图像处理介绍与应用实例

第一页，共四十五页，2022年，8月28日参考书

R.C.Gonzalez,DigitalImageProcessing(数字图像处理阮秋琦译)K.R.Castleman,DigitalImageProcessing

（数字图像处理，朱志刚等译）阮秋琦，数字图像处理学第二页，共四十五页，2022年，8月28日主要内容数字图像处理的概念图像处理的起源图像处理技术分类数字图像处理系统组成数字图像处理主要内容数字图像处理应用数字图像处理发展方向第三页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理的概念人类获取信息的重要来源：视觉60%；听觉20%；其他20%人类视觉的延伸——X射线—可见光—红外—微波；声成像第四页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理的概念什么是图像？第五页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理的概念照片第六页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理的概念图、画二维条码第七页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理的概念数学函数（分形）图第八页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理的概念数学函数（仿真）图第九页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理的概念红外图像(美国攻打阿富汗)CT图像(肺与皮肤)不可见图像第十页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理的概念数字图像是指由被称作像素的小块区域组成的二维矩阵。将物理图像行列划分后，每个小块区域称为像素（pixel）。每个像素包括两个属性：位置和亮度（或色彩）。对灰度图像而言，每个像素的亮度用一个数值（即灰度值）来表示，通常数值范围在0到255之间，即可用一个字节来表示，0表示黑、255表示白，而其它表示灰度级别。什么是数字图像第十一页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理的概念第十二页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理的概念

数字图像的特点信息量大 （计算量大，实时性难度大）冗余性（象素间相关性大—图像压缩的前提）频带宽视觉效果的主观性大第十三页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理的概念由于数字图像处理是多学科交叉领域，因此充斥着相互矛盾和不准确的定义。数字图像处理：是指将一幅图像转变为另一幅图像。数字图像分析：是指将一幅图像转换为一种非图像的表示。但数字图像处理通常又包括数字图像分析。计算机图形学：用计算机将由概念或数学描述所表示的物体图像（非实物）进行处理和显示的过程。如机械图、建筑图等，动画、虚拟现实等（可视化）。计算机视觉：基于图像的测量技术；用计算机技术发展能够理解自然景物的视觉系统。（输出是参数或者描述）数字图像处理术语第十四页，共四十五页，2022年，8月28日图像处理的起源最早应用于20世纪20年代，报纸业

1921年电报打印机采用特殊字符在编码纸带打印。输出设备从专用到通用再到专用。1922年两次穿越大西洋，穿孔纸得到图像检测误差。图像通信系统信源编码和信道编码。1929年从伦敦到纽约15级色调通过电缆传递照片。从早期5级灰度到15级灰度。现在的网络、移动通信再次历经这个过程。第十五页，共四十五页，2022年，8月28日图像处理的起源数字图像处理作为一门学科追溯到60年代，1964年美国喷气推进实验室利用计算机对“徘徊者7号”太空船送回的四千多张月球照片进行了处理。美国航天器传送的第一张月球照片，1964年7月31日在光线影响月球表面17分钟摄取的图像。第十六页，共四十五页，2022年，8月28日图像处理的起源60年代末，数字图象处理形成一个比较完整的理论与技术体系，从而构成了一门独立的技术

70年代，CT的发明，血球自动分类仪的商业化CT发明获得1979年诺贝尔医学奖。X射线1901年物理学奖。

70年代以来迅猛发展。广泛应用于太空探索，遥感应用，生物医学工程工业应用，军事应用等方面。第十七页，共四十五页，2022年，8月28日图像处理技术分类模拟图像处理：光学、电信号处理，包括光学透镜处理、照相、广播电视等优点—处理速度快，一般是实时处理缺点—精度低，抗干扰性差，灵活性差，没有对图像的理解能力和非线性处理能力，不易保存数字图像处理：采用数字计算机对数字化形式的图像进行处理优点—精度高，处理内容丰富，处理手段灵活缺点—计算量大，速度慢，且保持静止第十八页，共四十五页，2022年，8月28日图像处理技术分类数字图像处理功能分类

将一幅图像变为另一幅经过加工的图像，是图像到图像的过程。（面向人）将一幅图像转化为一种非图像的表示，如一个决策等。（面向机器）第十九页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理系统组成

数字图像处理系统由图像数字化设备、图像处理计算机和图像输出设备组成。图像数字化设备：扫描仪、数码相机、摄象机与图像采集卡等图像处理计算机：PC、工作站等（通常将存储设备也包括在内）图像输出设备：打印机、绘图仪等第二十页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理系统组成图像传感器特殊图像处理硬件计算机大规模存储图像显示图像处理软件硬拷贝问题域网络第二十一页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理内容图像增强—去除干扰；突出主要特征；提高图像对比度。包括平滑（去噪）与锐化技术图像复原—将降质图像（畸变、模糊）恢复到原真实图像（逆问题，需要降质模型）图像压缩编码—（图像传输与存储需要）图像分析—包括特征提取、图像分割、图像描述、图像理解（模式识别）图像重建—由多幅二维图像恢复物体的三维结构图像变换（数学方法）

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离散付氏变换、余弦变换、沃尔什（哈达玛）变换、K-L变换、小波变换等第二十二页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用航天及遥感月球图像火星图像第二十三页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用飓风的多光谱图像西藏东南山区雷达图像第二十四页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用美洲的红外线图像第二十五页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用工业检测电路板；封装丸剂；瓶装液体；塑料中气泡；谷物；目镜搀杂物第二十六页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用网裂龟裂公路损害检测第二十七页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用医疗诊断胸部X射线成像血管造影图像头部CT图像第二十八页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用超声波成像的例子不同角度的胎儿成像甲状腺；受损肌肉层第二十九页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用多器官伪彩显示三维彩色CT技术第三十页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用（观察角度变化）第三十一页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用生物个体特征识别人脸脸部热量图指纹——几种常见的生物个体特征第三十二页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用手形手部血管分布

虹膜视网膜

签名

声音第三十三页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用军事侦察、高精度制导（夜视红外传感；智能火炮/图像制导视频跟踪；毫米波成像）第三十四页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用视频跟踪示例监视目标计算机摄像头云台第三十五页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用通讯（图像压缩编码；可视电话）其它

数字水印技术—指在数字化的数据内容中嵌入不明显的记号。被嵌入的记号通常是不可见或不可察的，但是通过一些计算操作可以被检测或者被提取。水印与源数据（如图象、音频、视频数据）紧密结合并隐藏其中，成为源数据不可分离的一部分，并可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而保存下来。第三十六页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用原始图像加入水印后的图像水印第三十七页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用基于内容的图像检索——在海量图像（视频）数据库中，仅根据样本图像的内容，完成查询和检索。样本图像第三十八页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用系统界面示例第三十九页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用基于视频的车辆检测——利用道路监视用的视频设备，获得当前时候通过某个监视路段的车辆情况（车流量、车型及跟踪）。背景提取第四十页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用判断当前帧目标物的点和非目标物的点对非目标物的点进行更新背景更新第四十一页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用

背景差

车辆预提取

车辆阴影部分车辆提取结果车辆提取第四十二页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用对目标物进行贴标签车辆标识第四十三页，共四十五页，2022年，8月28日数字图像处理应用车辆跟踪进入区跟踪区检测