數字圖像的相關論述

第1章數字圖像的相關論述1.1數字圖像處理的發(fā)展1.2數字圖像的相關概念1.3數字圖像的處理方法1.4圖像數字化技術1.5數字圖像處理技術的發(fā)展方向1.6圖像的統計特征1.7MATLAB簡介1.8圖像讀取與顯示1.9MATLAB圖像處理應用示例數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第1頁!數字圖像處理（DigitalImageProcessing）是指用計算機對數字圖像進行的處理，數字圖像處理主要有兩個目的：其一，為了便于分析而對圖像信息進行改進；其二，為使計算機自動理解而對圖像數據進行存儲、傳輸及顯示。數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第2頁!1.1數字圖像處理的發(fā)展數字圖像處理發(fā)展歷史并不長，起源于20世紀20年代。臺可以執(zhí)行有意義的圖像處理任務的大型計算機出現在20世紀60年代早期。進行空間應用的同時，數字圖像處理技術在20世紀60年代末70年代初開始用于醫(yī)學圖像、地球遙感監(jiān)測和天文學等領域。其后，軍事、氣象、醫(yī)學等學科的發(fā)展也推動了圖像處理技術迅速發(fā)展。數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第3頁!1.2數字圖像的相關概念1.2.1圖像及其類型1.2.2圖像與數字圖像1.2.3其他相關概念1.2.4數字圖像的獲取1.2.5用矩陣表示數字圖像數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第4頁!可見圖像（visibleimage）是指視覺系統可以直接看見的圖像。（1）可見圖像圖1-1圖像的基本類型數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第5頁!1.2.2圖像與數字圖像一幅圖像可以看作是物體輻射能量的空間分布，這個分布是空間坐標、時間和波長的函數，即

一幅二維靜態(tài)單色平面圖像可以用如下二維強度函數（也稱為亮度函數）表示，即

數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第6頁!1.2.3其他相關概念計算機圖形學（putergraphic）涉及用計算機將由概念或數學描述所表示的物體（而不是實物）圖像進行處理和顯示的過程。計算機視覺（putervision）的目的是開發(fā)能夠理解自然景物的系統。對數字圖像的運算可分為幾類：類是全局運算，第二類是點運算，第三類是局部運算。數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第7頁!（4）放大率（magnification）。放大率是指圖像中物體與其所對應的景物中物體的大小比例關系。（5）數字化（digitizing）。數字化是將一幅圖像從其原來的形式轉換為數字形式的處理過程。數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第8頁!1.2.4數字圖像的獲取數字圖像一般可以通過以下3種途徑獲取。（1）將傳統的可見圖像經過數字化處理轉換為數字圖像。（2）應用各種光電轉換設備直接得到數字圖像。（3）直接由二維離散數字函數生成數字圖像。數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第9頁!1.3數字圖像的處理方法1.3.1空域處理法1.3.2變換域處理法數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第10頁!1.3.1空域處理法空域處理方法是指在空間域直接對數字圖像進行處理?？沼蛱幚矸ㄖ饕幸韵聝纱箢悺｀徲蛱幚矸ㄊ菍D像像素的某一鄰域進行處理的方法。1．鄰域處理法點處理法是指對圖像像素逐一處理的方法。2．點處理法數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第11頁!1.4圖像數字化技術1.4.1圖像的數學模型1.4.2圖像的采樣1.4.3圖像的量化數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第12頁!為了分析和處理方便，有時需要將表示數字圖像矩陣的元素逐行或逐列串接成一個向量，這個向量是數字圖像的另一種表示形式。下面的過程表示逐行串接：數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第13頁!圖像信號是二維空間的信號，其特點是：它是一個以平面上的點作為獨立變量的函數。例如，黑白與灰度圖像是用二維平面情況下的濃淡變化函數來表示的，通常記為，它表示一幅圖像在水平和垂直兩個方向上的光照強度的變化。圖像在二維空域里進行空間采樣時，常用的辦法是對進行均勻采樣，取得各點的亮度值，構成一個離散函數，如圖1-4所示。

