第九讲-数字图象处理-课件

数字图像处理DigitalImageProcessing1ppt课件做学问的三个境界:1．昨夜西风凋碧树。独上高楼，望尽天涯路。

—登高望远，瞰察路径，明确目标与方向

2．衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。

—必须坚定不移，经过一番辛勤劳动，废寝忘食，孜孜以求3．众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处。—反复追寻、研究，下足功夫，自然会豁然贯通

—与大家共勉。ppt课件导论课程主要解决的问题:信息科学与技术学科的整体概念和理念;我们的学科精髓在哪里？它和别的学科是什么关系？它的发展前景怎么样？该领域的学生将来可以做什么？ppt课件

讲课提纲一、数字图像处理的基础知识二、数字图像处理的应用三、数字图像处理技术简介ppt课件数字图像处理的基础知识5ppt课件BMP图像256color640x480ppt课件图像是客观景物（万事万物）呈现在人心目中的影象。图像是物件或事物的一种表示、写真或临摹，是一个生动的或图形化的描述。“图”是物体投射或反射光的分布；“像”是人的视觉系统对“图”在大脑中形成的印象或反映。韦氏定义抽象的定义分离定义图像是客观世界能量或状态以可视化形式在二维平面上的投影1．图像的各种定义能量的定义ppt课件2.数字图像（Image）

把连续空间的图像，在坐标空间和性质空间都进行离散化，便于计算机进行加工处理，这种离散化的图像就是数字图像。相对于数字图像，其它的图像都认为是模拟图像。数字图像是模拟图像在计算机中的表现形式，两者之间可以转换。例如：模拟图像数字图像数字图像模拟图像扫描仪打印机ppt课件数字图像与模拟图像相比，有以下几个方面的特点：

1）灵活性方面。对模拟图像处理，只能进行简单的放大、缩小等，而数字图像的处理方式非常精确、灵活,可以进行变形、改变亮度、色度、添加滤镜等效果。

2）传输性方面。模拟图像以实物为载体，传输相对困难，而数字图像以数字信息为载体，传输相对较快。

3）再现性方面。模拟图像不易保存，时间长了会有所变化；而数字图像不会因为保存、传输或复制而产生图像质量上的变化。

4）观看性方面。数字图像必须借助播放设备才能观看。有些模拟图像需要借助播放设备才能观看，如录像带、电影片等；有些不需要借助播放设备就能直接观看，如课本上的图像、照片等，能直接观看。数字图像适合计算机处理！ppt课件3.数字图像处理系统

图像处理系统的构成示意图

一个通用的图像处理系统构成，主要分为采集、显示、存储、通信、处理和分析5个模块。ppt课件1）图像采集模块常见的图像采集的设备如数码摄像机、数码相机、扫描仪、采集卡、摄像头、遥感仪、CT机等。扫描仪采集卡摄像头CT机ppt课件2）图像显示模块常见的图像显示的设备有显示器（包括CRT和LCD）、打印机、绘图仪、显卡、胶片记录仪等。打印机显卡绘图仪ppt课件3）图像存储模块常见的图像存储的设备有磁盘、硬软盘、磁带、光盘等,还有现在用于数码相机和手机的存储卡，包括CF卡、SD卡、MMC卡、TF卡等。图像数据量庞大，除了大容量磁盘外，MO(磁光存储器)、CD、DVD等光学存储装置以及SAN、NAS等网络存储系统，为存储海量图像数据提供了极好的支持。

磁带CF卡NAS/SAN网络存储设备ppt课件4）图像通信模块：图像通信可分为近程的和远程的。近程图像通信是指在不同设备间交换图像数据，例如u盘与计算机之间交换。远程图像通信是指在长距离的图像系统间传输图像，主要是网络上传输，网络带宽问题是需要考虑的主要问题。ppt课件图像处理和分析模块包含内容图像恢复和重建

图像增强图像编码

图像分割

图像描述和表达

图像变换

将图像转换为变换域的处理。主要研究如何突出图像中所感兴趣的部分。针对图像退化原因建立模型，以滤波恢复或重建图像。主要用于减少数据量，以便存储和传输。提取图像中有意义的区域。是图像识别和理解的必要前提。

5）图像处理和分析模块ppt课件1）信息量大。如果要处理30帧/秒的电视图像序列，则每秒要求500kbit～22.5Mbit数据量。因此对计算机的计算速度、存储容量等要求较高。2）占用的频带宽。如电视图像的带宽约5.6MHz，而语音带宽仅为4kHz左右。3）相关性大。就电视画面而言，同一行中相邻两个像素或相邻两行间的像素，其相关系数可达0.9以上，而相邻两帧之间的相关性比帧内相关性一般来说还要大些。4.数字图像处理的基本特点ppt课件5．数字图像处理的重要性1）图像是人们从客观世界取得信息的重要来源。

