數(shù)字圖像處理 第一章緒論

數(shù)字圖像處理教學(xué)建議:本章教學(xué)安排2學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)本課程的先修知識包括：線性代數(shù)：矩陣的表示與運(yùn)算數(shù)字信號處理微機(jī)原理軟件技術(shù)基礎(chǔ)工程光學(xué)、光度學(xué)、色度學(xué)等。ClicktoeditMastertitlestyleClicktoeditMastersubtitlestyle第一章緒論數(shù)字圖像處理目的數(shù)字圖像處理內(nèi)容數(shù)字圖像處理應(yīng)用內(nèi)容提要:數(shù)字圖像處理的目的與任務(wù)數(shù)字圖像處理的發(fā)展基本的圖像處理系統(tǒng)圖像各種形式的表示3.重點(diǎn)了解圖像處理的目的和任務(wù)圖像及數(shù)字圖像的概念基本的圖像處理系統(tǒng)數(shù)字圖像的表示MATLAB圖像處理工具箱的初步使用以及DSP與圖像應(yīng)用。第一章緒論一、研究背景：當(dāng)今時(shí)代是信息化時(shí)代，而信息的數(shù)字化也越來越為研究人員所重視。地球數(shù)字化帶來的任務(wù)，一方面要求處理對象的數(shù)字化，一方面要求處理時(shí)的直觀性。因此給我們帶來了許多的研究課題和研究方向。二、圖像處理的目的、任務(wù)與特點(diǎn)二-1

圖像處理的目的（1）提高圖像的視覺質(zhì)量，以提供人眼主觀滿意或較滿意的效果。（2）提取圖像中目標(biāo)的某些特征，便于計(jì)算機(jī)分析或機(jī)器人識別。（3）為了存儲和傳輸龐大的圖像和視頻信息，常常對這類數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的壓縮。（4）信息的可視化。（5）信息安全的需要。二-2、圖像處理的任務(wù)圖像處理的主要任務(wù)：圖像獲取與數(shù)字化圖像增強(qiáng)圖像恢復(fù)圖像重建圖像變換圖像編碼與壓縮圖像分割等等二-3、數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)1．具有數(shù)字信號處理技術(shù)共有的特點(diǎn)。如：（1）處理精度高。（2）重現(xiàn)性能好：數(shù)字圖像處理與模擬圖像處理的根本不同在于，它不會因圖像的存儲、傳輸或復(fù)制等一系列變換操作而導(dǎo)致圖像質(zhì)量的退化。只要圖像在數(shù)字化時(shí)準(zhǔn)確地表現(xiàn)了原稿，則數(shù)字圖像處理過程始終能保持圖像的再現(xiàn)。（3）靈活性高：數(shù)字圖像處理不僅能完成線性運(yùn)算，而且能實(shí)現(xiàn)非線性處理，即凡是可以用數(shù)學(xué)公式或邏輯關(guān)系來表達(dá)的一切運(yùn)算均可用數(shù)字圖像處理實(shí)現(xiàn)。2．?dāng)?shù)字圖像處理后的圖像可能是供人觀察和評價(jià)的，也可能作為機(jī)器視覺的預(yù)處理結(jié)果。3．?dāng)?shù)字圖像處理技術(shù)的適用面寬。原始模擬圖像可以來自多種信息源，它們可以是可見光圖像，也可以是不可見的波譜圖像、超聲波圖像或紅外圖像等。4．?dāng)?shù)字圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng)（涉及通信、計(jì)算機(jī)、電子、電視、數(shù)學(xué)、物理等等）。5、圖像信息理論與通信理論密切相關(guān)：通信研究的是一維時(shí)間信息、時(shí)間域和頻率域的問題；圖像研究的是二維空間信息、空間域和空間頻率域之間的關(guān)系。6、數(shù)字圖像處理與模擬方式處理圖像相比，也有一些不足之處，如：（1）數(shù)字圖像處理的信息大多是二維或二維以上的多維信息，數(shù)據(jù)量巨大。如一幅256×256低分辨率黑白圖像，要求約64kbit的數(shù)據(jù)量；對高分辨率彩色512×512圖像，則要求768kbit數(shù)據(jù)量；如果要處理30幀/秒的電視圖像序列，則每秒要求500kbit～22.5Mbit數(shù)據(jù)量。因此對計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度、存儲容量等要求較高。（2）數(shù)字圖像信號占用的頻帶較寬。如電視圖像的帶寬約5.6MHz，而語音帶寬僅為4kHz左右。所以在成像、傳輸、處理、存儲、顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)上，技術(shù)難度較大，成本亦高，這就對頻帶壓縮技術(shù)提出了更高的要求。（3）處理費(fèi)時(shí)。1.什么是圖像

