數(shù)字圖像處理復(fù)習(xí)提綱

1、第一章1、數(shù)字圖像的概念1數(shù)字圖像是模擬圖像經(jīng)數(shù)字化后在空間上離散采樣得到像素，各像素灰度值經(jīng)量化用離散的整數(shù)值來(lái)表示，以便于計(jì)算機(jī)處理的一種形式。每個(gè)小塊區(qū)域稱作一個(gè)像素(Pixel)；3.像素包含兩種屬性：位置和灰度/亮度；存在空間/位置和灰度/幅值的離散性。2、數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)1精度高、再現(xiàn)性好；2處理效果可控；3處理數(shù)據(jù)量大；4處理算法時(shí)間復(fù)雜度高；5需要多種學(xué)科技術(shù)的融合。4、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用宇宙探測(cè)方面2.通信方面3.遙感方面4.生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域5.工業(yè)生產(chǎn)中6.軍事公安方面7.天氣預(yù)報(bào)方面8.考古與文物保護(hù)方面9.新的應(yīng)用領(lǐng)域1、圖像的兩個(gè)基本屬性、分辨率數(shù)字化圖像主要由采樣點(diǎn)數(shù)

2、與灰度級(jí)來(lái)決定。圖像分辨率包括空間分辨率和幅度分辨率，分別由圖像采樣和量化決定。2、區(qū)分顏色通常用3種基本特性：1輝度(又常用亮度、明度)2色調(diào)3飽和度。色調(diào)和飽和度合起來(lái)稱為色度。顏色可以用輝度和色度共同表示4、像素間關(guān)系：4鄰域、8鄰域x像素間的基本關(guān)系相鄰像素，4鄰域像素：/N+(p)=O+iJ)J(nj)J(M+i)J(u-i)待考察的像素p對(duì)角鄰域像素：8鄰域像素：JN8(p)=N4(p)+ND(p)Hk6、模擬圖像的數(shù)字化過程采樣：將在空間上連續(xù)的圖像轉(zhuǎn)換為離散采樣點(diǎn)集的操作量化：將采樣所得像素的灰度信息離散化，用數(shù)值來(lái)表示的過程，通常采樣8位256級(jí)灰度來(lái)表示。采樣與量化參數(shù)選擇

3、原則：1緩慢變化圖像：粗采樣，細(xì)量化2細(xì)節(jié)豐富圖像：細(xì)采樣，粗量化數(shù)字圖像的幾種文件格式：BMP、TIFF、GIF、JPEG、PSD、PNG1、圖像的幾何變換分類方法：比例縮放、空間平移、鏡像、旋轉(zhuǎn)、復(fù)合變換、透視變換、圖像插值、仿射變換等；實(shí)質(zhì)：改變像素的空間位置或估算新空間位置上的像素值2、常用灰度插值方法最近鄰插值法、雙線性插值法、雙三次插值、不規(guī)則碎片形（分形）插值、卷積插值法等。3、圖像頻率處理的概念圖像陣列一般都很大，如果沒有有效的算法，計(jì)算上比較復(fù)雜、費(fèi)時(shí)。圖像的頻域處理最突出的特點(diǎn)是其運(yùn)算速度高，并可采用已有的二維數(shù)字濾波技術(shù)進(jìn)行所需要的各種圖像處理，因此得到了廣泛的應(yīng)用。4、

4、DFT、DCT、WHT、DWT變換的核心思想圖像變換可以將圖像從空間域轉(zhuǎn)換到頻率域，然后在頻率域?qū)D像進(jìn)行各種處理，再將所得到的結(jié)果進(jìn)行反變換，即從頻率域變換到空間域，從而達(dá)到圖像處理的目的。對(duì)圖像進(jìn)行變換處理，得到圖像的變換域表示，然后在變換域?qū)D像進(jìn)行相關(guān)處理。1、相關(guān)概念圖像增強(qiáng)是指不考慮圖像降質(zhì)的原因，將圖像中感興趣的特征有選擇性地突出同時(shí)衰減不需要的特征，以達(dá)到改善視感質(zhì)量的過程灰度直方圖表示圖像中各灰度級(jí)像素的個(gè)數(shù)，反映圖像中各灰度級(jí)出現(xiàn)的頻度。中值濾波是將當(dāng)前像素的鄰域（窗口）像素（奇數(shù)個(gè)）按灰度值進(jìn)行排序，取中間灰度值為當(dāng)前像素的灰度輸出值。圖像銳化是使模糊圖像增晰，突出圖像中