人类传递信息的主要媒介是语音和图像。在接受的信息中，听觉信息占20％，视觉信息占60％，其他如味觉、触觉、嗅觉总的加起来不过占20％。2）图像信息处理是人类视觉延续的重要手段。人的眼睛只能看到可见光部分，波长为380nm～780nm（1nm=10-9m），而迄今为止人类发现可成像的射线已有多种，如：射线、X射线、紫外线、红外线、微波、声波,扩大了人类认识客观世界的能力。ppt课件6．数字图像成像技术的起源和发展数字图像处理的起源ppt课件数字图像处理的发展依赖于计算机软硬件技术;从新闻媒介、空间探索到医学图像、地球遥感监测、工业自动化等领域。GodfreyN.Hounsfield和AllanM.Cormack发明CT技术于1979年获得诺贝尔医学奖.2003年10月6日，美国科学家保罗·劳特布尔和英国科学家彼得·曼斯菲尔德因为在核磁共振成像技术领域的突破性成就获得诺贝尔医学奖.ppt课件数字图像处理的应用20ppt课件1.生物医学领域应用

三维快速血管造影成像头部CT主要应用如X射线层析摄影(CT)、核磁共振(MRI)、超声成像、血管造影、细胞和染色体自动分类等。这些技术和设备大大提高了治疗诊断水平，减轻了病人的痛苦。ppt课件Gamma射线成像示例超声波成像示例ppt课件2.遥感和航空测量遥感：主要用于资源、矿藏勘探、国土规划、高速公路选线、灾害调查、农作物估产、气象预报以及军事目标监视等。气象卫星云图土地变化监测图云南省大理州森林火灾的遥感图ppt课件3.工业应用

该领域的应用从70年代起取得了迅速的发展，主要有产品质量检测、生产过程的自动控制、CAD／CAM等。ppt课件工业应用—智能交通：

智能交通控制汽车牌照识别系统图ppt课件4.军事公安

军事目标的侦察、制导和警戒系统、自动灭火器的控制及反伪装等等都需要用到图像处理技术；公安部门的现场照片、指纹、虹膜、面部、手迹、印章等的处理和辨识也要借助图像处理。导弹制导指纹门锁ppt课件1）生物认证（Biometrics）利用人类自身的特征来进行身份认证。2）生物特征人类自身的特征统称为生物特征。生物特征=生理特征+行为特征生理特征是与生俱来，如人脸、指纹、掌纹、虹膜、DNA、......；行为特征后天形成，如笔迹、步态、声音生物认证新技术ppt课件人脸识别热门、新兴技术室外远距离识别：人脸+步态＋→基于生理学的人脸识别从热红外图像提取人脸血管信息进行识别（休斯顿大学，2007）人脸动（静）脉分布ppt课件5.图像通信

常见的数字图像和数字视频设备如可视电话、会议电视、卫星电视、数字电视、高清晰度电视、VCD、DVD等会议电视终端可视电话卫星电视接收器二、数字图像处理的应用ppt课件基于H.323标准的远程教学组网图二、数字图像处理的应用ppt课件6.机器视觉

机器视觉主要用于军事侦察、危险环境的自主机器人，邮政、医院和家庭服务的智能机器人，装配线工件识别、定位，太空机器人的自动操作等。

ASIMO踢球ASIMO上楼梯ppt课件数字图像处理应用领域（阅读）1）生物医学中的应用：(1)显微图像处理；(2)DNA(脱氧核糖核酸)显示分析；(3)红、白血球分析计数；(4)虫卵及组织切片的分析；(5)癌细胞识别；(6)染色体分析；(7)DSA(心血管数字减影)及其他减影技术；(8)内脏大小形状及异常检查；

ppt课件(9)微循环的分析判断；(10)心脏活动的动态分析；(11)热像分析，红外像分析；(12)X光照片增强、冻结及伪彩色增强；(13)超声图像成像、冻结、增强及伪彩色处理；(14)CT，MRI，射线照相机，正电子和质子CT的应用；(15)专家系统如手术PLANNING规划的应用；(16)生物进化的图像分析。