圖像是泛指照片、動(dòng)畫等等形成視覺景象的事物?！皥D”是物體投射或反射光的分布，“像”是人的視覺系統(tǒng)對圖的接受在大腦中形成的印象或反映。是客觀和主觀的結(jié)合。

圖象與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的圖形的區(qū)別是：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是從建立數(shù)學(xué)模型到生成圖形，而圖象通常是指從外界產(chǎn)生的圖形。圖像的分類：（1）按灰度分類：二值圖像和多灰度圖像（2）按彩色分類：單色圖像和彩色圖像（3）按運(yùn)動(dòng)分類：靜態(tài)圖像和動(dòng)態(tài)圖像（4）按時(shí)空分類：二維圖像和三維圖像三、數(shù)字圖像處理的概念可見圖像（visibleimage）是指視覺系統(tǒng)可以直接看見的圖像。（1）可見圖像圖像的基本類型三-

2圖像及其類型

物理圖像（physicalimage）所反映的是物體的電磁波輻射能。（3）數(shù)學(xué)圖像

數(shù)學(xué)圖像（mathematicalimage）指由連續(xù)函數(shù)或離散函數(shù)生成的抽象圖像。（2）物理圖像不同波段的圖像1、宇宙射線圖像2、X射線圖像3、紫外線圖像4、可見光圖像5、紅外線圖像6、無線電波圖像7、交流電波圖像

不同光照圖像不同類型的圖像1、3-D圖像 6、深度圖像

2、彩色圖像 7、紋理圖像 3、多光譜圖像 8、投影重建圖像4、立體圖像 9、合成圖像5、序列圖像彩色圖像及其三個(gè)分量圖三-3圖像的文件格式BMP文件格式：不經(jīng)過壓縮直接按位存盤的文件格式，稱為位圖（bitmap）擴(kuò)展名為.bmp。GIF文件格式：GIF（graphicInterchangeFormat）是由CompuServe公司設(shè)計(jì)和開發(fā)的文件存儲格式，用于存儲圖形，也可以用來存儲256色圖像。擴(kuò)展名為.gif。TIFF文件格式：TIFF（TaggedImageFileFormat）是相對經(jīng)典、功能很強(qiáng)的圖像文件存儲格式，擴(kuò)展名為tif或tiff。JPEG文件格式：由（國際）聯(lián)合圖像專家組（JointPhotographicExpertsGroup）提出的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)文件格式，是面向常規(guī)彩色圖像及其它靜止圖像的一種壓縮標(biāo)準(zhǔn)。擴(kuò)展名為.jpg或.jpeg。DICOM文件格式：DICOM(DigitalImagingandCommunicationsin

Medicine)

是醫(yī)學(xué)圖像文件存儲格式，為各類醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的存檔、傳輸和共享而起草和頒布的。DICOM格式支持幾乎所有的醫(yī)學(xué)數(shù)字成像設(shè)備，例如CT、MR、DR、超聲、內(nèi)窺鏡、電子顯微鏡等，成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)圖像存儲傳輸技術(shù)和醫(yī)學(xué)影像學(xué)的主要組成部分。DICOM文件的常見擴(kuò)展名為.DCM。三-3圖像的文件格式三、數(shù)字圖像處理的概念?1模擬圖像（連續(xù)圖像）：自然界中的圖像都是連續(xù)的，在采用數(shù)字化表示和存儲處理之前，圖像都是連續(xù)的，此時(shí)稱為模擬圖像或連續(xù)圖像。2數(shù)字圖像：由模擬圖像數(shù)字化或離散化得到的

