《图像视频技术》课件

图像视频技术欢迎来到图像视频技术的世界！by课程概述目标本课程旨在帮助学生了解图像视频技术的基本原理和应用，掌握图像视频处理、分析、理解、合成等方面的知识和技能。内容课程内容涵盖图像视频的基础知识、数字化与编码、处理算法、应用领域等，并结合实例进行讲解和实践。为什么学习图像视频技术应用广泛图像视频技术在各种行业都有广泛应用，例如医疗、安全、娱乐和商业。发展迅速随着人工智能和深度学习技术的进步，图像视频技术正在快速发展，为未来带来新的可能性。前景广阔图像视频技术领域有着巨大的职业发展空间，学习这门技术可以打开通往未来职业的道路。图像基础概念像素图像的基本组成单位，代表图像中的一个点。分辨率图像的清晰度，由像素数量决定。颜色图像中每个像素的颜色，由RGB三原色表示。图像数字化与编码1采样将连续的图像信号转换为离散的样本数据2量化将每个样本的数值量化为有限个离散的灰度级3编码使用特定的编码方案将量化后的数据压缩存储或传输图像质量评价指标描述清晰度图像边缘锐利程度，细节清晰度对比度图像亮暗程度差异，明暗对比色彩图像色彩饱和度，色调准确性噪声图像中随机干扰信号，噪声水平失真图像压缩或传输过程中产生的畸变常见图像格式介绍JPEGJPEG（联合图像专家组）是一种常用的压缩格式，提供高压缩率，但会导致图像质量的轻微下降。它适用于包含大量颜色和细节的图像。PNGPNG（可移植网络图形）是一种无损压缩格式，保持图像质量的同时压缩文件大小。它适用于包含文本、线条或图像细节的图像。GIFGIF（图形交换格式）是一种无损压缩格式，支持动画和透明度。它适用于简单的动画和图标。TIFFTIFF（标记图像文件格式）是一种无损压缩格式，支持高分辨率图像和多种颜色空间。它适用于专业印刷和图像处理。图像处理基础算法1图像增强提高图像质量2图像分割将图像划分成不同区域3形态学处理提取图像特征4图像变换改变图像表示方式图像增强技术降噪减少图像中的噪声，提高图像清晰度。对比度增强调整图像亮度和对比度，改善图像视觉效果。锐化增强图像边缘和细节，使图像更清晰。色彩校正校正图像色彩偏差，使图像色彩更自然。图像分割技术将图像分解成多个区域，每个区域都对应于一个特定对象或场景部分。根据像素的颜色、纹理、形状和其他特征来识别和分割对象。广泛应用于图像识别、目标检测、医学影像分析等领域。图像识别与目标检测识别图像识别是计算机识别图像内容的过程，包括识别图像中的物体、场景、文字等。例如，识别一张照片中是否有猫，或者识别一张图片中的文字。检测目标检测是识别图像中特定物体的位置和类别，并用边界框标记出来。例如，检测一张图片中所有人的位置，或者检测一张图片中所有车辆的位置。图像分类与检索图像分类图像分类是指将图像归类到不同的类别，例如动物、植物、车辆等。特征提取特征提取是图像分类的关键步骤，通过提取图像的特征信息，例如颜色、纹理、形状等，可以更准确地识别图像。图像检索图像检索是指根据用户输入的查询条件，从图像数据库中找到相关的图像。应用场景图像分类与检索在搜索引擎、图像识别、自动驾驶等领域有着广泛的应用。视频基础概念视频序列视频本质上是一系列连续的图像，称为帧，以一定的速度播放以创造运动的错觉。帧率帧率是指每秒显示的帧数，单位是FPS(帧/秒)，帧率越高，视频画面越流畅。分辨率视频分辨率是指图像的像素数量，分辨率越高，视频画面越清晰，细节更丰富。视频格式视频格式是视频文件存储的标准，常见的格式包括MPEG、AVI、MP4等，不同格式拥有不同的压缩算法和画面质量。视频数字化与编码采样将连续的视频信号转换为离散的数字信号，以时间间隔提取样本。