图像处理(绪论)

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Engineering精密机械系郭红卫2011年11月第一讲图像处理概述第二讲图像和视觉基础第三讲二维平移不变系统和图像变换第四讲空域图像增强第五讲频域图像增强第六讲图像恢复第七讲图像分割第八讲视觉检测

第一讲图像处理概述图像处理与机器视觉基本概念

图像技术发展历史

图像处理与机器视觉应用——视觉检测图像处理与视觉检测系统

1.1图像处理与机器视觉基本概念

1.1.1视觉与机器视觉人的视觉机器视觉场景图像模型1.1图像处理与机器视觉基本概念

1.1.2机器视觉的困难所在小孔成像原理图像的获取是三维(3D)向二维(2D)的映射1.1图像处理与机器视觉基本概念

1.1.2机器视觉的困难所在二维图像深度信息的丢失1.1图像处理与机器视觉基本概念

1.1.2机器视觉的困难所在目标分离困难1.1图像处理与机器视觉基本概念

1.1.2机器视觉的困难所在局部窗口其它困难：噪身、海量数据处理等1.1图像处理与机器视觉基本概念

1.1.2图像处理、机器视觉与视觉检测机器视觉图像处理输入与输出都是图像输出图像的属性与特征图像分析图像理解应用：工程检测视觉检测过程控制机器人导航……后期阶段3维中期阶段2.5维早期阶段基元图输入图像Marr视觉理论1.1图像处理与机器视觉基本概念

1.1.3推荐教材及软件RafaelCGonzalez,RichardEWoods.《数字图像处理》，电子工业出版社，20021.1图像处理与机器视觉基本概念

1.1.3推荐教材及软件MilanSonka,etal.图像处理、分析与机器视觉，清华大学出版社，20111.1图像处理与机器视觉基本概念

1.1.3推荐教材及软件拉斯科洞穴壁画（1940年发现于意大利，被誉为旧石器时代艺术的顶峰之作）埃及象形文字图像定义：图像是对客观存在的物体的一种相似性的模仿或描述，是景物在成像介质上再现的视觉信息。本质上可以认为图像是一种数据的集合。

1.2图像技术发展现状1.2.1图像与数字图像图像的数学表达1.2图像技术发展现状1.2.1图像与数字图像xyg(x,y)图像的数学表达yx(x,y)xyf(x,y)图像可抽象为二维信号O1.2图像技术发展现状1.2.1图像与数字图像数字图像

×162492422121891771341218224122718817115010991542221981521251075545162141851371189050404188157105755720801781428967401150167130765338000144107513512009(i,j)Pixel定义：数字图像是灰度值及点的空间位置坐标都离散化的图像。定义：构成数字图像的，具有一定灰度级别及空间位置的元素称为像素。记为Pixel(=pictureelement)1.2图像技术发展现状1.2.1图像与数字图像关于数字图像的两个问题：1、灰度值分几级，图像才能不失真呢？2、像素密到什么程度，图像才能不失真呢？

图6数字图像（1921年），通过大西洋海底电缆传输，电报打印机打印图7数字图像（1922年）,两次穿越大西洋后，利用穿孔机恢复。图8数字图像（1929年）,15个灰度级1920年代数字图像处理开始出现，用于新闻照片的传输。

1.2图像技术发展1.2.2

图像处理技术的应用和发展

1940年代，JohnvonNeumann提出计算机模型，美国制造了世界上第一台计算机。计算机对数字图像处理有潜在的应用价值。将计算机用于图像处理还有赖于大容量存储器，及高速处理器的出现。Ranger7与月球表面碰撞前17分钟发回照片（1964年）。数字图像处理技术被用于校正其摄像机畸变。1960年代起真正意义上的数字图像处理首先被用于航天领域。1.2图像技术发展1.2.2

图像处理技术的应用和发展

1970年代起数字图像处理技术在生物医学领域也得到很大的发展。代表性成果包括CT(ComputerTomography)和MRI(MagneticResonanceImaging)的发明。《科学》封面，MRI图像（2003年10月）1990年代，互联网技术的发展，对数字图像处理技术起到了推动作用。1.2图像技术发展1.2.2

图像处理技术的应用和发展

电磁波谱1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类可见光成像电磁波成像二维信号多维信号数字图像的种类1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类

电磁波成像γ射线成像主要用于原子医学和天文观察。

1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类PET成像X射线成像主要用于医学，如胸透及CT，工业探伤和天文观察。X射线成像,胸部透视CT扫描1895年，WihelmConradRoentgen发现X射线，获得1901年Nobel物理学奖。1970年代，GodfreyN.Hounsfield和AllanM.Cormack发明CT,分享1979年Nobel生理学及医学奖。1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类

电磁波成像X射线衍射图像

1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类

电磁波成像WatsonandCrickDNA结构的发现紫外成像主要用于光刻技术、工业检测、医学、天文观察等领域。

1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类

电磁波成像太阳照片可见光紫外远紫外紫外成像主要用于光刻技术、工业检测、医学、天文观察等领域。

1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类

电磁波成像图18远紫外光刻技术可见光成像用途广泛。1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类

电磁波成像红外成像用于资源卫星、气象卫星、热监测以及夜视等许多方面。红外成像,SARS病人监测1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类

电磁波成像红外成像,巴格达遭到轰炸1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类红外成像

电磁波成像微波成像主要用于成像雷达等方面，可穿透云层等障碍

微波雷达图像,青藏高原1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类

电磁波成像微波成像

1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类

电磁波成像《科学》封面，MRI图像（2003年10月）无线电波成像如核磁共振成像无线电波成像（灰度表示电磁波强度）PaulC.Lauterbur和PeterMansfield发明MRI技术,分享了2003年Nobel生理学及医学奖。1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类声波成像用于地质探测。超声波成像用于医疗。

地层剖面超声波图像合成材料的声学显微镜图像1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类电子显微镜图像电子显微镜观察损坏的集成电路金箔的电子波衍射图案氧化物微晶体汇聚电子波衍射图案1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类一般二维信号数字图像处理技术可用于工程中各种二维数字信号的处理。

齿轮应力分布是一个二维信号1.2图像技术发展1.2.3

数字图像的种类光学字符识别车牌识别1.3视觉检测1.3.1

目标识别生物特征识别指纹识别1.3视觉检测1.3.1

目标识别在线检测1.3视觉检测1.3.2

工业检测机遇号1.3视觉检测1.3.3

三维探测计算机前端系统图像传感器显示器硬件存储器图像处理软件网络问题区域数字图像处理系统1.4图像处理与视觉检测系统n