(a)原圖

(b)將原圖放大4倍

圖1.1自然景物圖像

圖1.2像素

圖像的數(shù)字化包括兩個(gè)主要步驟：采樣和量化圖像和像素一幅圖像可分解為許多個(gè)單元。每個(gè)基本單元叫做圖像元素，簡稱像素（pixel）。三維圖象的象素又叫做體素(voxel)。圖像和像素?cái)?shù)字圖像處理中，一幅圖像一般可以用一個(gè)2-D函數(shù)f(x,y)來表示（計(jì)算機(jī)中為一個(gè)2-D數(shù)組）。

數(shù)字圖像是指由被稱作象素的小塊區(qū)域組成的二維矩陣。將物理圖象行列劃分后，每個(gè)小塊區(qū)域稱為像素（pictureelement，簡稱pixel）–每個(gè)像素包括兩個(gè)屬性：位置和灰度。在數(shù)字圖像領(lǐng)域，將圖像看成是許多大小相同、形狀一致的像素組成。對于單色即灰度圖像而言，每個(gè)象素的亮度用一個(gè)數(shù)值來表示，通常數(shù)值范圍在0到255之間，即可用一個(gè)字節(jié)來表示，0表示黑、255表示白，而其它表示灰度級別。物理圖象及對應(yīng)的數(shù)字圖象物理圖像19643灰度像素?cái)?shù)字圖像采樣列采樣行圖片像素行間隔采樣列間隔灰階黑灰白0128255圖像處理的基礎(chǔ)知識

模擬圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像2.為什么需要數(shù)字圖像普通圖象包含的信息量巨大，需要使用計(jì)算機(jī)對圖象進(jìn)行處理。因此，需要把普通圖象轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)字圖象。現(xiàn)在的數(shù)碼相機(jī)可以直接地把視覺圖象變成數(shù)字圖象。數(shù)字圖象類似于光柵圖形，由有限行和有限列組成。每個(gè)基本單元叫做一個(gè)象素(pixel)。1.2數(shù)字圖像處理術(shù)語數(shù)字圖像處理：

數(shù)字圖像處理（DigitalImageProcessing）又稱為計(jì)算機(jī)圖像處理，它是指將圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并利用計(jì)算機(jī)對其進(jìn)行處理的過程。數(shù)字圖像處理是一個(gè)由圖像到圖像的過程，將一幅圖像變?yōu)榱硪环?jīng)過修改的圖像。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)：

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)(ComputerGraphics，簡稱CG)是一種使用數(shù)學(xué)算法將二維或三維圖形轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)顯示器的柵格形式的科學(xué)。簡單地說，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的主要研究內(nèi)容就是研究如何在計(jì)算機(jī)中表示圖形、以及利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形的計(jì)算、處理和顯示的相關(guān)原理與算法。計(jì)算機(jī)視覺：

使計(jì)算機(jī)能夠觀察和理解自然景物的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)視覺實(shí)際上就是圖像處理加圖像識別，要求采用十分復(fù)雜的處理技術(shù)，需要設(shè)計(jì)高速的專用硬件。

數(shù)字信號處理圖像處理研究對象一維數(shù)字信號二維數(shù)字信號研究內(nèi)容數(shù)字濾波器、數(shù)字正交變換、數(shù)字編碼等圖像濾波器、圖像正交變換、圖像編碼等數(shù)字信號處理與圖像處理是緊密相關(guān)學(xué)科計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖像處理研究對象圖形圖像研究內(nèi)容圖形生成、透視、消隱圖像處理、圖像分割、圖像分析過程由數(shù)學(xué)公式生成仿真圖形或圖像由原始圖像處理出分析結(jié)果計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖像處理是逆過程

在更廣泛的意義上，數(shù)字圖像涵蓋任何用計(jì)算機(jī)來操作與圖像有關(guān)數(shù)據(jù)的技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺，以及數(shù)字圖像處理和分析。數(shù)字化：將一幅圖像從原來的形式轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式的處理過程。掃描：對一幅圖像內(nèi)的給定位置尋址。在掃描過程中被尋址的最小單元是圖像元素，即像素，對攝影圖像的數(shù)字化就是對膠片上一個(gè)個(gè)小斑點(diǎn)的順序掃描。采樣：在一幅圖像的每個(gè)像素位置上測量灰度值。量化：將測量的灰度值用一個(gè)整數(shù)表示。1.2數(shù)字圖像處理術(shù)語

