数字图像处理课程复习市公开课金奖市赛课一等奖课件

1、数字图像处理课程复习、答疑宋怀波第1页1.1.1 数字图像基本概念数字图像 由连续模拟图像采样和量化、编码而得。 组成数字图像基本单位是像素，所以数字图像是像素集合。像素值代表图像在该位置亮度，称为图像灰度值。数字图像像素含有整数坐标和整数灰度值。第2页2.1.2 数字化原理图像数字化概述 数字化目标是把真实图像转变成计算机能够接收显示和存放格式，方便于计算机进行分析处理。 图像数字化过程分为采样、量化与编码三步。 采样实质就是要用多少个点来描述一张图像，采样结果即通常所说图像分辨率。 采样频率越高，得到图像样本就越细腻逼真，图像质量也越高，但要求存放量也越大。第3页4色彩三要素 视觉所感知一

2、切色彩现象，都含有亮度、色调和饱和度三种性质，这三种性质又称为色彩三要素。 亮度：指光作用于人眼时所引发明亮程度感觉。它与被观察物体发光强度相关。 色调：当我们提到其中某一色名称时，就会有一个特定色彩印象。物体色调与光波波长相关，不一样波长反应不一样颜色感，它反应颜色种类，是决定颜色基本特征。 饱和度：指颜色纯度，或颜色深浅程度。对于同一色调彩色光，饱和度越深颜色越鲜明。第4页5RGB模型 自然界常见各种颜色，都可由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色光按不一样百分比相配而成。一样，绝大多数颜色光也能够分解成红、绿、蓝三种色彩。这就是色度学基本原理三基色原理。第5页2.3.1 BMP文件格式W

3、indows中定义了两种位图文件类型：普通位图文件格式，设备无关位图文件格式。BMP图像文件结构能够分为以下三个部分：文件头（由位图像文件和位图信息头两部分组成），调色板数据，图像数据。其汉字件头长度为固定值54个字节；调色板数据对全部不超出256色图像模式都需要进行设置，即使是单色图像模式也不例外。BMP是一个与设备无关位图格式，普通采取非压缩模式。第6页3.5.1 小波介绍小波分析小波分解树与小波包分解树由低通滤波器和高通滤波器组成树 原始信号经过一对滤波器进行分解叫做一级分解。信号可进行多级分解。小波分解树 对信号高频分量不再继续分解，对低频分量连续进行分解，得到许多分辨率较低低频分量小

4、波包分解树 不但对低频分量进行分解，对高频分量也进行分解，不但可得到许多分辨率较低低频分量，而且也可得到许多分辨率较低高频分量 第7页(三)非线性灰度变换 （1）对数变换 低灰度区扩展，高灰度区压缩。（2）指数变换 高灰度区扩展，低灰度区压缩。第8页对数变换 a,b,c是按需要能够调整参数。低灰度区扩展，高灰度区压缩第9页指数变换 a,b,c是按需要能够调整参数。高灰度区扩展，低灰度区压缩。第10页4.3.1 灰度直方图定义直方图 直方图是图像灰度像素数统计图，即对于每个灰度值，统计在图像中含有该灰度值像素个数，并绘制成图形，称为灰度直方图（简称直方图）。直方图模型 表示图像中不一样灰度级出现

5、相对频率。第11页4.3.2 直方图用途图像直方图是不可逆变换，多对一变换；直方图是多对一映射结果，即多个图像能够生成相同直方图，所以直方图作为一阶统计特征未反应相邻点之间关系。 含有相同直方图三幅图像第12页偏暗第13页4.3.3 直方图均衡化直方图均衡 把原始图直方图变换为均匀分布形式，增加像素灰度值动态范围，提升图像对比度。第14页4.3.3 直方图均衡化变换函数s=T(r)应满足以下条件：在0r1区间内,T(r)单值单调增加。确保图像灰度级从黑到白次序不变 对于0r1,有0T(r)1。确保映射变换后像素灰度值在允许范围内。对于一幅给定图像，归一化后灰度级分布在0rl范围内。对0，1区间

