圖像處理技術(shù)基礎(chǔ)課件

1、數(shù) 字 圖 像 處 理課程簡(jiǎn)介是計(jì)算機(jī)技術(shù)類(lèi)重要的專(zhuān)業(yè)課程,相關(guān)專(zhuān)業(yè)的核心課，選修課。人類(lèi)獲得的信息約有75%是從圖像中獲得。熱點(diǎn)研究方向。已滲透多個(gè)領(lǐng)域，與人們的生活緊密相關(guān)。推動(dòng)社會(huì)發(fā)展、改善生活起到了重要的作用。培養(yǎng)目標(biāo)較深的專(zhuān)業(yè)知識(shí);較強(qiáng)的應(yīng)用能力和實(shí)踐動(dòng)手能力；良好的編程素質(zhì)；培養(yǎng)創(chuàng)新精神；能夠從事圖像處理的專(zhuān)門(mén)人才。第一章 圖像處理技術(shù)基礎(chǔ) 1.1 數(shù)字圖像的基本概念 1.2 圖像處理技術(shù)簡(jiǎn)介 1.3 圖像處理技術(shù)的應(yīng)用 1.4 圖像的存儲(chǔ)格式 1.5 BMP文件存儲(chǔ)格式 第一章 位圖基礎(chǔ) 1.1 數(shù)字圖像的基本概念 1.2 圖像處理技術(shù)簡(jiǎn)介 1.3 圖像處理技術(shù)的應(yīng)用 第一講 人

2、類(lèi)約有75%的信息是通過(guò)視覺(jué)獲取的，數(shù)字圖像處理是用計(jì)算機(jī)處理所獲取視覺(jué)信息的技術(shù)。1.1 數(shù)字圖像的基本概念圖像 色度學(xué)理論認(rèn)為，任何顏色可由紅、綠、藍(lán)三種基本顏色混合得到。 圖像可用紅、綠、藍(lán)三原色來(lái)表示。 f(x,y,z)=fred(x,y,z),fgreen(x,y,z),fblue(x,y,z)圖像的顏色 計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出來(lái)的畫(huà)面通常有兩種描述方法：一種為圖形，另一種為圖像。 注意：圖形、圖像在存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和表示方法上著根本的區(qū)別。圖形與圖像的區(qū)別由指令集合組成;指令由位置、形狀、顏色等描述。記錄的是坐標(biāo)值;顏色隱含,統(tǒng)一描述。顯示時(shí)執(zhí)行命令，轉(zhuǎn)變?yōu)槠聊簧纤@示的形狀和顏色。 圖形光度

3、值(亮度或彩色)；位置按規(guī)則方式排列；坐標(biāo)值隱含。 圖像直觀形象易懂信息量大矩陣來(lái)表示。 f(0，0) f(0，1). f(0，M-1) f(1，0) f(1，1). f(1，M-1) f(N-1，0) f(N-1，1). f(N-1，M-1)數(shù)字圖像的表示抽象為數(shù)字矩陣： f：代表該象素彩色或灰度值；腳碼代表象素的坐標(biāo)位置。 數(shù)字圖像的表示圖像空間分辨率 : 指圖像數(shù)字化的空間精細(xì)程度?；叶燃?jí)分辨率： 即顏色深度，表示每一像素的顏色值所占的二進(jìn)制位數(shù)。顏色深度越大則能表示的顏色數(shù)目越多。圖像數(shù)字化的精度15空間分辨率 256256 128128 64 64 32 32圖像空間分辨率變化的典型

4、效果 16灰度級(jí)分辨率 L=16 （4位） L=8（3位） L=4（2位） L=2（1位）圖像灰度分辨率變化的典型效果 圖像處理系統(tǒng)示意圖 數(shù)字圖像處理系統(tǒng)圖像存儲(chǔ)系統(tǒng)圖像輸入系統(tǒng)圖像處理與分析系統(tǒng)圖像輸出系統(tǒng)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)1）提高圖像的視感質(zhì)量，達(dá)到賞心悅目的目的。圖像去除噪聲，改變圖像的亮度、顏色，增強(qiáng)圖像中的某些成份、抑制某些成份，對(duì)圖像進(jìn)行幾何變換等，從而改善圖像的質(zhì)量。 數(shù)字圖像處理的目的2）提取圖像中某些特征， 以便于分析。 常用作模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)的預(yù)處理等。這些特征包括很多方面，如頻域特性、灰度顏色特性、邊界區(qū)域特性、紋理特性、形狀特性等。 數(shù)字圖像處理的目的3）圖像識(shí)別