量化将样本值转换为有限数量的离散级别，减少数据量。编码使用压缩算法减少数据冗余，提高存储和传输效率。视频压缩编码技术H.264/AVC广泛应用于高清视频，提供高压缩率和高质量图像。H.265/HEVC更先进的编码标准，提供更高的压缩率和更精细的图像细节。AV1开放的视频编码标准，提供高压缩率和高质量，未来发展趋势。视频格式介绍AVI一种常用的视频格式，支持多种音频和视频编码，但文件较大。MP4压缩率高，支持多种音频和视频编码，兼容性强。MOV苹果公司开发的视频格式，支持高品质视频和音频编码。视频处理基础算法1色彩校正调整亮度、对比度、色调等2降噪减少视频噪声3锐化增强边缘和细节4运动估计识别视频中的运动视频质量评价3主观评价通过人眼观察进行质量评价，结果可靠但效率低10客观评价通过算法模型进行质量评价，效率高但结果可能与主观评价不一致5评价指标PSNR、SSIM、VQM等视频编辑与合成1剪辑视频片段拼接、裁剪、调整速度2特效添加字幕、转场、滤镜、动画3合成将多个视频片段、图像、音频合成视频分析与理解内容理解识别视频中的对象、动作、场景和事件。情感分析分析视频中的人物情感，例如快乐、悲伤、愤怒等。行为分析识别视频中的人物行为，例如行走、奔跑、跳跃等。视频检索与应用1基于内容的视频检索通过分析视频内容，例如图像、音频和文本，检索相关视频。例如，搜索带有特定物体的视频。2基于文本的视频检索根据视频标题、描述或字幕进行检索。例如，搜索关于特定主题的视频。3视频推荐系统根据用户的历史观看记录和偏好，推荐相关的视频内容。4视频监控与安防利用视频分析技术，实现实时监控、异常事件检测和安全预警。人脸检测与识别人脸定位在图像或视频中准确地识别并定位人脸区域。特征提取从人脸图像中提取独特的特征，例如眼睛、鼻子、嘴巴等。身份识别基于提取的特征，将人脸与已知身份进行匹配，实现身份识别。行为识别与分析人体姿态估计识别图像或视频中的人体姿态，例如关节位置和身体方向。动作识别识别图像或视频中的人类动作，例如行走、跑步、跳跃、挥手等。行为分析分析人类行为模式，例如人群流动、社会互动、安全风险等。场景理解与重建环境感知理解场景中的物体、布局和关系。三维重建从图像或视频中生成场景的3D模型。虚拟现实应用用于创建沉浸式虚拟环境，例如游戏、模拟和培训。图像生成与编辑1生成生成新图像，例如：根据文本描述生成图像、根据草图生成图像、根据其他图像生成图像。2编辑修改现有图像，例如：调整图像尺寸、颜色、亮度、对比度、锐化、模糊等。3风格迁移将一种图像的风格迁移到另一种图像，例如：将梵高的风格迁移到一张照片上。虚拟现实与增强现实虚拟现实(VR)VR创造一个完全沉浸式的虚拟环境，用户可以与之互动并体验。增强现实(AR)AR将数字内容叠加到现实世界中，增强用户对现实世界的感知。医疗图像处理诊断通过分析医学图像，可以帮助医生诊断各种疾病，例如癌症、心脏病和脑卒中。治疗计划医学图像可以帮助医生制定更精确的治疗计划，例如手术切除范围或放射治疗剂量。监测医学图像可以用于监测疾病的进展，例如癌症的治疗效果或心脏病的恢复情况。遥感图像处理城市规划利用遥感图像可以有效地进行城市规划，如土地利用分析、人口密度评估、交通流量监测等。环境监测遥感图像在环境监测中发挥着重要作用，例如森林覆盖率变化、水污染监测、土壤侵蚀评估等。农业应用遥感图像可以帮助农业生产，如作物产量预测、病虫害监测、灌溉管理等。工业视觉检测质量控制确保产品符合标准，减少缺陷率。自动化生产提高生产效率，降低人工成本。安全保障识别潜在风险，保障生产安全。应用案例展示图像视频技术应用广泛，涵盖多个领域，例如：医