6、内任一个r值进行以下变换： s=T(r) .第15页实例假设一幅6464，8bit灰度图像，其概率分布见表，试进行直方图均衡化处理DAnk07901/710232/78503/76564/73295/72456/71227/781第16页4.3.3 直方图均衡化DAnkPr(rk)07900.191/710230.252/78500.213/76560.164/73290.085/72450.066/71220.037/7810.02第17页4.3.3 直方图均衡化DAnkPr(rk)累积 f07900.190.191/710230.250.442/78500.210.653/76560.16

7、0.814/73290.080.895/72450.060.956/71220.030.987/7810.021.00第18页4.3.3 直方图均衡化DAnkPr(rk)f按级数取整07900.190.191/7(0.14)1/710230.250.443/7(0.428)2/78500.210.655/7(0.714)3/76560.160.816/7(0.857)4/73290.080.896/7(0.857)5/72450.060.957/7(1.00)6/71220.030.987/7(1.00)7/7810.021.007/7(1.00)第19页4.3.3 直方图均衡化DAnkPr(

8、rk)f取成整数倍均衡后直方图07900.190.191/7(0.14)0.191/710230.250.443/7(0.428)0.252/78500.210.655/7(0.714)0.213/76560.160.816/7(0.857)0.16+0.08=0.244/73290.080.896/7(0.857)5/72450.060.957/7(1.00)0.06+0.03+0.02=0.116/71220.030.987/7(1.00)7/7810.021.007/7(1.00)第20页4.4.1邻域平均法邻域平均法思想:用像素及其指定邻域内像素平均值或加权平均值作为该像素新值，方便去

9、除突变像素点通常模板权值之和为1，结果仍0-255范围第21页4.4.1邻域平均法惯用33和55 Box模板（指模板中全部系数都取相同值模板）以下：第22页4.4.1邻域平均法如用33模板：12143122345768957688567891214312234576895768856789344456678必须写明取整方式第23页4.4.2 中值滤波中值滤波 中值滤波与均值滤波区分： 中值滤波是求局部中值而不是局部均值，即对参加计算像素灰度值按大小排序，然后取位置居中像素灰度值。目标：既要消除噪声又要保持图像细节。第24页例：1214312234576895768856789121431223

10、45768957688567892345666784.4.2中值滤波第25页4.6 图像增晰作用 消除图像上照明不均问题，增加暗区图像细节，同时又不损失亮区图像细节。成像物理背景人眼对图象亮度响应含有类似于对数运算非线性形式f(x, y) = I(x,y) R(x,y) I(x,y)：照射分量（低频） R(x, y)：反射分量（高频）(图象细节不一样在空间作快速改变) 第26页分析 关心反射信息，但室内外照射分量强度不一样，图片明暗不均，能否消除照度不均，而增强反射部分比重?过程4.6 图像增晰f(x,y)lnFFTH(u,v)高频增强FFT -1expg(x,y)第27页5.1 图像复原基本

11、概念图像复原 将降质了图像恢复成原来图像，针对引发图像退化原因，以及降质过程某先验知识，建立退化模型，再针对降质过程采取相反方法恢复图像。第28页5.5 图像几何校正几何畸变校正以一副图像为基准，去校正另一个方式摄入图像，以校正其几何畸变，叫做图像几何畸变复原或者几何畸变校正。第29页1最近邻元法在待求像素四邻点中，将距离这点最近邻点灰度赋给待求像素。该方法最简单，但校正后图像有显著锯齿状，即存在灰度不连续性。2双线性内插法双线性内插法是利用待求像素四个邻点灰度在二方向上作线性内插, 计算比最近邻点法复杂些，计算量大。含有低通滤波性质，使高频分量受损，图像轮廓有一定含糊。 3三次内插法 该算法