5、在分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行內(nèi)容識(shí)別，例如：汽車(chē)牌照識(shí)別，人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別、指紋識(shí)別等。數(shù)字圖像處理的目的過(guò)程： 計(jì)算機(jī)：采集分析識(shí)別4）對(duì)圖像數(shù)據(jù)壓縮，便于存儲(chǔ)和傳輸。 提高存儲(chǔ)量，提高網(wǎng)絡(luò)的速度。數(shù)字圖像處理的目的 1.2 數(shù)字圖像處理技術(shù)簡(jiǎn)介圖象處理是交叉邊緣學(xué)科： 是計(jì)算機(jī)、傳感器、信息技術(shù)、信號(hào)處理、人工智能、模式識(shí)別、應(yīng)用對(duì)象等的交叉學(xué)科和技術(shù)。 利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行去除噪聲、 增強(qiáng)、復(fù)原、分割、提取特征等的理論、方法和技術(shù)稱(chēng)為數(shù)字圖像處理。圖像輸入光電變換數(shù)字化圖像增強(qiáng)圖像恢復(fù)幾何變換等預(yù)處理閾值分割邊緣檢測(cè)區(qū)域分割圖像分割圖像識(shí)別圖像分析理解描述解釋特征提取一般的圖像處理過(guò)程1. 圖

6、像獲取、表示和表現(xiàn)2. 圖像復(fù)原3. 圖像增強(qiáng)4. 圖像分割 5. 圖像分析 6. 圖像重建7. 圖像壓縮編碼數(shù)字圖像處理技術(shù)這一過(guò)程主要包括攝取圖像、 光電轉(zhuǎn)換及數(shù)字化等幾個(gè)步驟。把模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，以及顯示和表現(xiàn)出來(lái)（如打?。?。圖像獲取、表示和表現(xiàn)當(dāng)造成圖像退化（圖像品質(zhì)下降）的原因已知時(shí)，復(fù)原技術(shù)可以對(duì)圖像進(jìn)行校正。圖像復(fù)原 關(guān)鍵是對(duì)每種退化都需要有一個(gè)合理的模型。 復(fù)原技術(shù)是基于模型和數(shù)據(jù)的圖像恢復(fù)，其目的是消除退化的影響， 從而產(chǎn)生一個(gè)等價(jià)于理想成像系統(tǒng)所獲得的圖像。 圖像復(fù)原圖像復(fù)原改善圖像質(zhì)量。圖像增強(qiáng)并非是針對(duì)退化，只能通過(guò)試驗(yàn)和分析誤差，選擇一種合適的方法。圖像增強(qiáng)

7、 為達(dá)到識(shí)別和理解的目的，按照一定的規(guī)則將圖像分割成區(qū)域（物體）。圖像分割 人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)將復(fù)雜場(chǎng)景中的對(duì)象分開(kāi)，識(shí)別。但計(jì)算機(jī)視覺(jué)卻是一個(gè)難題。 將各種方法融合，提高處理的可靠性和有效性是研究熱點(diǎn)。 目前，汽車(chē)牌照識(shí)別，人臉識(shí)別已經(jīng)應(yīng)用到生活領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)上還有待提高。圖像分割 應(yīng)用的目標(biāo)幾乎均涉及到圖像分析，即分割、特征提取和表示，從而有利于計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分類(lèi)、識(shí)別和理解。如醫(yī)學(xué)圖像處理，不僅要檢測(cè)出物體（如腫瘤）的存在， 而且還要檢查物體的大小。 圖像分析 圖像增強(qiáng)、 圖像復(fù)原輸入是圖像，處理后輸出也是圖像。 而圖像重建與上述不同，輸入的是某種數(shù)據(jù)，而經(jīng)過(guò)處理后得到的結(jié)果是圖像。圖像重建螺

8、旋錐形束CT(From G. Wang) MRI醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 數(shù)據(jù)量龐大，必需壓縮。圖像壓縮域編碼減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量；降低數(shù)據(jù)率以減少傳輸帶寬；壓縮信息量，便于特征提取，為后續(xù)識(shí)別作準(zhǔn)備。 壓縮倍數(shù) 10.26， 壓縮倍數(shù) 98.70，圖像壓縮域編碼 1）處理精度高，再現(xiàn)性好 2）處理方法的多樣性 3）數(shù)據(jù)量龐大 4）處理費(fèi)時(shí) 5）圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng)數(shù)字圖像處理的特點(diǎn) 流程分為三個(gè)階段 :(1)圖像處理階段(3)圖像理解階段(2)圖像分析階段數(shù)字圖像處理流程數(shù)字圖像處理流程 在像素級(jí)上進(jìn)行處理， 幾何校正； 灰度變換處理； 圖像平滑處理； 圖像銳化處理等。圖像處理階段對(duì)感興趣的目標(biāo): 檢測(cè)； 分割； 測(cè)量； 特征提取等。 分析的結(jié)果能為用戶(hù)提供描述目標(biāo)特點(diǎn)和性質(zhì)的數(shù)據(jù)。 圖像分析階段 對(duì)圖像里各目標(biāo)的性質(zhì)和它們之間相互關(guān)系的研究，與人類(lèi)的思維類(lèi)似。 對(duì)描述對(duì)象抽象出來(lái)； 了解圖像內(nèi)容； 解釋客觀場(chǎng)景； 指導(dǎo)和規(guī)劃行為。圖像理解階段 點(diǎn)處理：灰度變換。 域處理：主要有卷積、中值濾波和邊緣檢測(cè) 。圖像處理中常用技術(shù)1.3 數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用(1)遙感航天中的應(yīng)用 (2)生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 (3)工業(yè)應(yīng)用 (4)軍事公安領(lǐng)域中的應(yīng)用(5)其它應(yīng)用