一幅圖像可以看作是物體輻射能量的空間分布，這個(gè)分布是空間坐標(biāo)、時(shí)間和波長的函數(shù)，即

式中，（x,y,z）是空間坐標(biāo)；是波長；t是時(shí)間；I是圖像強(qiáng)度。這樣的表達(dá)式代表這是一幅活動(dòng)的、彩色的、立體圖像。一幅二維靜態(tài)單色平面圖像可以用如下二維強(qiáng)度函數(shù)（也稱為亮度函數(shù)）表示，即三、圖像的表示

三、數(shù)字圖像的表示方法yx對連續(xù)圖像f（x，y）進(jìn)行數(shù)字化空間上，圖像抽樣幅度上，灰度級量化

x方向，抽樣M行

y方向，每行抽樣N點(diǎn)整個(gè)圖像共抽樣M×N個(gè)像素點(diǎn)一般取M=N=2n=64，128，256，512，1024，2048

三、數(shù)字圖像的表示方法數(shù)字圖像常用矩陣來表示：x=0,1,???,N-1y=0,1,???,N-1f(i,j)=0~255，（灰度級為256，設(shè)灰度量化為8bit）四、

數(shù)字圖像處理的三個(gè)層次

圖像工程三個(gè)層次圖像處理圖像分析圖像理解像素目標(biāo)符號操作對象大小數(shù)據(jù)量低層中層高層語義抽象程度低高

數(shù)字圖像處理的三個(gè)層次1.圖像處理：對圖像進(jìn)行各種加工，以改善圖像的視覺效果；強(qiáng)調(diào)圖像之間進(jìn)行的變換；圖像處理是一個(gè)從圖像到圖像的過程。

從計(jì)算機(jī)處理的角度可以由高到低將數(shù)字圖像分為三個(gè)層次。這三個(gè)層次覆蓋了圖像處理的所有應(yīng)用領(lǐng)域。2.圖像分析：對圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行提取和分割，獲得目標(biāo)的客觀信息（特點(diǎn)或性質(zhì)），建立對圖像的描述。以觀察者為中心研究客觀世界；圖像分析是一個(gè)從圖像到數(shù)據(jù)的過程。圖像處理側(cè)重于信號處理方面的研究，比如圖像對比度的調(diào)節(jié)、圖像編碼、去噪以及各種濾波的研究。但是圖像分析更側(cè)重點(diǎn)在于研究圖像的內(nèi)容，包括但不局限于使用圖像處理的各種技術(shù)，它更傾向于對圖像內(nèi)容的分析、解釋和識別。3.圖像理解：研究圖像中各目標(biāo)的性質(zhì)和它們之間的相互聯(lián)系；得出對圖像內(nèi)容含義的理解及原來客觀場景的解釋；以客觀世界為中心，借助知識、經(jīng)驗(yàn)來推理、認(rèn)識客觀世界，屬于高層操作（符號運(yùn)算）?？梢姡瑘D像處理、圖像分析和圖像理解是處在三個(gè)抽象程度和數(shù)據(jù)量各有特點(diǎn)的不同層次上。圖像處理是比較低層的操作，它主要在圖像像素級上進(jìn)行處理，處理的數(shù)據(jù)量非常大。圖像分析則進(jìn)入了中層，分割和特征提取把原來以像素描述的圖像轉(zhuǎn)變成比較簡潔的非圖像形式的描述。圖像理解主要是高層操作，基本上是對從描述抽象出來的符號進(jìn)行運(yùn)算，其處理過程和方法與人類的思維推理有許多類似之處。根據(jù)本課程的任務(wù)和目標(biāo)，本書重點(diǎn)放在圖像處理上，并學(xué)習(xí)圖像分析的基本理論和方法。數(shù)字圖像處理內(nèi)容底層圖像處理技術(shù)中層圖像處理技術(shù)高層圖像處理技術(shù)紋理RGBYIQHSV傅立葉描述子矩不變量形狀因子結(jié)構(gòu)方法統(tǒng)計(jì)方法面積圓度偏心度主軸方向共生矩陣模型頻譜分析句法分析顏色形狀底層的圖像處理包括增強(qiáng)，復(fù)原，編碼，壓縮等；數(shù)字圖像處理內(nèi)容底層圖像處理技術(shù)中層圖像處理技術(shù)高層圖像處理技術(shù)人臉識別人臉識別的算法人臉識別的應(yīng)用人臉特征點(diǎn)整幅人臉模板匹配神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用門禁系統(tǒng)視頻監(jiān)控?cái)?shù)碼相機(jī)中層的圖像分析包括預(yù)處理（增強(qiáng)，復(fù)原等），分割，特征提取，圖像分類；數(shù)字圖像處理內(nèi)容底層圖像處理技術(shù)中層圖像處理技術(shù)高層圖像處理技術(shù)視頻事件的提出是針對底層特征和視頻對象的，但是視頻事件的分析又建立在底層特征和視頻對象分析之上的“不正常”的事件定義“用戶感興趣”的事件定義事件挖掘事件檢索足球視頻分析事件是用戶感興趣的具有一定上下文線索并符合特定領(lǐng)域知識模型的高層語義時(shí)空實(shí)體高層的圖像理解包括預(yù)處理，圖像描述，圖像分析，圖像理解。

