數(shù)字圖像處理 第一講 緒論課件

數(shù)字圖像處理信息學(xué)院電科教研室授課人：史彩娟緒論參考書：1、《數(shù)字圖像處理學(xué)》（第二版）阮秋琦主編電子工業(yè)出版社2、《數(shù)字圖像處理原理》吳國(guó)平中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社3、《數(shù)字圖像處理》賈永紅武漢大學(xué)出版社4、《DIGITALIMAGEPROCESSING》K.R.Castleman清華大學(xué)出版社緒論關(guān)于課程的幾點(diǎn)說(shuō)明1、理論學(xué)時(shí)---32學(xué)時(shí)，課內(nèi)外學(xué)時(shí)比----2比32、成績(jī)：平時(shí)成績(jī)20％，期末考試成績(jī)80％3、請(qǐng)自覺(jué)遵守課堂紀(jì)律，保持安靜緒論第一講緒論1.1圖像及圖像處理的分類1.2數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)1.3數(shù)字圖像處理的方法及主要內(nèi)容1.4數(shù)字圖像處理的硬件設(shè)備1.5數(shù)字圖像處理的應(yīng)用及發(fā)展動(dòng)向緒論1.1

圖像及圖像處理的分類1.1.1圖像

“圖”是物體透射光或反射光的分布，“像”是人的視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)圖的接收在大腦中形成的印象或認(rèn)識(shí)。

“圖”是客觀存在的，“像”是人的感覺(jué)，圖像是二者的結(jié)合。圖像是人們最主要的信息來(lái)源，信息大約有80％來(lái)源于視覺(jué)，俗話說(shuō)“百聞不如一見(jiàn)”，“一目了然”。緒論光學(xué)圖像Lena大腦斷層圖像

圖1-1示例緒論1.1.2圖像處理的分類

圖像處理：就是對(duì)圖像信息進(jìn)行加工處理，以滿足人的視覺(jué)心理和實(shí)際應(yīng)用的要求。圖1-2例子－調(diào)整了亮度和對(duì)比度緒論二、數(shù)字圖像處理一般用數(shù)字計(jì)算機(jī)處理或其他高速、大規(guī)模集成數(shù)字硬件處理，所以亦稱為計(jì)算機(jī)圖像處理。對(duì)從圖像信息轉(zhuǎn)換來(lái)的數(shù)字電信號(hào)進(jìn)行某些數(shù)字運(yùn)算或處理，以期提高圖像的質(zhì)量或達(dá)到人們所要求的某些預(yù)期的結(jié)果。

特點(diǎn)：精度高、靈活性強(qiáng)、但速度受限。緒論1.2

數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)一、數(shù)字圖像信息量大

一幅數(shù)字圖像是由像素組成，每個(gè)像素的灰度級(jí)一般為8bit,高精度的12或16bit。黑白圖像256x256x8≈64Kbyte彩色圖像512x512x8≈256Kbyte電視圖像25Frame/s約20Mbyte

計(jì)算一下20G的硬盤能存多長(zhǎng)時(shí)間的電視節(jié)目。緒論二、數(shù)字圖像傳輸占用的頻帶較寬。語(yǔ)音4KHz電視圖像 5.6MHz（比語(yǔ)音的大多了）

對(duì)圖像的壓縮提出了要求。

從左圖中可以看到：有大塊的區(qū)域的灰度值是相差不大的，存在大量冗余。三、數(shù)字圖像像素間相關(guān)性大緒論1.3數(shù)字圖像處理的方法及主要內(nèi)容1.3.1數(shù)字圖像處理的方法一、空域法