數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第14頁!如果是彩色圖像，則是以三基色（RGB）的明亮度作為分量的二維矢量函數來表示，即相應的離散值為數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第15頁!數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第16頁!數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第17頁!1.5數字圖像處理技術的發(fā)展方向1．提高處理精度與速度2．圖像處理的硬件技術3．新理論與新算法4．圖像處理與通信技術結合5．圖像處理領域的標準化6．應用領域不斷開拓數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第18頁!1.6.1圖像的基本統計分析量1．圖像的信息量數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第19頁!圖像灰度眾數是指圖像中出現次數最大的灰度值。4．圖像灰度中值圖像灰度中值是指數字圖像全部灰度級中處于中間的值，當灰度級數為偶數時，則取中間的兩個灰度值的平均值。3．圖像灰度眾數數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第20頁!6．圖像灰度值域數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第21頁!1.6.3多維圖像的統計特性1．協方差數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第22頁!2．相關系數數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第23頁!1.7.1MATLAB的特點（1）高質量、強大的數值計算功能。（2）數據分析和科學計算可視化功能。（3）強大的符號計算功能。（4）強大的非線性動態(tài)系統建模和仿真功能。（5）靈活的程序接口功能。（6）文字處理功能。數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第24頁!2．Workspace窗口圖1-7Workspace窗口數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第25頁!4．CurrentDirectory窗口圖1-10SetPath窗口數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第26頁!1.8圖像讀取與顯示1．圖像的讀取函數imread()用來讀取圖像，把圖像數據讀出以后，可以賦給一個變量。2．圖像數據的調用既然圖像數據是存儲在數組中，那么調用圖像數據就變成了操作數組元素。函數imshow()用來顯示圖像。3．圖像的顯示數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第27頁!2．圖像輸入到計算機3．更改CurrentDirectory目錄圖1-16修改后的當前目錄4．打開編輯窗口編寫程序圖1-17在編輯窗口中輸入的源程序數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第28頁!1.2.1圖像及其類型圖像是物體在平面坐標上的直觀再現。圖片（picture）和圖形（graphics）是與圖像密切相關的兩個概念。圖片為“經過合適的光照條件形成一個可見的物體分布”。數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第29頁!物理圖像（physicalimage）所反映的是物體的電磁波輻射能。（3）數學圖像數學圖像（mathematicalimage）指由連續(xù)函數或離散函數生成的抽象圖像。（2）物理圖像數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第30頁!數字圖像處理可以定義為對一個物體的數字表示施加一系列的操作，以得到所期望的結果。其過程表現為一幅圖像變?yōu)榱硪环涍^修改或改進的圖像，是一個由圖像到圖像的過程。而數字圖像分析則是指將一幅圖像轉化為一種非圖像的表示。數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第31頁!（1）噪聲（noise）。噪聲一般是指加性的或乘性的非圖像本源信息，即圖像的污染信息。（2）對比度（contrast）。對比度是指一幅圖像中灰度反差的大小。（3）采樣密度（samplingdensity）。采樣密度是指在圖像上單位長度包含的采樣點數。采樣密度的倒數即像素間距（pixelspacing）。數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第32頁!數字化過程包括掃描、采樣和量化3個步驟。（1）掃描（scanning）。掃描是按照一定的先后順序對一幅圖像進行遍歷的過程。（2）采樣（sampling）。采樣是指遍歷過程中，在圖像的每個像素位置上測量其灰度值，即亮度值。（3）量化（quantization）。量化是將采樣得到的灰度值通過模數轉換等器件轉換為離散的整數值。數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第33頁!1.2.5用矩陣表示數字圖像數字圖像在計算機中采用二維矩陣表示和存儲。圖1-2數字圖像的矩陣表示數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第34頁!數字圖像處理方法大致可分為兩大類，即空域處理方法和變換域處理方法。數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第35頁!1.3.2變換域處理法數字圖像處理的變換域處理方法首先是通過傅立葉變換、離散余弦變換、沃爾什變換或是比較新的小波變換等變換算法，將圖像從空間域變換到相應的變換域，得到變換域系數陣列，然后在變換域中對圖像進行處理，處理完成后再將圖像從變換域反變換到空間域，得到處理結果。數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第36頁!1.4.1圖像的數學模型矩陣的元素稱為數字圖像的像素或像元。上述過程可表示如下。代表經過量化后的像素值。數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第37頁!圖1-3用矩陣理論表示數字圖像數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第38頁!圖1-4采樣示意圖數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第39頁!數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第40頁!圖1-5量化示意圖數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第41頁!一般來說，當限定數字圖像的大小時，為了得到質量較好的圖像，可采用如下原則：● 對緩變的圖像，應細量化，粗采樣，以避免假輪廓。● 對細節(jié)豐富的圖像，應細采樣，粗量化，以避免模糊（混疊）。數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第42頁!1.6圖像的統計特征1.6.1圖像的基本統計分析量1.6.2數字圖像的直方圖1.6.3多維圖像的統計特性數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第43頁!2．圖像灰度平均值數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第44頁!5．圖像灰度方差數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第45頁!1.6.2數字圖像的直方圖數字圖像處理中也常常應用灰度直方圖表示圖像的有關特征信息。灰度直方圖是指圖像中所有灰度值出現的次數或頻率。數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第46頁!數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第47頁!1.7MATLAB簡介1.7.1MATLAB的特點1.7.2MATLAB的界面1.7.3M文件的編輯調試數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第48頁!1.7.2MATLAB的界面1．CommandWindow窗口圖1-6CommandWindow窗口數字圖像的相關論述共53頁，您現在瀏覽的是第49頁!3．CommandHistory窗口圖1-8調用CommandHistory窗口中的命令數字圖像的相關論述