第1-2章(万建邦)概论

数字图像处理北京石油化工学院课程讲义什么是图像几种定义比较韦氏(Webster)词典：Animitationorrepresentationofapersonorthing,drawn,painted,photographed.人或事物通过绘画、描摹或照相形成的一个模仿或表示。KennethR.Castleman：在一般的意义下，一幅图像是一个东西的另一个表示。阮秋琦：以某一技术手段被再现于二维平面上的视觉信息。图像可认为是与之对应的物体或目标的一个表示，这个表示可以通过某种技术手段得到。图像的例子

人眼所见

照片：单张图像

电视电影：图像序列……相关概念比较图片(picture)：一般认为是图像的一种类型，强调现实世界中的可见物体。图形(graphics)：定义为“theartofmakingdrawings,asinarchitectureorengineering,inaccordancewithmathematicalrules.”。它强调应用一定的数学模型来生成图形，与图像的主要区别在于数据结构不同。图形采用矢量结构，而图像采用栅格结构。什么是数字图像定义：所谓数字图像可以理解为对二维函数f(x,y)进行采样和量化(即离散处理)后所得到的图像。什么是数字图像处理定义数字图像处理就是指对一个物体的数字表示，即对一个二维矩阵施加一系列的操作，以得到所期望的结果。数字图像处理的内容包括基本运算、图像变换、图像增强、图像复原、图像编码、图像分割、图像的理解和识别等。基本图像类型（一）二值图像：其二维矩阵仅由0、1两个值构成，“0”代表黑色，“1”代表白色。灰度图像：其矩阵元素取值范围通常为[0,255]，一般用8位无符号整数表示，这就是常说的256灰度图像。“0”代表纯黑色，“1”代表纯白色，中间数字由小到大表示由黑到白的过渡色。基本图像类型（二）索引图像：此种图像文件结构中包括一名为颜色索引矩阵的二维数组(MAP)，MAP大小由存放图像的矩阵元素的值域决定，如矩阵元素值域为[0,255]，则MAP矩阵大小为256×3，用MAP=[RGB]表示。每一像素颜色由存放在矩阵中该像素的值作为索引通过检索颜色索引矩阵MAP得到。彩色图像：其矩阵元素取值范围通常为[0,255]，一般用8位无符号整数表示，这就是常说的256灰度图像。“0”代表纯黑色，“1”代表纯白色，中间数字由小到大表示由黑到白的过渡色。彩色空间模型RGB格式：从物理学角度描述颜色。任何色彩都可以用红(R)、绿(G)、蓝(B)这三种颜色按一定的比例混合得到。IHS格式：从人眼的主观感觉出发描述颜色。人眼不能直接感觉红、绿、蓝三色的比例，只能通过感知颜色的亮度(Intensity)、色调(Hue)和饱和度(Saturation)来区分物体。其它格式：YUV格式(亮度-色度)、CMYK格式(减色模型,与RGB为互补关系)……数字图像处理系统的构成主机系统(软件、硬件)图像输入及数字化输出设备(显示、打印)存储设备图像的统计特征（一）图像的信息量(熵)：设一幅图像共有q种灰度值，并且出现的概率分别为p1，p2，p3，……，pq，则根据香农定理，这幅图像的信息量可由下式表示:H=-pilog2pi。图像中各灰度值出现概率彼此相等时，图像的熵最大。图像的统计特征值（二）图像的灰度平均值：指一幅图像中所有像素灰度值的算术平均值。计算方法见教材P14。图像的灰度中值：指图像所有灰度级中处于中间的值。图像灰度众数：指图像中出现次数最多的灰度值。图像的统计特征值（三）图像灰度方差：方差反映各像素灰度值与图像平均灰度值的总的离散程度，它与熵一样是衡量一幅图像信息量大小的主要度量指标。计算方法见教材P14。图像灰度值域：指图像最大灰度值和最小灰度值的差值。图像的直方图特征直方图：指图像中所有灰度值的概率分布，对于数字图像来说，实际上就是图像灰度值的概率密度函数的离散化图形。见直方图示意图航天航空生物医学工程通讯领域工业军事公安文化艺术……数字图像处理应用领域应用1：航空航天登月、火星照片处理飞机遥感、卫星遥感气象预报应用2：生物医学工程CT、MRI（核磁共振）、B超显微图像：红细胞、白细胞、染色体的分析X光、心电图……应用3：通讯领域发展趋势：多媒体通讯电话、电视、计算机三网合一应用4：工业印刷电路板机器人视觉零件检测邮政信件的自动检