把圖像看作是平面中各個(gè)像素組成的集合，然后直接對(duì)這一二維函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。臨域處理法、點(diǎn)處理法二、變換域法首先對(duì)圖像進(jìn)行正交變換，得到變換域系數(shù)矩陣，然后再進(jìn)行各種處理，處理后再反變換到空間域。緒論1.3.2數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容完整的數(shù)字圖像處理工程大體上可以分為如下幾個(gè)方面：圖像信息的獲取、圖像信息的存儲(chǔ)、圖像信息的傳送、圖像信息的處理、圖像信息的輸出和顯示。本課程中的主要內(nèi)容就是圖像信息的處理，它包括以下幾個(gè)方面：緒論三、圖像變換（第三講）由于圖像陣列很大，直接在空間域中進(jìn)行處理，涉及計(jì)算量很大。因此，往往采用各種圖像變換的方法，如付立葉變換、離散余弦變換（DCT）、沃爾什變換、哈達(dá)瑪變換等間接處理技術(shù)，將空間域的處理轉(zhuǎn)換為變換域處理，不僅可減少計(jì)算量，而且可獲得更有效的處理。

重點(diǎn)內(nèi)容緒論四、圖像編碼（第四講）由于圖像的數(shù)據(jù)量非常大，通過(guò)圖像編碼來(lái)簡(jiǎn)化圖像的表示形式，壓縮表示圖像的數(shù)據(jù)，以便于存儲(chǔ)和傳輸。圖像編碼主要是對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。因?yàn)閳D像信息具有較強(qiáng)的相關(guān)性，可以通過(guò)編碼對(duì)圖像的數(shù)據(jù)冗余進(jìn)行壓縮；另外利用人類的視覺(jué)特性，對(duì)圖像的視覺(jué)冗余進(jìn)行壓縮。重點(diǎn)內(nèi)容緒論五、圖像增強(qiáng)（第五講）主要是突出圖像中感興趣的信息，而減弱或去除不需要的信息（即干擾信息和噪聲），從而使有用信息得到加強(qiáng)，便于區(qū)分和解釋。六、圖像復(fù)原（第六講）主要是將退化了的以及模糊了的圖像進(jìn)行恢復(fù)，以達(dá)到清晰化。緒論七、圖像重建（第七講）重建處理輸入的是某種數(shù)據(jù)，處理的結(jié)果是圖像，也就是從數(shù)據(jù)到圖像的處理。根據(jù)二維平面圖像數(shù)據(jù)構(gòu)造出三維物體的圖像，如CT。幾何處理、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原都是從圖像到圖像的處理，即輸入的原始數(shù)據(jù)是圖像，處理后輸出的也是圖像。緒論八、圖像識(shí)別與理解是指對(duì)圖像中各種不同的物體特征進(jìn)行定量化描述后，將期望獲得的目標(biāo)物進(jìn)行提取，并且對(duì)所提取的目標(biāo)物進(jìn)行一定的定量分析。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，就要對(duì)圖像內(nèi)容理解，以及對(duì)特定目標(biāo)識(shí)別。緒論1.4數(shù)字圖像處理的硬件設(shè)備數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的硬件組成如圖1－3所示：圖1-3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)緒論二、醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用臨床診斷、病理研究－X射線CT、癌細(xì)胞識(shí)別等。緒論三、通信中的應(yīng)用電視廣播、可視電話和會(huì)議電話、視頻點(diǎn)播等。緒論五、安全保證、公安等方面的應(yīng)用監(jiān)控、指紋檔案、人臉識(shí)別、交通管理等。

緒論六、教學(xué)科研方面的應(yīng)用科學(xué)可視化技術(shù)、遠(yuǎn)程培訓(xùn)及教學(xué)等。七、電子商務(wù)身份認(rèn)證、產(chǎn)品防偽、水印技術(shù)等。緒論1.5.2數(shù)字圖像處理的發(fā)展動(dòng)向數(shù)字圖像處理技術(shù)源于20世紀(jì)20年代，通過(guò)海底電纜從英國(guó)倫敦到美國(guó)紐約傳輸了一幅照片，采用了數(shù)字壓縮技術(shù)。

1964年美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室處理了太空船“徘徊者七號(hào)”發(fā)回的月球照片，標(biāo)志著數(shù)字圖像處理概念得到應(yīng)用。其后數(shù)字圖像處理技術(shù)迅速發(fā)展。緒論1.5.2數(shù)字圖像處理的發(fā)展動(dòng)向數(shù)字圖像處理技術(shù)未來(lái)發(fā)展大概有以下4點(diǎn)：一、向著高速、高分辨率、立體化、多媒體化、智能化和