认识实习数字图像处理(认识实习讲座)

认识实习数字图像处理(认识实习讲座)2．人类传递信息的主要媒介是语音和图像。据统计,在人类接受的信息中,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%。所以，作为传递信息的重要媒体和手段——图像信息是十分重要的，俗话说：“百闻不如一见”、“一目了然”，都反映了图像在传递信息中的独到之处。数字图像处理最早的应用之一是报纸业，当时，图像第一次通过海底电缆从伦敦传往纽约。其它应用如下所示1922在信号两次穿越大西洋后,从穿孔纸带得到的数字图像,可以看出某些差错1921年由电报打印机采用特殊字符在编码纸带中产生的数字图像在1929年从伦敦到纽约用15级色调备通过电缆传送的GeneralsPershing和Foch的未经修饰的照片美国航天器传送的第一张月球照片，“旅行者七号”卫星1964年7月31日9点09分（东部白天时间）在光线影响月球表面前17分钟时摄取的图像意义

1．图像是人们从客观世界获取信息的重要来源人类是通过感觉器官从客观世界获取信息的，即通过耳、目、口、鼻、手，通过听、看、味、嗅和触摸的方式获取信息。在这些信息中，视觉信息占60%～70%。视觉信息的特点是信息量大，传播速度快，作用距离远，有心理和生理作用，加上大脑的思维和联想，具有很强的判断能力。其次是人的视觉十分完善，人眼灵敏度高，鉴别能力强，不仅可以辨别景物，还能辨别人的情绪，由此可见，图像信息对人类来说是十分重要的。2．图像信息处理是人类视觉延续的重要手段众所周知，人的眼睛只能看到可见光部分，但就目前科技水平看，能够成像的并不仅仅是可见光。

3．数字图像处理技术对国计民生有重要意义数字图像处理技术发展到今天，许多技术已日趋成熟。在各个领域的应用取得了巨大的成功和显著的经济效益。如在工程领域、工业生产、军事、医学以及科学研究中的应用已十分普遍。通过分析资源卫星得到的照片可以获得地下矿藏资源的分布及埋藏量；利用红外线、微波遥感技术可侦查到隐蔽的军事设施；X射线CT已广泛应用于临床诊断，由于它可得到人体内部器官的断层图像，因此，可准确地确定病灶位置，为诊断和治疗疾病带来了极大的方便。至于在工业生产中的设计自动化及产品质量检验中更是大有可为。在安全保障及监控方面数字图像处理技术更是不可缺少的基本技术，类似的应用例子随处可见。至于在通信及多媒体技术中图像处理更是重要的关键技术。数字图像处理的特点图像信息量大在数字图像处理中，一幅图像可看成是由图像矩阵中的像素组成的，每个像素的灰度级至少要用6bit来表示,一般采用，高精度的可用12bit或16bit。一般分辨率的图像像素数为256×256、512×512，高分辨率图像像素数可达1024×1024或2048×2048。

数字图像处理技术综合性强

在数字图像处理中涉及的基础知识和专业技术相当广泛。一般来说涉及通信技术、计算机技术、电子技术、电视技术，至于涉及到数学、物理学等方面的基础知识就更多。计算机已是图像处理的常规工具，在图像处理中涉及到软件、硬件、网络、接口等多项技术，特别是并行处理技术在实时图像处理中显得十分重要。图像信息理论与通信理论密切相关数字图像处理的主要内容完整的数字图像处理工程大体上可分为以下几个方面

图像信息的获取图像信息的存储图像信息的传送图像信息处理图像信息的输出和显示数字图像处理的应用如下表和图示学科应用内容物理、化学结晶分析、谱分析生物、医学细胞分析、染色体分类、血球分类、X射线照片分析、CT环境保护水质及大气污染调查地质资源勘探、地图绘制、GIS农林植被分布调查、农作物估产海洋鱼群探查、海洋污染监测水利河流分布、水利及水害调查气象云图分析等通信传真、电视、多媒体通信工业、交通工业探伤、铁路选线、机器人、产品质量监测经济电子商务、身份论证、防伪军事军事侦察、导弹制导、电子沙盘、军事训练等法律指纹识别等伽马成像实例。（a）骨骼扫描，(b)PET图像,（c）天鹅星座环，（d）来自反应器电子管的伽马辐射（亮点）

X射线成像实例。（a）胸部X射线图像，(b)主动脉造影图像,（c）头部CT，（d）电路板，（e）天鹅星座环

紫外光成像实例。（a）普通谷物(b)被“真菌”感染了的谷物,（c）天鹅星座环

利用可见光显微镜方法获得的图实例。（a）紫杉酚，放大了250倍(b)胆固醇,40倍（c）微处理器，60倍（d）镍氢化物薄片，600倍（e）音频CD的表面，1750倍，（f）有机超导，450倍由NOAAGEOS传感器获取的安德鲁飓风的多光谱图像用数字图像处理技术检查产品的例子。（a）一块封装电路板，(b)封装的丸剂,（c）瓶子，（d）清洁塑料上的气泡，（e）谷物，（f）目镜挽杂物图像

可见光谱成像的例子。（a）拇指指纹，(b)纸币,（c）和（d）自动读取牌照

人的

MRI图像。（a）膝盖，(b)脊锥超声波成像的例子。（a）胎儿，(b)胎儿的另一个侧面,(c）甲状腺（d）肌肉层有损害

应用（一）手掌静脉识别(a)手掌部静脉红外图像

(b)去阀值后图像

(c)手掌静脉的ROI区域应用（二）纹理合成在现实世界中，物体表面存在着十分丰富的纹理细节。人们正是根据这些纹理细节区别各种具有相同形状的物体，因而物体表面纹理细节的模拟在真实感图形绘制中起着举足轻重的作用。由于在虚拟场景造型过程中，我们所得到的纹理往往都是局部性的，如果直接用于大面积表面上的纹理映射，往往会导致其纹理模糊或者纹理图案呈单调的重复，视觉效果很差，因此基于样图的纹理合成技术具有强烈的实用意义，是近年来图形学研究人员广泛关注的一个热点研究内容。二维纹理合成结果

(a)样图(b)本文算法

(c)Efros算法(d)Liang算法(e)Ashihkmin算法曲面纹理合成应用（三）医学图像分割图像分割是将图像中感兴趣的目标物体从复杂的背景中提取出来，它是三维重建、定量分析等后续操作的基础，分割的效果直接影响到三维重建的速度和重建后模型的视觉效果。由于医学图像本身的模糊性和复杂性，以及医学影像设备成像技术上的特点，使得医学图像存在一定的噪声，图像中目标物体的部分边缘也会局部不清晰。医学图像分割23473143751

(a)分水岭分割结果(b)滤波后分割结果(c)本文结果(d)文献[34]多尺度形态滤波分割结果21623053244数字图像处理领域的发展动向提高精度的同时着重处理速度问题加强软件研究、开发新的处理方法，特别要注意移植和借鉴其他学科的技术和研究成果，创造新的处理方法加强边缘学科的研究工作，促进图像处理技术的发展。加强理论研究，逐步形成图像处理科学自身的理论体系时刻注意图像处理领域的标