數(shù)字圖像處理-緒論

1、數(shù)字圖像處理-緒論課程介紹考查課24+8平時(shí)考勤30%+實(shí)驗(yàn)30%+期末40%課程介紹 主要學(xué)習(xí)內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排主要學(xué)習(xí)內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排 1、緒論 2學(xué)時(shí) 2、數(shù)字圖像基礎(chǔ) 6學(xué)時(shí) 3、圖像增強(qiáng) 10學(xué)時(shí) 4、圖像分割 2學(xué)時(shí) 5、圖像復(fù)原 2學(xué)時(shí) 6、圖像編碼 2學(xué)時(shí) 7、課內(nèi)實(shí)驗(yàn) 8學(xué)時(shí) 緒論1.1 數(shù)字圖像處理的概念數(shù)字圖像處理的概念1.2 數(shù)字圖像處理的基本內(nèi)容數(shù)字圖像處理的基本內(nèi)容1.3 數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成1.4 數(shù)字圖像處理的應(yīng)用實(shí)例數(shù)字圖像處理的應(yīng)用實(shí)例1.5 周邊學(xué)科周邊學(xué)科課程介紹人類離不開圖像，計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)滲透到各個(gè)科技領(lǐng)人類離不開圖像，計(jì)算

2、機(jī)圖像技術(shù)滲透到各個(gè)科技領(lǐng)域，百聞不如一見。畫面比文字更形象生動(dòng)，人類域，百聞不如一見。畫面比文字更形象生動(dòng)，人類70%70%以上信息來自視覺以上信息來自視覺“One picture is worth more than ten thousand words”什么是數(shù)字圖像?將一幅二維的圖像通過有限個(gè)離散點(diǎn)來表示就成為了數(shù)字圖像，其中的每個(gè)點(diǎn)稱為圖像元素，即像素。什么是數(shù)字圖像?像素值往往用來表示像素的灰度級(jí)、顏色、高度值、透明度等等。什么是數(shù)字圖像處理?數(shù)字圖像處理的兩個(gè)主要任務(wù)：如何利用計(jì)算機(jī)來改進(jìn)圖像的品質(zhì)以便于人類視覺分析；對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、傳輸和表示，便于計(jì)算機(jī)自動(dòng)化處理。數(shù)字圖像

3、處理的三個(gè)層次 低級(jí)圖像處理 中級(jí)圖像處理 高級(jí)圖像處理低級(jí)圖像處理 內(nèi)容內(nèi)容：主要對(duì)圖象進(jìn)行各種加工以改善圖象的視覺效果、或突出有用信息，并為自動(dòng)識(shí)別打基礎(chǔ)，或通過編碼以減少對(duì)其所需存儲(chǔ)空間、傳輸時(shí)間或傳輸帶寬的要求。 特點(diǎn)特點(diǎn)：輸入是圖像，輸出也是圖像，即圖象之間進(jìn)行的變換。主要章節(jié)主要章節(jié)：第2、3、4、6、8章。 低級(jí)圖像處理實(shí)例（圖像增強(qiáng)）中級(jí)圖像處理 內(nèi)容內(nèi)容：主要對(duì)圖象中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)（或分割）和測(cè)量，以獲得它們的客觀信息從而建立對(duì)圖象的描述。 特點(diǎn)特點(diǎn)：輸入是圖象，輸出是數(shù)據(jù)。 主要章節(jié)主要章節(jié)：第5、7章。 中級(jí)圖像處理中級(jí)圖像處理中級(jí)圖像處理實(shí)例（圖像分割）高級(jí)圖像處

4、理 內(nèi)容：內(nèi)容：在中級(jí)圖像處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究圖象中各目標(biāo)的性質(zhì)和它們之間相互的聯(lián)系，并得出對(duì)圖象內(nèi)容含義的理解（對(duì)象識(shí)別）及對(duì)原來客觀場(chǎng)景的解釋（計(jì)算機(jī)視覺），從而指導(dǎo)和規(guī)劃行動(dòng)。 特點(diǎn)特點(diǎn)：以客觀世界為中心，借助知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)等來把握整個(gè)客觀世界。 “輸入是數(shù)據(jù)，輸出是理解” 主要章節(jié)主要章節(jié)：第9、10章。 高級(jí)圖像處理高級(jí)圖像處理高級(jí)圖像處理實(shí)例（圖像識(shí)別） 白種人的虹膜白種人的虹膜 虹膜診斷（虹膜診斷（Iridology） 黃種人的虹膜黃種人的虹膜數(shù)字圖像處理的歷史20世紀(jì)20年代: 最早的應(yīng)用之一是報(bào)紙業(yè)Bartlane 電纜圖片傳輸系統(tǒng)；通過海底電纜將圖像從倫敦傳往紐約；為了使用

5、電纜傳輸，圖像需要首先編碼，并在接收端通過電報(bào)打印機(jī)進(jìn)行重構(gòu)。早期的數(shù)字圖像數(shù)字圖像處理的歷史(續(xù))20世紀(jì)20年代中期到末期: 改進(jìn)Bartlane 系統(tǒng)后，圖像質(zhì)量得到了提高打印過程采用了新的光學(xué)還原技術(shù)增加了圖像的灰度等級(jí)改進(jìn)后的數(shù)字圖像早期15級(jí)色調(diào)的數(shù)字圖像數(shù)字圖像處理的歷史(續(xù))20世紀(jì)60年代: 由于信息技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了一批數(shù)字圖像處理1964: “旅行者7號(hào)”拍攝的圖像通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理并提高了圖像質(zhì)量；此技術(shù)也在阿波羅載人登月飛行等空間探測(cè)器中得到應(yīng)用。由“旅行者7號(hào)”登陸前拍攝的圖像數(shù)字圖像處理的歷史(續(xù))20世紀(jì)70年代: 數(shù)字圖像處理開始應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域1979:

