圖像處理技術(shù)基礎(chǔ)課件

1、數(shù) 字 圖 像 處 理課程簡介是計算機技術(shù)類重要的專業(yè)課程,相關(guān)專業(yè)的核心課，選修課。人類獲得的信息約有75%是從圖像中獲得。熱點研究方向。已滲透多個領(lǐng)域，與人們的生活緊密相關(guān)。推動社會發(fā)展、改善生活起到了重要的作用。培養(yǎng)目標較深的專業(yè)知識;較強的應(yīng)用能力和實踐動手能力；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門人才。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)簡介 1.3 圖像處理技術(shù)的應(yīng)用 1.4 圖像的存儲格式 1.5 BMP文件存儲格式 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)簡介 1.3 圖像處理技術(shù)的應(yīng)用 第一講 人

2、類約有75%的信息是通過視覺獲取的，數(shù)字圖像處理是用計算機處理所獲取視覺信息的技術(shù)。1.1 數(shù)字圖像的基本概念圖像 色度學(xué)理論認為，任何顏色可由紅、綠、藍三種基本顏色混合得到。 圖像可用紅、綠、藍三原色來表示。 f(x,y,z)=fred(x,y,z),fgreen(x,y,z),fblue(x,y,z)圖像的顏色 計算機屏幕上顯示出來的畫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。記錄的是坐標值;顏色隱含,統(tǒng)一描述。顯示時執(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；坐標值隱含。 圖像直觀形象易懂信息量大矩陣來表示。 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)字化的空間精細程度。灰度級分辨率： 即顏色深度，表示每一像素的顏色值所占的二進制位數(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，增強圖像中的某些成份、抑制某些成份，對圖像進行幾何變換等，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。 常用作模式識別、計算機視覺的預(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）圖像識別

5、在分析的基礎(chǔ)上，進行內(nèi)容識別，例如：汽車牌照識別，人臉識別、虹膜識別、指紋識別等。數(shù)字圖像處理的目的過程： 計算機：采集分析識別4）對圖像數(shù)據(jù)壓縮，便于存儲和傳輸。 提高存儲量，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)簡介圖象處理是交叉邊緣學(xué)科： 是計算機、傳感器、信息技術(shù)、信號處理、人工智能、模式識別、應(yīng)用對象等的交叉學(xué)科和技術(shù)。 利用計算機對圖像進行去除噪聲、 增強、復(fù)原、分割、提取特征等的理論、方法和技術(shù)稱為數(shù)字圖像處理。圖像輸入光電變換數(shù)字化圖像增強圖像恢復(fù)幾何變換等預(yù)處理閾值分割邊緣檢測區(qū)域分割圖像分割圖像識別圖像分析理解描述解釋特征提取一般的圖像處理過程1. 圖

6、像獲取、表示和表現(xiàn)2. 圖像復(fù)原3. 圖像增強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)這一過程主要包括攝取圖像、 光電轉(zhuǎn)換及數(shù)字化等幾個步驟。把模擬圖像信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，以及顯示和表現(xiàn)出來（如打印）。圖像獲取、表示和表現(xiàn)當造成圖像退化（圖像品質(zhì)下降）的原因已知時，復(fù)原技術(shù)可以對圖像進行校正。圖像復(fù)原 關(guān)鍵是對每種退化都需要有一個合理的模型。 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)生一個等價于理想成像系統(tǒng)所獲得的圖像。 圖像復(fù)原圖像復(fù)原改善圖像質(zhì)量。圖像增強并非是針對退化，只能通過試驗和分析誤差，選擇一種合適的方法。圖像增強

7、 為達到識別和理解的目的，按照一定的規(guī)則將圖像分割成區(qū)域（物體）。圖像分割 人類視覺系統(tǒng)將復(fù)雜場景中的對象分開，識別。但計算機視覺卻是一個難題。 將各種方法融合，提高處理的可靠性和有效性是研究熱點。 目前，汽車牌照識別，人臉識別已經(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，從而有利于計算機對圖像進行分類、識別和理解。如醫(yī)學(xué)圖像處理，不僅要檢測出物體（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、 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)識別作準備。 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）處理費時 5）圖像處理技術(shù)綜合性強數(shù)字圖像處理的特點 流程分為三個階段 :(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 在像素級上進行處理， 幾何校正； 灰度變換處理； 圖像平滑處理； 圖像銳化處理等。圖像處理階段對感興趣的目標: 檢測； 分割； 測量； 特征提取等。 分析的結(jié)果能為用戶提供描述目標特點和性質(zhì)的數(shù)據(jù)。 圖像分析階段 對圖像里各目標的性質(zhì)和它們之間相互關(guān)系的研究，與人類的思維類似。 對描述對象抽象出來； 了解圖像內(nèi)容； 解釋客觀場景； 指導(dǎo)和規(guī)劃行為。圖像理解階段 點處理：灰度變換。 域處理：主要有卷積、中值濾波和邊緣檢測 。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