第1章 绪论(附：工程应用简介)课件

数字图像处理及分析制作：张弘机械工业出版社出版数字图像处理及分析制作：张弘主教材数字图像处理与分析．张弘等．机械工业出版社主教材参考读物[1]RefaelC.Gonzalez&RichardE.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，2003．[2]K.R.Castleman．DigitalImageProcessing．清华大学出版社，1998[3]W.K.Pratt．数字图像处理学．科学出版社，1984[4]沈庭芝．数字图像处理及模式识别．北京理工大学出版社，1998[5]章毓晋．图像处理和分析．清华大学出版社，1999[6]夏良正．数字图像处理．东南大学出版社，1999参考读物[1]RefaelC.Gonzalez&Ri第1章绪论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工程应用简介第1章绪论1.1数字图像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1.1数字图像1.1.1

数字图像的基本概念图：反射光或透射光的分布，或自身发出的能量(客观)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）观察系统使用的光波段：可见光、红外、X射线、微波超声波、射线等图像：静止——文字、图片等运动——分行物、心脏图1.1数字图像1.1.1数字图像的基本概念

色彩：黑白、彩色图像处理:

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图像处理方法：光学方法、电子学方法1.1.1

数字图像的基本概念色彩：黑白、彩色1.1.1数字图像的基本概念1.1.1

数字图像的基本概念模拟图像

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模拟图像1.1.1

数字图像的基本概念数字图像

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。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。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数字图像1.1.1

数字图像的基本概念图像是一种语言表达方法直观表现力强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1.1.1数字图像的基本概念图像是一种语言1.1.1

数字图像的基本概念（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1.1.1数字图像的基本概念（模拟）图像分类1.1.2数字图像的基本特点图像是人类信息获取的重要手段数字图像的分辨率逐步提高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数字图像可以长期保存和永不失真1.1.2数字图像的基本特点图像是人类信息获取的重要手段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数字图像处理的基本特点1.2数字图像处理1.2.1数字图像处理的基本特点信息量大：512×512×8bit＝256KB256KB×25帧/s＝6400KB=6.25MB占用的频带较宽：电视图像的带宽5～6MHz，而语言带宽4KHz，频带越宽，技术实现难度越大像素相关性大：压缩潜力大评价受人的影响大1.2.1数字图像处理的基本特点信息量大：512×512表达：建模，图像采样、数字化图像和视觉基础图像变换：提高图像质量图像处理图像基础图像增强： 改善图像质量图像几何处理：平移、缩放、旋转、扭曲图像复原： 去噪声、去模糊图像重建： 重建原始图像1.2.2数字图像处理的主要研究内容表达：建模，图像采样、数字化图像处理图像基础1.2.2数字图像处理的主要研究内容图像编码压缩减少存储量和传输量图像分割图像区域分割和理解、目标表达和描述1.2.2数字图像处理的主要研究内容图像编码压缩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增强1.2.2数字图像处理的主要研究内容图像复原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。

1.3.1数字信号处理学 数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 计算机图形学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1.3.2计算机图形学图像描述图像处理计算机图像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

1.3.3计算机视觉 计算机视觉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数字图像处理的主要应用与趋势1.4.1数字图像处1.4.1数字图像处理的主要应用遥感图像应用：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、染色体分析等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1.4数字图像处理的主1.4.1数字图像处理的主要应用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1.4.1数字图像处理的主要应用办公室自动化图像应用：邮数字图像输入输出设备数字图像输入输出设备从低分辨率向高分辨率发展从二维（2D）向三维（3D）发展从静止图像向动态图像发展从单态图像向多态图像发展结合应用数学新进展1.4.2数字图像处理的发展趋势从低分辨率向高分辨率发展1.4.2数字图像处理的发展趋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工程应用简介1.5.1遥感图像处理1.5.1

遥感图像处理军事侦察： 战略目标定位、多光谱去伪装导弹末制导： 红外、雷达图像处理农作物估产： 多光谱图像分析地质研究： 宏观地质结构、探矿灾情估计： 红外图像统计气象云图： 图像几何处理与拼接1.5.1遥感图像处理军事侦察： 战略目标定位、多光谱去伪遥感图像遥感图像增强前后的

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1高分辨率遥感图像2高分辨率遥感图像2香港新机场遥感图像香港新机场遥感图像航片航片遥感多光谱图例遥感多光谱图例处理前后处理前后地表覆盖地表覆盖遥感应用一例遥感应用一例1.5.2工业与实验图像处理自动装配生产线：实时图像处理机器人视觉：立体图像对处理无损探伤： 高能X射线探测金属内部车辆牌照识别： 交通管制流动显示与测速：PIV粒子图像测速1.5.2工业与实验图像处理自动装配生产线：实时图识别棉花中的杂质识别棉花中的杂质车牌识别车牌识别工件裂纹检测工件裂纹检测1.5.3医学图像处理病理图像分析： 显微图像、染色体图像X射线图像处理： X射线透视和照片增强超声图像处理： 黑白超和彩超、动态CT图像重建： 断层图像计算1.5.3医学图像处理病理图像分析： 显微图像、染色体X光图像增强X光图像增强CT切片图像CT切片图像CT边缘提取CT边缘提取B超图像B超图像染色体染色体1.5.4办公图像处理邮政编码识别： 手写数字图像处理识别印刷体文字识别： OCR

