第1章 緒論(附：工程應(yīng)用簡(jiǎn)介)

1、數(shù)字圖像處理及分析數(shù)字圖像處理及分析機(jī)械工業(yè)出版社出版機(jī)械工業(yè)出版社出版主教材數(shù)字圖像處理與分析張弘等機(jī)械工業(yè)出版社參考讀物1 Refael C.Gonzalez & Richard E.Woods數(shù)字圖像處理（第二版）阮秋琦，阮宇智，等譯北京：電子工業(yè)出版，20032 K. R. CastlemanDigital Image Processing清華大學(xué)出版社，19983 W. K.Pratt數(shù)字圖像處理學(xué)科學(xué)出版社，19844 沈庭芝數(shù)字圖像處理及模式識(shí)別北京理工大學(xué)出版社，19985 章毓晉圖像處理和分析清華大學(xué)出版社，19996 夏良正數(shù)字圖像處理東南大學(xué)出版社，1999第1章

2、 緒論1.1 數(shù)字圖像1.2 數(shù)字圖像處理1.3 相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域1.4 數(shù)字圖像處理的主要應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)1.5 工程應(yīng)用簡(jiǎn)介1.1 數(shù)字圖像1.1.1 數(shù)字圖像的基本概念1.1.2 數(shù)字圖像的基本特點(diǎn)1.1 數(shù)字圖像1.1.1 數(shù)字圖像的基本概念T 圖：反射光或透射光的分布，或自身發(fā)出的能量(客觀)T 像：人的視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)圖的接收在大腦中形成的印象或認(rèn)識(shí) （主 觀）T 觀察系統(tǒng)使用的光波段：可見光、紅外、X射線、微波超聲 波、 射線等T 圖像： 靜止文字、圖片等 運(yùn)動(dòng)分行物、心臟圖 T 色彩：黑白、彩色T 圖像處理: 是對(duì)圖像信息進(jìn)行加工處理，以滿足人的視覺(jué)心理和實(shí)際應(yīng)用的需求T 圖像處理方法：

3、 光學(xué)方法 、電子學(xué)方法1.1.1 數(shù)字圖像的基本概念1.1.1 數(shù)字圖像的基本概念T模擬圖像 連續(xù)的，采用數(shù)字化（離散化）表示和數(shù)字技術(shù)出現(xiàn)之前，圖像是連續(xù)的，這一類圖像稱為模擬圖像或連續(xù)圖像 連續(xù)的：指從時(shí)間上和從數(shù)值上是不間斷的1.1.1 數(shù)字圖像的基本概念T數(shù)字圖像 由連續(xù)的模擬圖像采樣和量化而得。組成數(shù)字圖像的基本單位是像素，所以數(shù)字圖像是像素的集合。T像素為元素的矩陣，像素的值代表圖像在該位置的亮度，稱為圖像的灰度值。T數(shù)字圖像像素具有整數(shù)坐標(biāo)和整數(shù)灰度值。1.1.1 數(shù)字圖像的基本概念T圖像是一種語(yǔ)言表達(dá)方法直觀表現(xiàn)力強(qiáng)T圖像信息是人類信息獲取和交流的主要方式視、聽、觸、嗅、味等

4、1.1.1 數(shù)字圖像的基本概念T（模擬）圖像分類維數(shù)：二維圖像 、三維圖像 顏色：黑白圖像 、彩色圖像時(shí)間：靜止圖像 、活動(dòng)圖像 靜止文字、圖片等 運(yùn)動(dòng)分行物、心臟圖 三維立體山脈、建筑群( , )i x y( , )i x y( , , )i x y z( ,)i x y( , , )i x y z1.1.2 數(shù)字圖像的基本特點(diǎn)T圖像是人類信息獲取的重要手段 T數(shù)字圖像的分辨率逐步提高 T數(shù)字圖像可以充分利用現(xiàn)代化的數(shù)字通訊和信息傳輸技術(shù) T數(shù)字圖像可以長(zhǎng)期保存和永不失真 1.2.1 數(shù)字圖像處理的基本特點(diǎn)1.2.2 數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容1.2 數(shù)字圖像處理1.2.1 數(shù)字圖像處理的基