圖像工程與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系和區(qū)別圖像工程是一門交叉學(xué)科研究方法上，與數(shù)學(xué)、物理學(xué)（光學(xué)）、生理學(xué)、心理學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)相互借鑒；研究范圍上，與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、模式識別、計(jì)算機(jī)視覺相互交叉。圖像工程與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系和區(qū)別數(shù)字圖像處理應(yīng)用圖像增強(qiáng)與恢復(fù)基于圖像的生物特征識別基于內(nèi)容的圖像檢索圖像序列分析計(jì)算機(jī)視覺五、數(shù)字圖像的處理方法數(shù)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?？沼蚍ㄊ侵冈诳臻g域直接對數(shù)字圖像進(jìn)行處理，把圖像看作關(guān)于（x,y）坐標(biāo)位置的像素的集合，直接對二維函數(shù)的集合進(jìn)行相應(yīng)的處理。

空域處理法主要有以下兩大類。空域處理法鄰域處理法是對圖像像素的某一鄰域進(jìn)行處理的方法。鄰域處理法—梯度運(yùn)算，平滑算子運(yùn)算和卷積運(yùn)算等。1．鄰域處理法點(diǎn)處理法是指對圖像像素逐一處理的方法點(diǎn)處理法——灰度處理，面積、周長、體積運(yùn)算等。2．點(diǎn)處理法變換域處理法

數(shù)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(yīng)的變換域，得到變換域系數(shù)陣列，然后在變換域中對圖像進(jìn)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(jié)果。

六、數(shù)字圖像處理的起源上世紀(jì)20年代，紐約－倫敦海底電纜傳輸數(shù)字化的新聞圖片。傳遞時(shí)間從一個(gè)多星期減少到3個(gè)小時(shí)歷史1921年電報(bào)打印機(jī)采用特殊字符在編碼紙帶打印。輸出設(shè)備從通用在到專用1922年兩次穿越大西洋，穿孔紙帶得到的圖像1929年從倫敦到紐約15級色調(diào)通過電纜傳遞照片。從早期5個(gè)灰度到15灰度?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信再次歷經(jīng)這個(gè)過程。

六、數(shù)字圖像處理的起源

數(shù)字圖像處理的歷史與數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展密切相關(guān)，它必須依靠數(shù)字計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)存儲、顯示和傳輸?shù)认嚓P(guān)技術(shù)的發(fā)展。五十年代中期在計(jì)算機(jī)和太空計(jì)劃的推動(dòng)下開始這項(xiàng)技術(shù)的研究。重要標(biāo)志是1964年美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）正式使用數(shù)字計(jì)算機(jī)對“徘徊者7號”太空船送回的四千多張?jiān)虑蛘掌M(jìn)行了處理。圖像處理的發(fā)展簡史數(shù)字圖像處理首次成功地應(yīng)用在1964年美國宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（NASAJPL）對“徘徊者7號”探測器發(fā)來的幾千張?jiān)虑蛘掌M(jìn)行幾何校正、灰度變換、去除噪聲等處理考慮了太陽位置和月球環(huán)境的影響用計(jì)算機(jī)繪制了月球表面的照片。

六、數(shù)字圖像處理的起源進(jìn)行太空應(yīng)用的同時(shí)，數(shù)字圖像處理技術(shù)在20世紀(jì)60年代末和70年代初開始用于醫(yī)學(xué)圖像、地球遙感監(jiān)測和天文學(xué)等領(lǐng)域。在今天引領(lǐng)著圖像處理某些最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。倫琴因發(fā)現(xiàn)X射線獲得首屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，獲1901年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

