是对在图像中像素个数直方图均衡化方法的基本思想是对在图像中像素个数多的灰度级进行展宽，而对像素个数少的灰度级进行缩减。多的灰度级进行展宽，而对像素个数少的灰度级进行缩减。从而从而(cng r)(cng r)达到清晰图像的目的。达到清晰图像的目的。三、直方图修整三、直方图修整(xizhng)法法第14页/共49页第十五页，共49页。灰度级灰度级rk01/72/73/74/75/76/71像素数像素数nk 790102385065632924512281概率概率Pk(rk) 0.

7、190.250.210.160.080.060.030.02第15页/共49页第十六页，共49页。44.025.019.0)()()()(101011rPrPrPrTsrrjjr19. 0)()(0000jjrrPrTskjjkjjrkkNnrPrTs00)()(由下面公式可以由下面公式可以(ky)得到得到s2.s7第16页/共49页第十七页，共49页。原灰度级原灰度级变换函数值变换函数值原灰度级分原灰度级分布布原来像原来像素数素数新灰度新灰度级级新灰度级分布新灰度级分布原灰度原灰度分布分布r0=00790 0.19r1=1/71/7=0.1410230.25r2=2/72/7=0.29850

8、 0.21r3=3/73/7=0.436560.16r4=4/74/7=0.57329 0.08r5=5/75/7=0.712450.06r6=6/76/7=0.861220.03r7=11.00810.02s0(790)s1(1023)s2(850)s3(985)s4(448)s0=T(r0s1=T(r1s2=T(r2s3=T(r3s4=T(r4s5=T(r5s6=T(r6s7=T(r7s0=T(r0s1=T(r1s2=T(r2s3=T(r3s4=T(r4s5=T(r5s6=T(r6s7=T(r7第17页/共49页第十八页，共49页。 图像图像(t xin(t xin) )直方直方图均衡化图

9、均衡化0 rkPk(rk) (a)原直方图原直方图(b)均衡均衡(jnhng)后的直方后的直方图图Ps(sk) 0 sk第18页/共49页第十九页，共49页。定义：定义： 对一个滑动窗口对一个滑动窗口(chungku)(chungku)内的诸像内的诸像素灰度值排序，用中值代替窗口素灰度值排序，用中值代替窗口(chungku)(chungku)中心像素的原来灰度值，因此中心像素的原来灰度值，因此它是一种非线性的图像平滑法。它是一种非线性的图像平滑法。第19页/共49页第二十页，共49页。数值排序数值排序m-2m-1mm+1m+2610258mm+1m-2m+2m-1610258266中值滤波中值

10、滤波(lb)第20页/共49页第二十一页，共49页。12143122345768957688567891214312234576895768856789234566678第21页/共49页第二十二页，共49页。彩色增强技术彩色增强技术 彩色增强技术是利用人眼的视觉彩色增强技术是利用人眼的视觉特性，将灰度图像变成彩色图像或改特性，将灰度图像变成彩色图像或改变变(gibin)(gibin)彩色图像已有彩色的分彩色图像已有彩色的分布，改善图像的可分辨性。彩色增强布，改善图像的可分辨性。彩色增强方法可分为伪彩色增强和假彩色增强方法可分为伪彩色增强和假彩色增强两类。两类。第22页/共49页第二十三页，共

11、49页。伪彩色增强伪彩色增强 伪彩色增强是把黑白图像的各个不同伪彩色增强是把黑白图像的各个不同(b (b tn)tn)灰度级按照线性或非线性的映射函数变灰度级按照线性或非线性的映射函数变换成不同换成不同(b tn)(b tn)的彩色，得到一幅彩色图的彩色，得到一幅彩色图像的技术。像的技术。 使原图像细节更易辨认，目标更容易识使原图像细节更易辨认，目标更容易识别。别。 第23页/共49页第二十四页，共49页。假彩色增强假彩色增强 假彩色增强是对一幅自然彩色图像或同一假彩色增强是对一幅自然彩色图像或同一景物的多光谱图像，通过映射函数变换成新的景物的多光谱图像，通过映射函数变换成新的三基色分量，彩色

12、合成使感兴趣目标呈现出与三基色分量，彩色合成使感兴趣目标呈现出与原图像中不同原图像中不同(b tn)(b tn)的、奇异的彩色。的、奇异的彩色。 假彩色增强目的：假彩色增强目的： 一是使感兴趣的目标呈现奇异的彩色或置一是使感兴趣的目标呈现奇异的彩色或置于奇特的彩色环境中，从而更引人注目；于奇特的彩色环境中，从而更引人注目； 一是使景物呈现出与人眼色觉相匹配的颜一是使景物呈现出与人眼色觉相匹配的颜色，以提高对目标的分辨力。色，以提高对目标的分辨力。 第24页/共49页第二十五页，共49页。 图像复原：图像复原： 要尽可能恢复要尽可能恢复(huf)(huf)退化图像的本来面目，它是沿图像退化的逆过

13、退化图像的本来面目，它是沿图像退化的逆过程进行处理。程进行处理。第五章第五章 图像复原与重建图像复原与重建(zhn jin)(zhn jin)图像复原过程如下：图像复原过程如下：找退化原因找退化原因建立建立(jinl)退化模型退化模型反向推演反向推演恢复图像恢复图像图像重建三种模型为透射模型、发射模型、反射模型图像重建三种模型为透射模型、发射模型、反射模型 第25页/共49页第二十六页，共49页。 图像复原和图像增强的区别：图像复原和图像增强的区别： 图像增强是试图采用各种技术来增强图像的视觉效果。图像增强是试图采用各种技术来增强图像的视觉效果。 而图像复原就完全不同，需知道而图像复原就完全不