5、本特點(diǎn)T信息量大：5125128bit256KB 256KB25幀/s6400KB=6.25MBT占用的頻帶較寬：電視圖像的帶寬56MHz，而語(yǔ)言帶寬4KHz，頻帶越寬，技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度越大T像素相關(guān)性大：壓縮潛力大T評(píng)價(jià)受人的影響大T 表達(dá)： 建模，圖像采樣、數(shù)字化T 圖像和視覺(jué)基礎(chǔ)T 圖像變換： 提高圖像質(zhì)量圖像處理圖像基礎(chǔ)T圖像增強(qiáng)： 改善圖像質(zhì)量T圖像幾何處理： 平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、扭曲T圖像復(fù)原： 去噪聲、去模糊T圖像重建： 重建原始圖像1.2.2 數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容1.2.2 數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容T圖像編碼壓縮 減少存儲(chǔ)量和傳輸量T圖像分割 圖像區(qū)域分割和理解、目標(biāo)表達(dá)和描

6、述1.2.2 數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容圖像增強(qiáng)1.2.2 數(shù)字圖像處理的主要研究?jī)?nèi)容圖像復(fù)原1.3.1 數(shù)字信號(hào)處理學(xué)1.3.2 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)1.3.3 計(jì)算機(jī)視覺(jué)1.3 相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域1.3.1 數(shù)字信號(hào)處理學(xué) 數(shù)字信號(hào)處理 圖像處理研究對(duì)象：一維數(shù)字信號(hào) 二維數(shù)字信號(hào)研究?jī)?nèi)容：數(shù)字濾波器、數(shù)字 圖像濾波器、圖像 正交變換、數(shù)字編 正交變換、圖像編 碼等 碼等數(shù)字信號(hào)處理與圖像處理是緊密相關(guān)學(xué)科。1.3.2 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 圖像處理研究對(duì)象： 圖形 圖像研究?jī)?nèi)容： 圖形生成、透視、 圖像處理、圖像分 消隱 割、圖像分析過(guò)程： 由數(shù)學(xué)公式生成仿 由原始圖像處理出 真圖形或圖像 分

7、析結(jié)果計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖像處理是逆過(guò)程。1.3.2 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 圖像 描述圖像處理計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖像識(shí)別圖像理解1.3.3 計(jì)算機(jī)視覺(jué) 計(jì)算機(jī)視覺(jué) 圖像處理研究對(duì)象： 圖像或圖像序列 圖像研究?jī)?nèi)容： 視覺(jué)感知、 圖像處理、圖像分割、 圖像理解 圖像分析過(guò)程： 由圖像特征感知、 由原始圖像處理出 識(shí)別和理解三維場(chǎng)景 分析結(jié)果 1.4 數(shù)字圖像處理的主要應(yīng)用與趨勢(shì)1.4.1 數(shù)字圖像處理的主要應(yīng)用1.4.2 數(shù)字圖像處理的發(fā)展趨勢(shì)1.4.1 數(shù)字圖像處理的主要應(yīng)用T 遙感圖像應(yīng)用：資源調(diào)查、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、農(nóng)林業(yè)規(guī)劃、城市 規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)等T 醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用:計(jì)算機(jī)斷層攝影計(jì)算成像CT技術(shù)、X射線、 染色體

