數(shù)字圖象處理第1章 緒論課件

1、數(shù)字圖像處理南京工程學(xué)院通信工程學(xué)院 48學(xué)時(shí)2022/9/30數(shù)字圖像處理2數(shù)字圖像處理教材及參考書教材：數(shù)字圖像處理（MATLAB版），中文版，岡薩雷斯，電子工業(yè)出版社主要參考書：數(shù)字圖像處理，Keneth.R.Castleman,朱志剛譯，電子工業(yè)出版社數(shù)字圖像處理（Matlab版），英文版，崗薩雷斯,電子工業(yè)出版社課程目的與要求 本課程是專業(yè)選修課，目的是使學(xué)生掌握數(shù)字圖象處理的基本概念、原理和處理方法，掌握數(shù)字圖象的時(shí)域、頻域處理方法，掌握?qǐng)D象恢復(fù)和壓縮的方法，理解圖象各種變換（傅里葉變換、余弦變換等）的基本內(nèi)容、性質(zhì)與應(yīng)用，了解數(shù)字圖像處理的發(fā)展應(yīng)用。 考試2022/9/30數(shù)字圖

2、像處理3考試相關(guān)形式：閉卷，課內(nèi)考試內(nèi)容：上課內(nèi)容，期末不劃重點(diǎn)范圍分值：作業(yè)、考勤、實(shí)驗(yàn)占30%， 考試占70%特別說(shuō)明： 1.考勤 3 次不到的，取消考試資格 2.考試違規(guī)者，成績(jī)?yōu)?02022/9/30數(shù)字圖像處理4授課內(nèi)容及課時(shí)安排序號(hào)教學(xué)內(nèi)容理論時(shí)數(shù)實(shí)踐時(shí)數(shù)1緒言22基本原理223亮度變換與空間濾波624頻域處理625圖像復(fù)原66彩色圖像處理67圖像壓縮628圖像分割49復(fù)習(xí)22022/9/30數(shù)字圖像處理5第一章 緒論本章內(nèi)容數(shù)字圖像的基本法概念：圖像、數(shù)字圖像、像素?cái)?shù)字圖像處理的發(fā)展數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容Matlab環(huán)境2022/9/3

3、0數(shù)字圖像處理72022/9/30數(shù)字圖像處理8第一章 緒論（圖像的分類） 1. 按照?qǐng)D像的存在形式分類 實(shí)際圖像：通常為二維分布，又可分為可見(jiàn)圖像和不可見(jiàn)圖像。 可見(jiàn)圖像指人眼能夠看到并能接受的圖像，包括圖片、照片、 圖、畫、光圖像等。 不可見(jiàn)圖像如溫度、壓力、高度和人口密度分布圖等。 抽象圖像：如數(shù)學(xué)函數(shù)圖像，包括連續(xù)函數(shù)和 離散函數(shù)。2022/9/30數(shù)字圖像處理10圖像的分類2. 按照?qǐng)D像亮度等級(jí)分類 按照?qǐng)D像亮度等級(jí)分類，可分為二值圖像和灰度圖像。 二值圖像：只有黑白兩種亮度等級(jí)的圖像。 灰度圖像：有多重亮度等級(jí)的圖像。2022/9/30數(shù)字圖像處理11圖像的分類3. 按照?qǐng)D像的光譜

4、分類 按照?qǐng)D像的光譜特性分類，可分為彩色圖像和黑白圖像。 彩色圖像：圖像上的每個(gè)點(diǎn)有多于1個(gè)的局部特性，如在彩色攝影和彩色電視中重現(xiàn)的3基色（紅、綠、藍(lán)）圖像，每個(gè)像點(diǎn)就有分別對(duì)應(yīng)3個(gè)基色的3個(gè)亮度值。 黑白圖像：每個(gè)像點(diǎn)只有一個(gè)亮度值分量，如黑白照片、黑白電視畫面等。2022/9/30數(shù)字圖像處理12圖像的分類4. 按照?qǐng)D像是否隨時(shí)間變換分類 按照?qǐng)D像是否隨時(shí)間變換分類，可分為靜止圖像與活動(dòng)圖像。 靜止圖像：不隨時(shí)間而變換的圖像，如各類圖片等。 活動(dòng)圖像：隨時(shí)間而變換的圖像，如電影和電視畫面等。2022/9/30數(shù)字圖像處理14圖像的表示 圖像信號(hào)的表示 圖像的亮度一般可以用多變量函數(shù)表示為

5、 I=f(x,y,z,t) 式中， x、y、z 表示空間某個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)；為光的波長(zhǎng)；t為時(shí)間軸坐標(biāo)。 當(dāng) z=z0 （常數(shù)）時(shí)，則表示二維圖像； 當(dāng) =0 時(shí)，則表示單色圖像； 當(dāng) t=t0 時(shí)，則表示靜態(tài)圖像。2022/9/30數(shù)字圖像處理15圖像信號(hào)的表示 由3基色原理知，I 可表示為3個(gè)基色分量的和，即 I=IR+IG+IB 式中 2022/9/30數(shù)字圖像處理17圖像的數(shù)字化2022/9/30數(shù)字圖像處理18圖像的數(shù)字化單個(gè)傳感器帶狀傳感器傳感器陣列2022/9/30數(shù)字圖像處理19圖像的數(shù)字化2022/9/30數(shù)字圖像處理20圖像的數(shù)字化2022/9/30數(shù)字圖像處理21數(shù)字圖像的表示

