数字图像处理第一章教材

几点建议图像处理数字图像处理是一门新的交叉学科。它与数学、物理学、生理学、心理学、电子学、计算机科学等许多学科可以相互借鉴。从它的研究范围来看，它与模式识别、计算机视觉、计算机图形学等多专业相互交叉。是电子信息类专业的专业课。课程以概念为主，注重应用，加强实践。1天地生人，有一人应有一人之业人生在世，生一日当尽一日之勤

——话剧《立秋》台词2第一章绪论31.1图像及其分类4(a)遥感图片

图1.1图像实例

5(b)风景图片（摄于浙江大学紫金港校区）

图1.1图像实例

6几幅图像7

Oneimageisworthmorethantenthousandswords

蓝天上飘着朵朵白云,天空下是一片美丽的田园风光.近处是茂密的树木花草.一条小河静静地伸向远方,湛蓝的河面上有一座石孔桥,远处绿荫丛中矗立着一座圆屋顶的白色小屋……8图像

概念：“图”是物体投射或反射光的分布，“像”是人的视觉系统对图的接受在大脑中形成的印象或反映。因此，图像是客观和主观的结合。

分类：（1）从视觉特点，分为可见图像和不可见图像。（2）从图像空间坐标和明暗程度的连续性，可分为模拟图像和数字图像。9背景:

1．数字图像处理技术起源于20世纪20年代，当时通过海底电缆从英国伦敦到美国纽约传输了一幅照片，它采用了数字压缩技术。就1920年的技术水平来看，如果不压缩，传一幅图像要一星期时间，压缩后只需要3小时。1964年美国的喷气推进实验室处理了太空船“旅行者七号”发回的月球照片，这标志着第三代计算机问世后数字图像处理概念开始得到应用。其后数字图像处理技术发展迅速，目前已成为工程学、计算机科学、信息科学、统计学、物理学、化学、生物学、医学甚至社会科学等领域各学科之间学习和研究的对象。10背景:

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。11图像的特点

直观形象

易懂

信息量大12图像的分类

按灰度分类：二值、多灰度

按色彩分类：单色、彩色

按运动分类：静态、动态

按时空分布分类：二维、三维

131.2数字图像处理技术与应用

14主要内容

图像获取

图像变换

图像增强

图像复原

图像编码

图像分析

图像识别

图像理解

15主要内容Acquisition(图像采集)Enhancement(图像增强)RestorationReconstruction(图像恢复/重建)Compression(图像压缩)Segmentation(分割)Representation&description(表示&描述)Objectrecognition(物体识别)(输入输出都是图像)(输入是图像输出是图像的特征/属性)KeyScene(Objects)场景(多个物体)输出16主要内容图形数字化（图像获取）：把连续图像用一组数字表示，便于用计算机分析处理。图像变换：对图像进行正交变换，以便进行处理。二维图像及其离散傅立叶频谱的显示a)原始图像b)离散傅立叶频谱17图像增强：对图像的某些特征进行强调或锐化而不增加图像的相关数据。a)原图b)图像增强后的图18图像复原：去除图像中的噪声干扰和模糊，恢复图像的客观面目。Bagofwords(Visualwords)19图像编码：在满足一定的图形质量要求下对图像进行编码，可以压缩表示图像的数据。256K21K20图像分析：对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，从而获得所需的客观信息。图像识别：找到图像的特征，以便进一步处理。图像理解：在图像分析的基础上得出对图像内容含义的理解及解释，从而指导和规划行为。21ImageProcessingBeard?Face?Gun?Expression?Pose?Ages?Identity?ImageUnderstandingImageAnalysisEdge,Color,Textureetc.ThisisBenLaden!!!Threelevelsofimageengineering22方法

空域法

变换域法

空域法：直接对获取的数字图像进行处理。频域法：对先对获取的数字图像进行正交变换，得到变换系数阵列，然后再进行处理，最后再逆变换到空间域，得到图像的处理结果。23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、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24应用

计算机图像生成25

计算机图像生成26

计算机图像生成27

计算机图像生成28

图像传输与图像通信，数字电视29

机器人视觉及图像测量30应用

办公自动化31应用

图像跟踪及光学制导32

图像跟踪及光学制导33

图像跟踪及光学制导军事应用隐形飞机定位轰炸34

图像跟踪及光学制导军事应用35

图像跟踪及光学制导军事应用36应用

医学图像处理与材料分析中的图像分析系统37

医学图像处理与材料分析中的图像分析系统X-rays:X射线成像,医学(胸片造影扫描),工业检测Gamma-rays:伽马成像,主要用于医学天文学38

医学图像处理与材料分析中的图像分析系统Ultraviolet:矿物质,谷物,纺织品NormalcornSmutcorn（黑穗玉米）Fluorescencemicroscopy荧光显微技术39

医学图像处理与材料分析中的图像分析系统超声图象PhotocourtesyPhilipsResearch

Ultrasoundexaminationduringpregnancy

40

医学图像处理与材料分析中的图像分析系统医学图象41应用

遥感图像处理和空间探测农业普查、森林覆盖计算、水利工程等的客观估计计算、森林火灾监护－－客观反映火灾情况、面积。42

遥感图像处理和空间探测全球夜景卫星红外成像43

遥感图像处理和空间探测

在国土资源调查与环境评价及灾害监测中的应用1998年长江洪水灾害遥感图像44

遥感图像处理和空间探测45应用侦查破案和商业应用：指纹鉴别，手迹分析，伪钞识别等。其它应用：材料分析、服装试穿显示、发型设计显示、现场视频管理等。考古：恢复珍贵的文物图片、名画和壁画等。46侦查破案和商业应用：指纹鉴别，手迹分析，伪钞识别等。FingerrecognitionMoneyRecognitionLicensePlateRecognition471.3数字图像处理系统

48图像采集系统计算机图像输出设备模拟图像图1.2数字图像处理系统491.4MATLAB图像处理工具箱50

MATLAB——MATrix

LABoratory

MATLAB是一种基于向量的高级程序语言

MATLAB将计算、可视化与程序设计集成在一个易用的环境中

MATLAB51MATLAB的典型应用

数学与计算

算法开发

数据获取

建模、仿真和原型化

数据分析、数据挖掘和可视化

科学与工程图学

应用开发，包括图形用户接口构造。

52图像处理工具箱

IPT——ImageProcessingToolbox以数字图像处理理论为基础，用MATLAB语言构造出一系列的用于图像数据显示与处理的M-函数

53图像处理工具箱

(1)几何运算，包括缩放、旋转和裁剪；(2)

分析操作，包括边缘检测，四叉树分解；(3)

增强操作，包括亮度