6、Godfrey N. Hounsfield先生以及Allan M. Cormack 教授由于發(fā)明了“斷層（CT）技術(shù)” ，共同獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，其背后的思想是計(jì)算機(jī)軸向斷層技術(shù)(Computerised Axial Tomography (CAT)數(shù)字圖像處理的歷史(續(xù))20世紀(jì)70年代末:隨著人工智能的興起和發(fā)展，開始計(jì)算機(jī)視覺的研究，由2D圖象中獲取3D空間信息數(shù)字圖像處理的歷史(續(xù))20世紀(jì)80年代至今：數(shù)字圖像處理技術(shù)呈爆炸性發(fā)展，如今已在大量領(lǐng)域擔(dān)負(fù)著大量的工作：圖像增強(qiáng)/恢復(fù)藝術(shù)級(jí)效果醫(yī)學(xué)可視化工業(yè)檢驗(yàn)法律執(zhí)行人機(jī)交互舉例： 圖像增強(qiáng)DIP技術(shù)最常見的用處是：提高質(zhì)量，消除噪音等

7、等舉例： Hubble 望遠(yuǎn)鏡1990年發(fā)射的“哈勃”號(hào)太空望遠(yuǎn)鏡能夠拍攝超遠(yuǎn)距離的物體，但是由于鏡子出現(xiàn)誤差，拍攝到的圖像就失去了價(jià)值，而借助于圖像處理技術(shù)便可以修復(fù)舉例：藝術(shù)效果藝術(shù)效果是指通過特效或者圖像合成等方法，使得圖像具有更強(qiáng)的視覺效果舉例：醫(yī)學(xué)通過MRI（核磁共振）掃描到的犬類心臟切片，我們可以找出其中各種組織的邊界線:灰度圖表示組織密度使用合適的濾波器來增強(qiáng)邊緣取自狗心臟的原始MRI圖像邊緣檢測(cè)圖像舉例：GIS地理信息系統(tǒng)（Geographic Information Systems，GIS)，數(shù)字圖像處理技術(shù)廣泛用于：氣象學(xué)地形分類操作衛(wèi)星圖像舉例：GIS(續(xù))全球夜間燈光數(shù)

8、據(jù)集可以提供全球人類居住區(qū)的匯總情況 不難想象這些數(shù)據(jù)需要進(jìn)行分析和處理舉例：GIS(續(xù))遙感圖像：農(nóng)業(yè)普查森林覆蓋計(jì)算水利工程等的客觀估計(jì)計(jì)算森林火災(zāi)監(jiān)護(hù)客觀反映火災(zāi)情況、面積舉例：工業(yè)檢驗(yàn)操作人員需要花費(fèi)大量的精力，卻又慢又不可靠；使用機(jī)器代替；工業(yè)可視化系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各類產(chǎn)業(yè) 舉例：印刷電路板檢測(cè)印刷電路板檢測(cè)(Printed Circuit Board inspection, PCB)使用機(jī)器檢測(cè)零件是否完整以及焊接是否合格常規(guī)成像和X光成像相結(jié)合舉例：法律執(zhí)行圖像處理技術(shù)被法律執(zhí)行者廣泛采用高速相機(jī)或者自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)用于牌照識(shí)別指紋識(shí)別閉路電視(Close Circuit Televi

9、sion, CCTV)中圖像的增強(qiáng)舉例：HCI使得人機(jī)交互（Human Computer Interaction）變得更加自然面部識(shí)別手勢(shì)識(shí)別數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學(xué)處理分割表示&描述圖像增強(qiáng)對(duì)象識(shí)別問題域彩色圖像處理圖像壓縮數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：圖像采集圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學(xué)處理分割表示&描述圖像增強(qiáng)對(duì)象識(shí)別問題域彩色圖像處理圖像壓縮數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：圖像增強(qiáng)圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學(xué)處理分割表示&描述圖像增強(qiáng)對(duì)象識(shí)別問題域彩色圖像處理圖像壓縮數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：圖像復(fù)原圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學(xué)處理分割表示&描述圖像增強(qiáng)對(duì)象識(shí)別問題域

10、彩色圖像處理圖像壓縮數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：形態(tài)學(xué)處理圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學(xué)處理分割表示&描述圖像增強(qiáng)對(duì)象識(shí)別問題域彩色圖像處理圖像壓縮數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：分割圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學(xué)處理分割表示&描述圖像增強(qiáng)對(duì)象識(shí)別問題域彩色圖像處理圖像壓縮數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：對(duì)象識(shí)別圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學(xué)處理分割表示&描述圖像增強(qiáng)對(duì)象識(shí)別問題域彩色圖像處理圖像壓縮數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：表示&描述圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學(xué)處理分割表示與描述圖像增強(qiáng)對(duì)象識(shí)別問題域彩色圖像處理圖像壓縮數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：圖像壓縮表示&描述彩色圖像處理圖像壓縮圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學(xué)處理分割圖像增強(qiáng)對(duì)象識(shí)別問題域數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟：彩色圖像處理表示&描述彩色圖像處理圖像壓縮圖像采集圖像復(fù)原形態(tài)學(xué)處理分割圖像增強(qiáng)對(duì)象識(shí)別問題域數(shù)字圖像的未來圖像處理的發(fā)展朝著高速、高分辨率、立體化、多媒體化、智能化