文字图像识别机械图样自动录入： 线条跟踪、拟合1.5.4办公图像处理邮政编码识别： 手写数字图像处理1.5.5公安图像处理指纹图像处理： 刑侦、司法鉴定、自动门卫枪纹图像处理： 刑侦、司法鉴定面孔图像处理： 自动门卫印章比对： 司法鉴定、银行支票笔迹比对： 刑侦、司法鉴定1.5.5公安图像处理指纹图像处理： 刑侦、司法鉴定、自指纹识别指纹识别1.5.6影视图像处理照片去模糊处理：焦距模糊、运动模糊绿幕剪影： 图像合成变脸特技： 帧间插值处理静止图像压缩： JPEG标准、网络传输动态图像压缩： MPEG标准、VCD和DVD数字电影院： 未来电影技术1.5.6影视图像处理照片去模糊处理：焦距模糊、运动由黑白图像转换的伪彩色图像由黑白图像转换的伪彩色图像GirlLena黑白相片GirlLena黑白相片系统结构图系统结构图月球探测实验车Nomad漫游者月球探测实验车Nomad漫游者作业1-1结合每个人的本专业学科、工作应用，谈谈数字图像处理的关系或在本专业学科中的应用。1-2除前面介绍的例子之外，试举一些其他的图像应用的工程例子。1-3图像处理与计算机图形学的区别与联系是什么？作业1-1结合每个人的本专业学科、工作应用，谈谈数字图像处理及分析制作：张弘机械工业出版社出版数字图像处理及分析制作：张弘主教材数字图像处理与分析．张弘等．机械工业出版社主教材参考读物[1]RefaelC.Gonzalez&RichardE.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，2003．[2]K.R.Castleman．DigitalImageProcessing．清华大学出版社，1998[3]W.K.Pratt．数字图像处理学．科学出版社，1984[4]沈庭芝．数字图像处理及模式识别．北京理工大学出版社，1998[5]章毓晋．图像处理和分析．清华大学出版社，1999[6]夏良正．数字图像处理．东南大学出版社，1999参考读物[1]RefaelC.Gonzalez&Ri第1章绪论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工程应用简介第1章绪论1.1数字图像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1.1数字图像1.1.1

数字图像的基本概念图：反射光或透射光的分布，或自身发出的能量(客观)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）观察系统使用的光波段：可见光、红外、X射线、微波超声波、射线等图像：静止——文字、图片等运动——分行物、心脏图1.1数字图像1.1.1数字图像的基本概念

色彩：黑白、彩色图像处理:

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图像处理方法：光学方法、电子学方法1.1.1

数字图像的基本概念色彩：黑白、彩色1.1.1数字图像的基本概念1.1.1

数字图像的基本概念模拟图像

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模拟图像1.1.1

数字图像的基本概念数字图像

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。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。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数字图像1.1.1

数字图像的基本概念图像是一种语言表达方法直观表现力强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1.1.1数字图像的基本概念图像是一种语言1.1.1

数字图像的基本概念（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1.1.1数字图像的基本概念（模拟）图像分类1.1.2数字图像的基本特点图像是人类信息获取的重要手段数字图像的分辨率逐步提高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数字图像可以长期保存和永不失真1.1.2数字图像的基本特点图像是人类信息获取的重要手段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数字图像处理的基本特点1.2数字图像处理1.2.1数字图像处理的基本特点信息量大：512×512×8bit＝256KB256KB×25帧/s＝6400KB=6.25MB占用的频带较宽：电视图像的带宽5～6MHz，而语言带宽4KHz，频带越宽，技术实现难度越大像素相关性大：压缩潜力大评价受人的影响大1.2.1数字图像处理的基本特点信息量大：512×512表达：建模，图像采样、数字化图像和视觉基础图像变换：提高图像质量图像处理图像基础图像增强： 改善图像质量图像几何处理：平移、缩放、旋转、扭曲图像复原： 去噪声、去模糊图像重建： 重建原始图像1.2.2数字图像处理的主要研究内容表达：建模，图像采样、数字化图像处理图像基础1.2.2数字图像处理的主要研究内容图像编码压缩减少存储量和传输量图像分割图像区域分割和理解、目标表达和描述1.2.2数字图像处理的主要研究内容图像编码压缩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增强1.2.2数字图像处理的主要研究内容图像复原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。

1.3.1数字信号处理学 数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 计算机图形学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1.3.2计算机图形学图像描述图像处理计算机图像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

1.3.3计算机视觉 计算机视觉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数字图像处理的主要应用与趋势1.4.1数字图像处1.4.1数字图像处理的主要应用遥感图像应用：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、染色体分析等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1.4数字图像处理的主1.4.1数字图像处理的主要应用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1.4.1数字图像处理的主要应用办公室自动化图像应用：邮数字图像输入输出设备数字图像输入输出设备从低分辨率向高分辨率发展从二维（2D）向三维（3D）发展从静止图像向动态图像发展从单态图像向多态图像发展结合应用数学新进展1.4.2数字图像处理的发展趋势从低分辨率向高分辨率发展1.4.2数字图像处理的发展趋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工程应用简介1.5.1遥感图像处理1.5.1

遥感图像处理军事侦察： 战略目标定位、多光谱去伪装导弹末制导： 红外、雷达图像处理农作物估产： 多光谱图像分析地质研究： 宏观地质结构、探矿灾情估计： 红外图像统计气象云图： 图像几何处理与拼接1.5.1遥感图像处理军事侦察： 战略目标定位、多光谱去伪遥感图像遥感图像增强前后的

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1高分辨率遥感图像2高分辨率遥感图像2香港新机场遥感图像香港新机场遥感图像航片航片遥感多光谱图例遥感多光谱图例处理前后处理前后地表覆盖地表覆盖遥感应用一例遥感应用一例1.5.2工业