Bloch和Purcell因發(fā)現(xiàn)NMR（核磁共振）現(xiàn)象獲得1952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。1975年GodfreyN.Hounsfield和AllanM.Cormack發(fā)明了計(jì)算機(jī)斷層技術(shù)（CT），獲1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。發(fā)明MRI（磁共振成像）中Fourier重建方法的Ernst獲得1991年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。Lauterbur和Mansfield因發(fā)明MRI方法獲得2003年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。

五、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用實(shí)例數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域多種多樣。最主要的圖像源是電磁能譜，其他主要的來源包括聲波、超聲波和電子（用于電子顯微鏡）?，F(xiàn)狀1.5.1伽馬射線成像伽馬射線成像的主要用途包括醫(yī)學(xué)和天文觀測。1.5.2X射線成像

X射線在醫(yī)學(xué)診斷上的應(yīng)用（a）X光片（b）血管照相術(shù)（c）頭部CAT切片圖像X射線是最早用于成像的電磁輻射源之一1.5.2X射線成像

X射線在工業(yè)和天文學(xué)上的應(yīng)用（a）電路板（b）天鵝座星環(huán)

1.5.3紫外波段成像紫外光的應(yīng)用多種多樣。平板印刷技術(shù)工業(yè)檢測顯微鏡方法激光生物圖像天文觀測普通谷物被“真菌”感染的谷物天鵝星座環(huán)

1.5.4可見光及紅外波段成像這一波段的應(yīng)用最為廣泛

電視和多媒體光顯微鏡涉及的范圍從藥物到材料特性的檢測（a）紫杉酚（b）膽固醇（c）微處理器

（d）鎳氫化物薄片（e）音頻CD的表面（f）有機(jī)超導(dǎo)1.5.4可見光及紅外波段成像遙感美國華盛頓區(qū)域的衛(wèi)星遙感圖像1.5.4可見光及紅外波段成像

天文天氣觀測與預(yù)報(bào)是衛(wèi)星多光譜圖像的主要應(yīng)用領(lǐng)域1.5.4可見光及紅外波段成像工業(yè)檢測可見光譜中主要成像領(lǐng)域是生產(chǎn)產(chǎn)品的自動(dòng)視覺檢測1.5.4可見光及紅外波段成像拇指指紋圖像識別指紋識別、人臉識別車牌號碼的識別紅外圖象

紅外圖象1.5.5微波波段成像雷達(dá)在雷達(dá)圖像中，看到的只是反射到雷達(dá)天線的微波能量航天器拍攝的西藏東南山區(qū)雷達(dá)圖像1.5.6無線電波成像無線電波段成像主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)和天文學(xué)在醫(yī)學(xué)中，無線電波用于磁共振成像（MRI)1.5.7其他圖像模式應(yīng)用的實(shí)例超聲波成像系統(tǒng)（應(yīng)用醫(yī)學(xué)如婦產(chǎn)科）

超聲波圖像產(chǎn)生的步驟：1.超聲波系統(tǒng)向身體傳輸高頻（1～5MHz）聲脈沖。2.聲波傳入體內(nèi)并碰撞組織間的邊緣，聲波的一部分返回到探頭，一部分繼續(xù)傳播直到另一邊界并被反射回來。3.反射波被探頭收集起來并傳給計(jì)算機(jī)。4.計(jì)算機(jī)根據(jù)聲波在組織中的傳播速度和每個(gè)回波返回的時(shí)間計(jì)算從探頭到組織或者器官邊界的距離。5.系統(tǒng)在屏幕上顯示回波的距離和亮度形成的二維圖像。超聲圖象

電子顯微鏡成像過熱損壞的鎢絲（250倍）損壞的IC電路（2500倍）

現(xiàn)狀

七十年代以來迅猛發(fā)展。?1：主觀需求：人類從外界獲取得信息60～70％通過眼睛的圖象信息。?2：計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和通信手段的發(fā)展提供客觀可能；以FFT為代表的數(shù)字信號處理算法和現(xiàn)代信號處理方法的精確性，靈活性與通用性。?3：數(shù)學(xué)化的特點(diǎn)是該學(xué)科成熟的一個(gè)標(biāo)志。“一種科學(xué)只有在成功地運(yùn)用數(shù)學(xué)時(shí)，才算真正達(dá)到了完美的地步”(分析，代數(shù)，幾何）?總之：是一門在理論研究和應(yīng)用開發(fā)兩方面獲得極大統(tǒng)一的學(xué)科。