12、计算量最大，但内插效果最好，精度最高。 5.5.2 几何校正第30页分割：按照一定规律将图像或景物分成若干个部分或 子集过程目标：将图像中有意义特征或需要特征提取出来特征：物体(目标)占有区、轮廓、纹理、直方图特征等 1）按幅度不一样来分割各个区域：幅度分割 2）按边缘不一样来划分各个区域：边缘检测 3）按形状不一样来分割各个区域：区域分割第6章 图像分割第31页（1）双峰法需要先验知识，因为同一直方图能够对应若干种不一样图像，直方图不描述这些像素任何位置信息。只依据直方图选择阈值不一定适当。还要结合图像内容和分割结果来确定。（2）该方法不适合用于双峰差异很大或双峰间谷比较宽广而平坦图像，以及

13、单蜂直方图情况。6.1.1 阈值分割红色曲线对应图像中那些部分？第32页也叫大津阈值,把直方图在某一阈值处罚割成两组，当被分成两组间方差为最大时，决定阈值。设一幅图像灰度值为1m级，灰度值i像素数为ni，则像素总数为 ，各值概率 ，用T将其分成两组C0=1T和C1=T+1m，各组产生概率以下：最大方差阈值选取法C0产生概率为：C1产生概率为：第33页6.3 图像区域分割概述 连通是指集合中任意两个点之间都存在着完全属于该集合连通路径。 两个点有4连通和8连通之分。第34页6.3.1 区域生长法待分割图像 第一步结果第二步结果最终结果相同性准则是邻近像素与种子像素灰度值差小于3 第35页6.3.

14、2 分裂合并分裂准则：假如某个子区域灰度均方差大于1.5，则将其分裂为4个子区域，不然不分裂。合并准则：假如相邻两个子区域灰度均值之差小于2.5，则合并为一个区域。 222222第36页6.4 Hough变换6.4.1 Hough变换原理 Hough变换是一个检测、定位直线和解析曲线有效方法。 是把二值图变换到Hough参数空间，在参数空间用极值点检测来完成目标检测 。对写得出方程图形都可利用Hough变换检测。第37页 a)原链码方向 b)逆时针旋转90 图a曲线链码为：01122233100000765556706其差分链码为：1010010670000777001116图b曲线链码为：2

15、3344455322222107770120其差分链码为：10100106700007770011167.2.1 链码描述第38页7.2.1 链码描述使用链码时，起点选择很关键。对于同一个边界，假如用不一样边界点作为链码起点，则得到链码是不一样。处理方法：链码起点归一化把链码看作1个由各方向数组成自然数；将这些方向数依1个方向循环以使它们所组成自然数最小；这时所对应链码起点作为这个边界归一化链码起点。第39页 低阶矩描述图像整体特征： 1. 零阶矩反应了目标面积； 2. 一阶矩反应目标质心位置； 3.二阶矩反应目标主轴、辅轴长短和主轴方向角。 高阶矩主要描述了图像细节（翘度、偏斜度）。7.3

16、矩特征物理意义第40页例:7.4.3 灰度共生矩阵法 设图像矩阵为注意：(1)此处与书本是同时(2) 灰度级第41页水平方向无重复，改变较快水平方向数值大，重复多，纹理较粗1）对角线元素全为0，表明同行灰度改变快2）对角线元素较大，表明纹理较粗7.4.3 灰度共生矩阵法 第42页定义： 数学形态学是分析几何形状和结构数学方法，它建立在集合代数基础上，是用集合论方法定量描述目标几何结构学科。 这种结构表示能够是分析对象宏观性质，也能够是微观性质。7.5.1 数学形态学概述第43页腐蚀 概念：腐蚀表示用某种形状“探针”对一个图象进行探测，方便找出在图象内部能够放下该基元区域。 定义：集合 A 被集合 B 腐蚀,表示为 ,数学形式为A B =A B2、腐蚀与膨胀 7.5.2 数学形态学基本算法第44页腐蚀 表示将 B 平移 x 但仍包含在A 内全部点 x 组成. 若把 A 看作输入图像, B