ppt课件

2）遥感航天中的应用(1)军事侦察、定位、引导、指挥等应用；(2)多光谱卫星图像分析；(3)地形、地图、国土普查；(4)地质、矿藏勘探；(5)森林资源探查、分类、防火；(6)水利资源探查，洪水泛滥监测；(7)海洋、渔业方面如温度、渔群的监测预报；(8)农业方面如谷物估产、病虫害调查；(9)自然灾害、环境污染的监测；(10)气象、天气预报图的合成分析预报；(11)天文、太空星体的探测及分析；(12)交通、空中管理、铁路选线等。ppt课件3）工业应用(1)CAD和CAM技术用于模具、零件制造、服装、印染业；(2)零件、产品无损检测，焊缝及内部缺陷检查；(3)流水线零件自动检测识别(供装配流水线用)；(4)邮件自动分拣、包裹分拣识别；(5)印制板质量、缺陷的检查；(6)生产过程的监控；(7)交通管制、机场监控；(8)纺织物花型、图案设计；(9)密封元器件内部质量检查；(10)光弹性场分析；(11)标识、符号识别如超级市场算账、火车车皮识别；(12)支票、签名、文件识别及辨伪；(13)运动车、船的视觉反馈控制。ppt课件4）军事、公安领域中的应用(1)巡航导弹地形识别；(2)指纹自动识别；(3)罪犯脸形的合成；(4)雷达地形侦察；(5)遥控飞行器的引导；(6)目标的识别与制导；(7)警戒系统及自动火炮控制；(8)反伪装侦察；(9)手迹、人像、印章的鉴定识别；(10)过期档案文字的复原；(11)集装箱的不开箱检查。ppt课件5）其他应用(1)图像的远距通信；(2)多媒体计算机系统及应用；(3)电视电话；(4)服装试穿显示；(5)理发发型预测显示；(6)电视会议；(7)办公自动化、现场视频管理；(8)文字、图像电视广播。

ppt课件数字图像处理技术简介38ppt课件图像处理和分析模块包含内容图像恢复和重建

图像增强图像编码

图像分割

图像描述和表达

图像变换

将图像转换为变换域的处理。主要研究如何突出图像中所感兴趣的部分。针对图像退化原因建立模型，以滤波恢复或重建图像。主要用于减少数据量，以便存储和传输。提取图像中有意义的区域。是图像识别和理解的必要前提。一、图像信息处理基础知识

5）图像处理和分析模块ppt课件

1).

空域增强空域增强就是指直接对图像的像素灰度值做某些运算，从而达到对某些像素的灰度值的改变，以改善图片视觉效果。①直接灰度变换增强对图像中的每个像素按某种运算直接进行灰度变换原图像变换增强效果1.图像增强：→

Tppt课件②

直方图变换增强直方图是对图像中每一个灰度值统计出现的次数或者频率后绘制出的图。对直方图变换可以实现图像增强。原始图像及其直方图直方图均衡后图像及其直方图ppt课件2).空域滤波

①图像平滑

空域滤波就是设计一些运算模板，将模板和图像中对应的各像素点的灰度值做积分运算或微分运算，以达到图像平滑或锐化的目的。加性椒盐噪声图中值滤波器结果ppt课件②图像锐化

拉普拉斯算子图像锐化增强效果

ppt课件3).频域增强频域增强是指通过在图像的频域或变换域进行处理后，使图像得到增强的方法。指纹原图

频域增强后的指纹图像

三、数字图像处理技术简介ppt课件面部柔和频率域的平滑滤波器ppt课件景物成像过程中凡出现畸变、模糊、失真或混入噪声，使得所成图像降质，称之为图像“退化”。这些质量降低的图像，我们通称为退化图像。2.图像复原1).什么是图像的退化和图像复原

图像复原通俗地讲，就是图像退化的逆过程。典型的图像复原方法是根据图像退化的先验知识建立一个退化模型，以此模型为基础，采用滤波等手段进行处理，使得复原后的图像符合一定的准则，达到改善图像质量的目的。ppt课件通用的图像退化模型为：

式中，g(x,y)为退化图像，f(x,y)为求解的图像；H[·]是综合所有退化因素的一个函数。n(x,y)为噪声函数。图像复原就是已知g(x,y)，求f(x,y)的问题（近似过程）。求解逼近过程，由于解不唯一，故方法很多，不同误差准则，不同约束条件，得到的解会不同。实际的复原过程是设计一个滤波器，使其能从降质图像中计算得到真实图像的估计值。ppt课件运动模糊+噪声

逆滤波Wiener滤波2).用滤波器复原图像ppt课件2).图像灰度校正和几何畸变校正图像几何畸变校正的思路是通过一些已知的参考点，即无失真图像某些像素点和畸变图像相应像素的坐标间对应关系，拟合出上述多项式中的系数，并作为恢复其它像素的基础。几何失真校正主要包括二个步骤：