發(fā)展趨勢

1：結(jié)合網(wǎng)絡(luò)和Internet技術(shù)需求而發(fā)展起來的新技術(shù)，比如網(wǎng)上圖像、視頻的傳輸、點(diǎn)播和新的瀏覽、查詢手段。

2：高級圖像處理技術(shù)，結(jié)合最新的數(shù)學(xué)進(jìn)展，諸如小波、分形、形態(tài)學(xué)等技術(shù)。

3：智能化，圖象自動(dòng)分析、識別與理解。

七、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)概要基本的圖像處理系統(tǒng)圖像處理系統(tǒng)包括圖像處理硬件和圖像處理軟件。圖像處理硬件微機(jī)圖像處理硬件系統(tǒng)主要由圖像輸入設(shè)備、圖像運(yùn)算處理設(shè)備（微計(jì)算機(jī)）、圖像存儲器、圖像輸出設(shè)備等組成。軟件系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)、控制軟件及應(yīng)用軟件等。

數(shù)字圖象處理系統(tǒng)簡介

數(shù)字圖象處理系統(tǒng)由圖象數(shù)字化設(shè)備、圖象處理計(jì)算機(jī)和圖象輸出設(shè)備組成。掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、攝象機(jī)與圖象采集卡等PC、工作站等打印機(jī)、繪圖儀等基本的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)如下：輸入及數(shù)字化設(shè)備?攝象機(jī)?鼓式掃描器?平臺式光密度計(jì)?視頻卡?掃描儀?數(shù)碼相機(jī)?DV顯示及記錄設(shè)備?圖象顯示器?鼓式掃描器?圖象拷貝機(jī)?繪圖儀?激光打印機(jī)?噴墨打印機(jī)

圖象記錄介質(zhì)

紙膠片照片縮微膠片幻燈片錄象帶磁盤光盤電影數(shù)字圖像處理系統(tǒng)完整結(jié)構(gòu)圖基于DSP的高速圖像處理卡結(jié)構(gòu)圖

八、數(shù)字圖像處理的主要研究內(nèi)容1.圖像變換傅立葉變換沃爾什變換離散余弦變換小波變換……采用各種圖像變換方法對圖像進(jìn)行間接處理。有利于減少計(jì)算量并進(jìn)一步獲得更有效的處理。

八、數(shù)字圖像處理的主要研究內(nèi)容2.圖像壓縮編碼圖像壓縮編碼技術(shù)可以減少描述圖像的數(shù)據(jù)量，以便節(jié)約圖像存儲的空間，減少圖像的傳輸和處理時(shí)間。圖像壓縮有無損壓縮和有損壓縮兩種方式，編碼是壓縮技術(shù)中最重要的方法，在圖像處理技術(shù)中是發(fā)展最早和應(yīng)用最成熟的技術(shù)。主要方法：熵編碼，預(yù)測編碼，變換編碼，二值圖像編碼、分形編碼……

八、數(shù)字圖像處理的主要研究內(nèi)容3.圖像的增強(qiáng)和復(fù)原圖像增強(qiáng)和復(fù)原的目的是為了改善圖像的視覺效果，如去除圖像噪聲，提高圖像的清晰度等。圖像增強(qiáng)不考慮圖像降質(zhì)的原因，突出圖像中感興趣的部分。圖像復(fù)原要求對圖像降質(zhì)的原因有所了解，根據(jù)圖像降質(zhì)過程建立“退化模型”，然后采用濾波的方法重建或恢復(fù)原來的圖像。主要方法：灰度修正、平滑、幾何校正、圖像銳化、濾波增強(qiáng)、維納濾波……圖像增強(qiáng)1.2.2數(shù)字圖像處理的主要研究內(nèi)容圖像復(fù)原1.2.2數(shù)字圖像處理的主要研究內(nèi)容

八、數(shù)字圖像處理的主要研究內(nèi)容4.