5、的輪廓邊緣、細(xì)節(jié)以及灰度跳變部分，從而形成完整的物體邊界；圖像平滑是通過削弱高頻成分突出低頻成分來(lái)達(dá)到濾除噪聲、模糊圖像的目的。銳化與平滑相反，主要是加強(qiáng)高頻或減弱低頻，圖像銳化加強(qiáng)了細(xì)節(jié)和邊緣，對(duì)圖像有去模糊的作用。2、直方圖修正法的種類及作用直方圖均衡（HistogramEqualization）對(duì)原始圖像的像素灰度進(jìn)行某種映射變換，以使變換后圖像的像素灰度概率分布盡可能均勻；擴(kuò)展圖像灰度的動(dòng)態(tài)范圍，從而增強(qiáng)圖像的對(duì)比度。直方圖規(guī)定化：（HistogramNormalization）作用：對(duì)一幅圖像的直方圖進(jìn)行適當(dāng)修改，從而達(dá)到圖像增晰的目的。3、低通濾波法與高通濾波法的作用圖像噪聲特點(diǎn)：

6、處于圖像信號(hào)頻率成分的高頻段，對(duì)應(yīng)信號(hào)迅速變化的部分?？梢杂每臻g域低通濾波達(dá)到消噪功能！圖像中的邊緣和線條與圖像頻譜中的高頻分量相對(duì)應(yīng)，采用高通濾波器讓高頻順利通過，得到高通圖像，然后按前面銳化公式進(jìn)行處理，可以使圖像高頻加強(qiáng)，邊緣或線條變得更清楚，從而實(shí)現(xiàn)圖像的銳化。4、常用梯度算子模板(Sobel、Prewitt、LOG等)及其作用采用梯度微分銳化圖像，同時(shí)會(huì)使噪聲、條紋等得到增強(qiáng)，Sobel算子則在一定程度上克服了這個(gè)問題。采用Prewitt算子不僅能檢測(cè)邊緣點(diǎn)，而且能抑制噪聲的影響5、直方圖均衡化進(jìn)行圖像增強(qiáng)的步驟分析：(對(duì)于連續(xù)模擬圖像)令訝血分別代表變換前后的歸一化灰度，即：0r1

7、051z設(shè)變換函數(shù)ia),且滿足以下條件：在OWrWl區(qū)間，16)單調(diào)遞增；在OWrWl區(qū)間，0WT(r)Wl思到r的反變換TO,同樣滿足且滿足所述的兩個(gè)條件，0W綜W1設(shè)原圖像的灰度概率函數(shù)為舐，變換后的灰度概率密度函數(shù)為p血)，則由槪率論可知：Pd()噲|小)對(duì)曉)進(jìn)行均衡化，即底)=1,于是有：ds=prr)dr=dTr)s=T(r)=pr(r)dr6、頻率圖像銳化的步驟設(shè)F(u,v)和AF(u,v)分別代表f(m,n)和高通濾波結(jié)果Af(m,n)的頻域表示，H(u,v)為高通濾波器，g(m,n)為銳化結(jié)果.7、中值濾波器對(duì)不同噪聲的濾波效果如何,分析原因?qū)﹄x散階躍信號(hào)和斜升(或斜降)信

8、號(hào)不產(chǎn)生影響；連續(xù)個(gè)數(shù)小于窗口寬度一半的離散脈沖將被濾除；否則將不受影響三角形信號(hào)的頂部被削平。若C為常數(shù),則無(wú)論加上C還是乘以C都不改變?nèi)≈档拇笮∨判颉Ｔ颍捍翱谛螤詈痛笮〉倪x擇。8、假彩色增強(qiáng)與偽彩色增強(qiáng)的區(qū)別偽彩色增強(qiáng)就是將灰度圖像的各灰度級(jí)按照線性或非線性的映射方法變換成不同的顏色,得到一幅彩色圖像的增強(qiáng)技術(shù)。與偽彩色增強(qiáng)不同,假彩色增強(qiáng)所處理的是真實(shí)的自然彩色圖像或者是多光譜圖像。第五章1、圖像恢復(fù)的概念、目的對(duì)退化的圖像進(jìn)行處理，盡可能的恢復(fù)到原始圖像的本來(lái)面目。關(guān)鍵在于建立退化模型。目的：在某種客觀準(zhǔn)則下，得到對(duì)原未退化圖像的最優(yōu)估計(jì)。利用圖像的退化過程來(lái)恢復(fù)圖像2.改善圖像的整