8、分析等T 工業(yè)和實(shí)驗(yàn)圖像應(yīng)用:無(wú)損探傷、自動(dòng)檢查和識(shí)別、智能機(jī) 器人等1.4 數(shù)字圖像處理的主要應(yīng)用與趨勢(shì)1.4.1 數(shù)字圖像處理的主要應(yīng)用T 辦公室自動(dòng)化圖像應(yīng)用：郵政編碼圖像識(shí)別、OCR（字符識(shí)別系統(tǒng)）、自動(dòng)判卷系統(tǒng)、各類圖紙自動(dòng)識(shí)別與錄入系統(tǒng)等T 軍事公安圖像應(yīng)用：自動(dòng)跟蹤技術(shù)、指紋識(shí)別、不完整圖片的復(fù)原、監(jiān)控等T 文化藝術(shù)圖像應(yīng)用：服裝設(shè)計(jì)、照片的復(fù)制和修復(fù)、運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作分析等T 圖像數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用：圖像的存儲(chǔ)、刻盤、互聯(lián)網(wǎng)傳輸，以及其它衛(wèi)星傳輸、無(wú)線傳輸?shù)?數(shù)字圖像輸入輸出設(shè)備T從低分辨率向高分辨率發(fā)展 T從二維（2D）向三維（3D）發(fā)展T從靜止圖像向動(dòng)態(tài)圖像發(fā)展T從單態(tài)圖像向多態(tài)圖像發(fā)

9、展T結(jié)合應(yīng)用數(shù)學(xué)新進(jìn)展1.4.2 數(shù)字圖像處理的發(fā)展趨勢(shì)1.5 工程應(yīng)用簡(jiǎn)介1.5.1 遙感圖像處理1.5.2 工業(yè)與實(shí)驗(yàn)圖像處理1.5.3 醫(yī)學(xué)圖像處理1.5.4 辦公圖像處理1.5.5 公安圖像處理1.5.6 影視圖像處理1.5.1 遙感圖像處理T 軍事偵察：戰(zhàn)略目標(biāo)定位、多光譜去偽裝T 導(dǎo)彈末制導(dǎo)：紅外、雷達(dá)圖像處理T 農(nóng)作物估產(chǎn)：多光譜圖像分析T 地質(zhì)研究：宏觀地質(zhì)結(jié)構(gòu)、探礦T 災(zāi)情估計(jì)：紅外圖像統(tǒng)計(jì)T 氣象云圖：圖像幾何處理與拼接遙感圖像增強(qiáng)前后的遙感圖像高分辨率遙感圖像1高分辨率遙感圖像2香港新機(jī)場(chǎng)遙感圖像航片遙感多光譜圖例處理前后地表覆蓋遙感應(yīng)用一例1.5.2 工業(yè)與實(shí)驗(yàn)圖像處理

10、T 自動(dòng)裝配生產(chǎn)線： 實(shí)時(shí)圖像處理T 機(jī)器人視覺(jué)： 立體圖像對(duì)處理T 無(wú)損探傷： 高能X射線探測(cè)金屬內(nèi)部T 車輛牌照識(shí)別： 交通管制T 流動(dòng)顯示與測(cè)速： PIV 粒子圖像測(cè)速識(shí)別棉花中的雜質(zhì)車牌識(shí)別工件裂紋檢測(cè)1.5.3 醫(yī)學(xué)圖像處理T 病理圖像分析：顯微圖像、染色體圖像T X射線圖像處理：X射線透視和照片增強(qiáng)T 超聲圖像處理：黑白超和彩超、動(dòng)態(tài)T CT圖像重建：斷層圖像計(jì)算X光圖像增強(qiáng)CT切片圖像CT邊緣提取B超圖像染色體1.5.4 辦公圖像處理T 郵政編碼識(shí)別：手寫數(shù)字圖像處理識(shí)別T 印刷體文字識(shí)別：OCR 文字圖像識(shí)別T 機(jī)械圖樣自動(dòng)錄入：線條跟蹤、擬合1.5.5 公安圖像處理T 指紋圖像處理：刑偵、司法鑒定、自動(dòng)門衛(wèi)T 槍紋圖像處理：刑偵、司法鑒定T 面孔圖像處理：自動(dòng)門衛(wèi)T 印章比對(duì)：司法鑒定、銀行支票T 筆跡比對(duì)：刑偵、司法鑒定指紋識(shí)別1.5.6 影視圖像處理T 照片去模糊處理： 焦距模糊、運(yùn)動(dòng)模糊T 綠幕剪影： 圖像合成T 變臉特技： 幀間插值處理T 靜止圖像壓縮： JPEG標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)傳輸T 動(dòng)態(tài)圖像壓縮： MPEG標(biāo)準(zhǔn)、VCD和DV