6、一幅 mn 的數(shù)字圖像可用矩陣表示為 數(shù)字圖像中的每個(gè)像素都對(duì)應(yīng)于矩陣中相應(yīng)的元素。把數(shù)字圖像表示成矩陣的優(yōu)點(diǎn)在于，能應(yīng)用矩陣?yán)碚搶?duì)圖像進(jìn)行分析處理。2022/9/30數(shù)字圖像處理22數(shù)字圖像的表示 灰度圖像是指每個(gè)像素由一個(gè)量化灰度來(lái)描述的圖像，沒(méi)有彩色信息，如圖所示。 若圖像像素灰度只有兩級(jí)（通常取0（黑色）或1（白色），這樣的圖像稱為二值圖像。2022/9/30數(shù)字圖像處理24人類的視覺(jué)視覺(jué)的空間特性(空間分辨能力,灰度分辨能力)視覺(jué)的時(shí)間特性(活動(dòng)圖象的幀頻至少是15幀/s的時(shí)候，人眼才有圖象連貫的感覺(jué)) 人眼構(gòu)造和視覺(jué)現(xiàn)象2022/9/30數(shù)字圖像處理25人眼構(gòu)造和視覺(jué)現(xiàn)象 上圖為人

7、眼的橫截面的簡(jiǎn)單示意圖。前部為一圓球，其平均直徑約為20mm左右，由3層薄膜包著，即角膜和鞏膜外殼、脈絡(luò)膜和視網(wǎng)膜。 角膜是一種硬而透明的組織，蓋著眼睛的前表面； 鞏膜與角膜連在一起，是一層包圍著眼球剩余部分的不透明膜。 脈絡(luò)膜位于鞏膜的里邊，這層膜包含有血管網(wǎng)，它是 眼睛的重要滋養(yǎng)源，脈絡(luò)膜外殼著色很重，因此有助于減少進(jìn)入眼內(nèi)的外來(lái)光和眼球內(nèi)的回射。2022/9/30數(shù)字圖像處理27人類視覺(jué)特性 人能適應(yīng)亮度的范圍是很寬的，由暗視閾值到強(qiáng)閃光之間的光強(qiáng)度差別約為 級(jí)。 上圖中短交叉線說(shuō)明，在交叉點(diǎn)以上，主觀感覺(jué)亮度與進(jìn)入眼內(nèi)的外界刺激光強(qiáng)并非成線性關(guān)系。圖中還表明，在很大范圍內(nèi)，主觀亮度與光

8、強(qiáng)度的對(duì)數(shù)成線性關(guān)系。圖中曲線的下部表明了白晝視覺(jué)的暗視覺(jué)的不同。2022/9/30數(shù)字圖像處理28人類視覺(jué)特性 2. 同時(shí)對(duì)比度 由于人眼對(duì)亮度有很強(qiáng)的適應(yīng)性，因此很難精確判斷刺激的絕對(duì)亮度。即使有相同亮度的刺激，由于其背景亮度不同，人眼所感受的主觀亮度是不一樣的。2022/9/30數(shù)字圖像處理29人類視覺(jué)特性 3. 分辨率 對(duì)于空間上或者時(shí)間上兩相鄰的視覺(jué)信號(hào)，人們剛能鑒別出二者存在的能力稱為視覺(jué)系統(tǒng)的分辨率。這一特性顯然與視網(wǎng)膜上單位面積內(nèi)分布的視細(xì)胞數(shù)有關(guān)。 分辨率可用視覺(jué)銳度或調(diào)制傳遞函數(shù)表示，前者表示能夠鑒別最小空間模式的一種測(cè)度，后者表示視覺(jué)對(duì)不同頻率的正弦光柵剛能鑒別所要求的信

9、號(hào)對(duì)比度。這兩種測(cè)度實(shí)際上是相互補(bǔ)充的。第種定義在空間域，第種則定義在相應(yīng)的頻率域。2022/9/30數(shù)字圖像處理30人類視覺(jué)特性 4. Mach帶 人們?cè)谟^察一條由均勻黑和均勻白的區(qū)域形成的邊界時(shí)，可能會(huì)認(rèn)為人的主觀感受是與任一點(diǎn)的強(qiáng)度有關(guān)的。但實(shí)際情況并不是這樣，人感覺(jué)到的是在亮度變化部位附近的暗區(qū)和亮區(qū)中分別存在一條更黑和更亮的條帶，這就是所謂的Mach帶，如下圖所示。2022/9/30數(shù)字圖像處理31人類視覺(jué)特性2022/9/30數(shù)字圖像處理32人類視覺(jué)特性5.視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)2022/9/30數(shù)字圖像處理33人類視覺(jué)特性2022/9/30數(shù)字圖像處理34數(shù)字圖像的發(fā)展2022/9/30數(shù)字圖

10、像處理35數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域遙感Apr,1992Apr,1993Oct,1993Mar,1990黃河入?？趖he mouth to sea of the Yellow RiverOct,1995Sept,1996May,1998May,1998 19901998年均輸沙量為4.14108（黃河利津站） 1992.91996.10年均淤進(jìn)13Km2 1996.101997.10凈淤進(jìn)-10.44Km2 （蝕退）1997.101998.10凈淤進(jìn)10.89Km22022/9/30數(shù)字圖像處理36數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)學(xué)2022/9/30數(shù)字圖像處理37數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域圖象信息通訊公共安全交通（視頻車流信息控制）軍事2022/9/30數(shù)字圖像