①空间变换，恢复像素原空间的位置；

②灰度插值，对空间变换后像素赋予原位置的灰度值。几何畸变图像几何校正的结果ppt课件3.图像分割1).图像分割的含义图像分割是把图像分解成构成它的部件和对象的过程；达到有选择性地定位感兴趣对象在图像中的位置和范围。因此，图像分割是指把图像分成各具特性的区域，并提取出感兴趣目标的技术和过程。分割的特性可以是灰度、颜色、纹理等；目标可以是对应单个区域或者是多个区域。图像分割的示意图ppt课件2).图像分割的基本分类图像分割算法基于图像灰度值的两个基本特性：不连续性和相似性；因此，图像分割基本上分类为基于边界的分割方法和基于区域的分割方法。红色绿色分割阈值两种颜色区域的图像分割示意图三、数字图像处理技术简介ppt课件常用的三个边缘检测算子及其检测结果：Lena原图①

Robert算子②

sobel算子③

laplace算子（1）基于边界的分割方法ppt课件（2）基于区域的分割方法基于区域的分割方法也有并行区域技术和串行区域技术两类；并行区域技术的主要方法是阈值分割法，串行区域技术的主要方法是区域生长法。①阈值分割法阈值分割法,即通过阈值定义图像中不同目标的区域归属,所有大于等于某阈值的像素属于物体,所有小于该阈值的像素排除在物体之外,这种方法有利于目标识别。阈值分割法的关键问题是选取合适的阈值，因此如何搜索得到最优分割阈值是阈值分割研究的热点。ppt课件阈值分割法的应用举例ppt课件②区域生长法区域生长法的基本思想是，逐步将具有相似性质的像素集中起来构成各个不同的区域，实现图像的分割。盆腔骨CT原图提取边缘区域生长分割结果图像分割应用实例

ppt课件4．图像配准

图像配准是指同一目标的两幅（或者两幅以上）图像在空间位置上的对准。图像配准的技术过程，称为图像匹配，或者图像相关。5图像融合图像融合就是将不同类型传感器获取的同一对象的图像数据进行空间配准，然后采用一定的算法将各图像数据中所含的信息优势或互补性有机地结合起来产生新图像数据的技术。

数字图像处理研究的其他内容

(a)原始的CT图像(b)原始MR图像(c)配准变换后的CT图像(d)配准后的融合图像CT-MR图像配准结果ppt课件图1图2配准后ppt课件6．图像数据压缩图像数据量非常巨大，无论传输或存储都需要对图像数据进行有效的压缩。数据压缩就是减少表示信号所需的数码，从而减少容纳给定消息集合或数据采样集合的物理存储空间，进而减少数据传输所需要的时间区间与电磁频谱区域。ppt课件7．图像识别图像识别就是利用计算机识别出图像中的目标并分类，用机器智能代替人的智能。ppt课件8.

基于内容的图像检索基于内容的图像检索就是根据图像的语义和感知特征进行检索，具体实现就是从图像数据中提取出特定的信息线索（或特征指标），然后根据这些线索从大量存储在图像数据库的图像中进行查找，检索出具有相似特征的图像数据。ppt课件9.

图像数字水印数字水印（DigitalWatermarking）是一种新的、有效的数字产品版权保护和数据安全维护的技术。数字水印是将具有特定意义的标记（水印），利用数字嵌入的方法隐藏在数字图像、声音、文档、图书、视频等数字产品中，用以证明创作者对其作品的所有权，并作为鉴定、起诉非法侵权的证据，同时通过对水印的检测和分析保证数字信息的完整可靠性，从而成为知识产权保护和数字多媒体防伪的有效手段。ppt课件1.数字图像处理与相关学科的联系和区别

数字图像处理是一门研究图像理论、技术和应用的交叉学科。研究方法上，与数学、物理学（光学）、生理学、心理学、电子学、计算机科学相互借鉴；研究范围上，与计算机图形学、模式识别、计算机视觉等多个专业相互交叉。1).数字图像处理与相关学科的联系数字图像处理与计算机图形学、计算机视觉互相渗透，覆盖面有很多重合。ppt课件2).数字图像处理与相关学科的区别（1）与计算机图形学的区别计算机图形学是应用计算机生成、处理、存贮、显示图形的学科；计算机图形学在计算机辅助设计/计算机辅助制作(CAD/CAM)，多媒体技术，图形用户界面，科学计算可视化等领域广泛应用。计算机图形学的数据流是从数据到图形，与图像分析时的数据流方向相反（从图像到数据或图像）。（2）与模式识别的区别