9、體質(zhì)量2、常用圖像恢復(fù)算法思想1.找退化原因2.建立退化模型3.反向推演4.恢復(fù)圖像圖像恢復(fù)處理的關(guān)鍵問題在于建立退化模型。3、種類：1.有約束的最小二乘方圖像恢復(fù)2.維納濾波方法3.有約束的最小平方濾波恢復(fù)第六章1、圖像壓縮編碼的概念、目的、種類圖像數(shù)據(jù)的壓縮和編碼表示。圖像壓縮編碼系統(tǒng)：圖像編碼：對(duì)圖像信息進(jìn)行壓縮和編碼，在存儲(chǔ)、處理和傳輸前進(jìn)行,也稱圖像壓縮；圖像解碼：對(duì)壓縮圖像進(jìn)行解壓以重建原圖像或其近似圖像。按照壓縮前及解壓后的信息保持程度分成三類：(1)信息保持(存)型壓縮、解壓中無(wú)信息損失，主要用于圖像存檔，其特點(diǎn)是信息無(wú)失真，但壓縮比有限，也稱無(wú)失真/無(wú)損/可逆型編碼。(2)信

10、息損失型犧牲部分信息，來(lái)獲取高壓縮比，數(shù)字電視、圖像傳輸和多媒體等應(yīng)用場(chǎng)合常用這類壓縮，其特點(diǎn)是通過忽略人的視覺不敏感的次要信息來(lái)提高壓縮比，也稱有損壓縮。(3)特征抽取型僅對(duì)于實(shí)際需要的(提取)特征信息進(jìn)行編碼，而丟掉其它非特征信息，屬于信息損失型。這里的第三類是針對(duì)特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，因此，一般就將圖像壓縮編碼分成無(wú)損和有損兩大類。根據(jù)編碼作用域劃分，圖像編碼為空間域編碼和變換域編碼兩大類。目的：解決由于通信方式和通信對(duì)象的改變帶來(lái)的最大問題：傳輸帶寬、速度、存儲(chǔ)器容量的限制。2、圖像的信息量、信息熵信息論中關(guān)于信息量是按該信息所傳達(dá)的事件的隨機(jī)性來(lái)度量的。概率為P(E)的隨機(jī)事件E的信息量I

11、(E)=log1PE=-logP(E)I(E)稱為E的自信息(隨概率增加而減少)特例：P(E)=1(即事件總發(fā)生)，那么I(E)=0平均信息(信源熵)產(chǎn)生信源符號(hào)的信息量：I(aj)=-og2P(aj)信源平均信息(又稱為信源熵)H(z)二P(a)logP(a)定義了觀察到信源符號(hào)輸出時(shí)所獲得的平均信息量1、圖像分割技術(shù)的幾種方法利用區(qū)域間灰度的突變性，確定區(qū)域的邊界或邊緣的位置，稱為邊緣檢測(cè)法利用區(qū)域內(nèi)灰度的相似性，將圖像像素點(diǎn)分成若干相似的區(qū)域，稱為區(qū)域生長(zhǎng)法2、區(qū)域生長(zhǎng)法及其進(jìn)行圖像邊界跟蹤的步驟方法：假定區(qū)域中單個(gè)點(diǎn)的位置已知，設(shè)定一種相似性準(zhǔn)則，鄰域像素中與已知點(diǎn)滿足相似性準(zhǔn)則的點(diǎn)并

12、入?yún)^(qū)域；然后，對(duì)并入的新像素點(diǎn)重復(fù)上述過程，直至沒有滿足相似性準(zhǔn)則的鄰域像素為止。、對(duì)圖像進(jìn)行光柵掃描，求出不屬于任何區(qū)域的像素(根據(jù)圖像的不同應(yīng)用選擇一個(gè)或一組種子，它或者是最亮或最暗的點(diǎn)，或者是位于點(diǎn)簇中心的點(diǎn)。)；(2)、將該點(diǎn)與其4鄰域或8鄰域中不屬于任何一個(gè)區(qū)域的像素進(jìn)行相似性測(cè)度,將滿足相似性測(cè)度的鄰域像素并入?yún)^(qū)域；(3)、對(duì)新并入?yún)^(qū)域的像素重復(fù)(2)操作；(4)、重復(fù)(2)和(3),直到區(qū)域不再增長(zhǎng)為止；(5)、返回(1),重新搜索新區(qū)域的起點(diǎn)。3、Hough變換進(jìn)行直線檢測(cè)的原理二、Hough變換檢測(cè)直線在直角坐標(biāo)系中過任一點(diǎn)區(qū)畀。)的直線族：滿足方程：設(shè)平面上有若干點(diǎn)，過每點(diǎn)的直線族分別對(duì)應(yīng)于極坐標(biāo)上的一條正弦曲線。如果這些正弦曲線有共同的交點(diǎn)：則這些點(diǎn)共線，且對(duì)應(yīng)的直線方程為：p、-xcos0Y+ysin此即為Hough變換檢測(cè)直線的原理。例：假定一幅20X20像素的圖像共有5個(gè)灰度級(jí)sl,s2,s3,s4,s5,在圖像中出現(xiàn)的概率分別為0.4,0.175,0.15,0.15,0.125，試對(duì)各灰度級(jí)進(jìn)行H