14、同，需知道(zh do)(zh do)图像退化的机制和过程图像退化的机制和过程等先验知识，据此找出一种相应的逆处理方法，从而得到复原的图像。等先验知识，据此找出一种相应的逆处理方法，从而得到复原的图像。 如果图像已退化，应先作复原处理，再作增强处理。如果图像已退化，应先作复原处理，再作增强处理。 二者的目的都是为了改善图像的质量。二者的目的都是为了改善图像的质量。 第26页/共49页第二十七页，共49页。 从信息论观点看，描述图像信源的数据(shj)由有用数据(shj)和冗余数据(shj)两部分组成。数据冗余的概念数据冗余的概念数据是信息的载体数据是信息的载体同量的数据可表达同量的数据可表达(

15、biod)不同量的信息不同量的信息同量的信息可用不同量的数据表达同量的信息可用不同量的数据表达(biod)冗余冗余数据表达数据表达(biod)了无用的信息了无用的信息数据表达数据表达(biod)了已表达了已表达(biod)的信息的信息第六章第六章 图像编码与压缩图像编码与压缩(y su)(y su)第27页/共49页第二十八页，共49页。第28页/共49页第二十九页，共49页。图像图像(t xin)(t xin)保真度准则保真度准则 图像保真度图像保真度信息无损型信息无损型/信息损失型信息损失型描述解码图像相对于原始图像的偏离程度描述解码图像相对于原始图像的偏离程度对信息损失的测度对信息损失的

16、测度主观保真度准则主观保真度准则主观测量图像的质量，因人而异主观测量图像的质量，因人而异(ynrnry)，应用不，应用不方便方便客观保真度准则客观保真度准则用编码输入图与解码输出图的某个确定函数表示损失的信用编码输入图与解码输出图的某个确定函数表示损失的信息量，息量，便于计算或测量便于计算或测量第29页/共49页第三十页，共49页。霍夫曼编码霍夫曼编码(bin m)(bin m) 编码方法是：编码方法是：把输入符号按出现的概率把输入符号按出现的概率(gil)(gil)从大到小排列起来从大到小排列起来, ,接着把概率接着把概率(gil) (gil) 最小的两个符号的概率最小的两个符号的概率(gi

17、l)(gil)求和求和; ;把它（概率把它（概率(gil)(gil)之和）同其余符号概率之和）同其余符号概率(gil)(gil)由大到小排序由大到小排序, ,然后把两个最小概率然后把两个最小概率(gil)(gil)求和求和; ;重复重复, ,直到最后只剩下两个概率直到最后只剩下两个概率(gil)(gil)为止。为止。 在上述工作完毕之后，从最后两个概率开始逐步向前进在上述工作完毕之后，从最后两个概率开始逐步向前进行行(jnxng)(jnxng)编码。对于概率大的消息赋予编码。对于概率大的消息赋予0 0，小的赋予，小的赋予1 1。第30页/共49页第三十一页，共49页。0.40.30.10.10

18、.060.040.40.30.10.10.10.40.30.10.20.40.30.30.40.61234a12a5a3a6a4a初始信源信源的消减步骤符号概率第31页/共49页第三十二页，共49页。0.40.30.10.10.060.040.40.30.10.10.10.40.30.10.20.40.30.30.40.61234a12a5a3a6a4a初始信源对消减信源的赋值符号 概率10001101000101100010011100010110001101000101001011码字第32页/共49页第三十三页，共49页。 图像分割就是将一幅图像分割就是将一幅(y f)(y f)图像中的

19、目标物分离出图像中的目标物分离出来。来。 由边缘形成线特征包括可构成线特征的边缘提取、将边由边缘形成线特征包括可构成线特征的边缘提取、将边缘连成线两大过程。缘连成线两大过程。 第第7 7章章 图像图像(t xin)(t xin)分割分割第33页/共49页第三十四页，共49页。区域区域(qy)(qy)增长增长第34页/共49页第三十五页，共49页。2022-4-1936(a)(b)4-邻域邻域(ln y)和和8-邻域邻域(ln y)第第8 8章章 二值图像处理二值图像处理(t xin (t xin ch l)ch l)与形状分析与形状分析 第35页/共49页第三十六页，共49页。2022-4-1

20、937第36页/共49页第三十七页，共49页。2022-4-19381)()()()()(210)4(SkkkkkcxfxfxfxfxN)()()()()(210)8(1kkkkSkcxfxfxfxfxN191),(1)(,7 , 5 , 3 , 1xxxfxfSii第37页/共49页第三十八页，共49页。SkkkkkcpBpBpBpBpN)()()()()(21)8(SkkkkkcpBpBpBpBpN)()()()()(21)4(计算计算(j sun)(j sun)像素像素p p的的4-/8-4-/8-邻接的连接数公式分别为邻接的连接数公式分别为 pp0p1p2p3p4p5p6p7800,2,4,6( )1( )k+2=8,p =psB pB p 当时第38页/共49页第三十九页，共49页。2022-4-1940001010100连接数=211 111 011 0连接数=1010010000连接数=1101010100连接数=3111010101连接数=31 0 10 1 01 0 1连接数=4111111111连接数=0第39页/共49页第四十页，共49页。2022-4-1941第40页/共49页第四十