第十二章 數(shù)字圖像處理及應(yīng)用

第十二章圖像信息處理及機(jī)器視覺《電子信息技術(shù)導(dǎo)論》視覺重要？古語百聞不如一見一目了然眼見為實(shí)，耳聽為虛。。。人類信息的主要傳遞手段視覺，聽覺，味覺，觸覺等視覺占60％以上人機(jī)交互字符、圖形計(jì)算機(jī)接收信息手段單一（鍵盤，鼠標(biāo)）圖像處理重要？兩大應(yīng)用需求對圖像信息的改進(jìn)機(jī)器自動(dòng)理解：使計(jì)算機(jī)具有視覺

圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺的發(fā)展20世紀(jì)20年代：報(bào)紙業(yè)圖像的編碼與重構(gòu)技術(shù)Bartlane電纜圖片傳輸系統(tǒng)：從倫敦到紐約傳送一幅圖片從1周減少到3小時(shí)色調(diào)質(zhì)量和分辨率改善1921年，電報(bào)打印機(jī)，5個(gè)灰度級1922年，穿孔紙帶，5個(gè)灰度級1929年，15級灰度1964年：航天技術(shù)60年代初作為一門學(xué)科，主要目的是改善圖像質(zhì)量，采取的方法有圖像增強(qiáng)和復(fù)原技術(shù)美國JPL（噴氣推進(jìn)）實(shí)驗(yàn)室處理衛(wèi)星發(fā)射回來的月球表面的照片應(yīng)用圖像畸變的校正、灰度變換、去除噪聲20世紀(jì)70年代：遙感衛(wèi)星和醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)和圖像識別

利用遙感圖片，進(jìn)行地質(zhì)資源探測，農(nóng)作物估產(chǎn)，水文氣象監(jiān)測等圖像重構(gòu)

X光斷層圖像重構(gòu)技術(shù)，英國G.N.Hounsfield第一臺腦斷層攝像儀應(yīng)用20世紀(jì)70年代末：人工智能興起，開始計(jì)算機(jī)視覺研究，由2D獲取3D空間信息80年代末到今：多媒體技術(shù)高速計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路的發(fā)展：圖像壓縮和多媒體技術(shù)；文本圖像的分析和理解，文字的識別取得重大的進(jìn)展；圖像通訊和傳輸?shù)鹊膹V泛應(yīng)用一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識圖像和數(shù)字圖像

11.圖像

圖像處理廣泛應(yīng)用在科學(xué)研究、機(jī)器人視覺、宇宙探測和國防科技等方面，成為了信息處理的一個(gè)重要的學(xué)科分支。圖像是人們獲取信息的主要來源。人類主要通過眼睛觀察外部世界，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在人類獲取的信息中，視覺信息約占70%。左邊是嫦娥一號衛(wèi)星傳回的第一幅月面圖像。右邊是第一幅月面圖像的飛行效果圖。第一幅月面圖像就是我們對月球的直觀感受和初步認(rèn)識。一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識繪圖照片視頻圖像電視電影圖像的多種形式一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識圖像是客觀景物（萬事萬物）呈現(xiàn)在人心目中的影象。圖像是物件或事物的一種表示、寫真或臨摹，是一個(gè)生動(dòng)的或圖形化的描述?！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”在大腦中形成的印象或反映。韋氏定義抽象的定義分離定義圖像是客觀世界能量或狀態(tài)以可視化形式在二維平面上的投影圖像的各種定義：能量的定義一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識2.數(shù)字圖像（Image）

把連續(xù)空間的圖像，在坐標(biāo)空間和性質(zhì)空間都進(jìn)行離散化，便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行加工處理，這種離散化的圖像就是數(shù)字圖像。相對于數(shù)字圖像，其它的圖像都認(rèn)為是模擬圖像。數(shù)字圖像是模擬圖像在計(jì)算機(jī)中的表現(xiàn)形式，兩者之間可以轉(zhuǎn)換。例如：模擬圖像數(shù)字圖像數(shù)字圖像模擬圖像掃描儀打印機(jī)一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識數(shù)字圖像與模擬圖像相比，有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：①靈活性方面。對模擬圖像處理，只能進(jìn)行簡單的放大、縮小等，而數(shù)字圖像的處理方式非常精確、靈活,可以進(jìn)行變形、改變亮度、色度、添加濾鏡等效果。②傳輸性方面。模擬圖像以實(shí)物為載體，傳輸相對困難，而數(shù)字圖像以數(shù)字信息為載體，傳輸相對較快。③再現(xiàn)性方面。模擬圖像不易保存，時(shí)間長了會有所變化；而數(shù)字圖像不會因?yàn)楸４妗鬏敾驈?fù)制而產(chǎn)生圖像質(zhì)量上的變化。④觀看性方面。數(shù)字圖像必須借助播放設(shè)備才能觀看。有些模擬圖像需要借助播放設(shè)備才能觀看，如錄像帶、電影片等；有些不需要借助播放設(shè)備就能直接觀看，如課本上的圖像、照片等，能直接觀看。一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識通用數(shù)字圖像處理系統(tǒng)2“嫦娥一號”第一幅月面圖像處理的過程如下：（圖像獲取）（圖像傳輸）1.衛(wèi)星數(shù)字圖像處理過程

一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識2.數(shù)字圖像處理系統(tǒng)

圖像處理系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖

一個(gè)通用的圖像處理系統(tǒng)構(gòu)成，主要分為采集、顯示、存儲、通信、處理和分析5個(gè)模塊。一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識①圖像采集模塊常見的圖像采集的設(shè)備如數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、采集卡、攝像頭、遙感儀、CT機(jī)等。

掃描儀采集卡攝像頭CT機(jī)一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識②圖像顯示模塊常見的圖像顯示的設(shè)備有顯示器（包括CRT和LCD）、打印機(jī)、繪圖儀、顯卡、膠片記錄儀等。打印機(jī)顯卡繪圖儀一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識③圖像存儲模塊常見的圖像存儲的設(shè)備有磁盤、硬軟盤、磁帶、光盤等,還有現(xiàn)在用于數(shù)碼相機(jī)和手機(jī)的存儲卡，包括CF卡、SD卡、MMC卡、TF卡等。圖像數(shù)據(jù)量龐大，除了大容量磁盤外，MO(磁光存儲器)、CD、DVD等光學(xué)存儲裝置以及SAN、NAS等網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)，為存儲海量圖像數(shù)據(jù)提供了極好的支持。

磁帶CF卡NAS/SAN網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識④圖像通信模塊：圖像通信可分為近程的和遠(yuǎn)程的。近程圖像通信是指在不同設(shè)備間交換圖像數(shù)據(jù)，例如u盤與計(jì)算機(jī)之間交換。遠(yuǎn)程圖像通信是指在長距離的圖像系統(tǒng)間傳輸圖像，主要是網(wǎng)絡(luò)上傳輸，網(wǎng)絡(luò)帶寬問題是需要考慮的主要問題。一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識

⑤圖像處理和分析模塊該模塊一般可用算法的形式描述，而大多數(shù)的算法可用軟件實(shí)現(xiàn)，只有在為了提高速度和克服通用計(jì)算機(jī)限制的情況下采用特制的硬件。圖像處理和分析涉及到的技術(shù)包括各種圖像變換、圖像增強(qiáng)技術(shù)、圖像恢復(fù)和重建技術(shù)、圖像編碼技術(shù)、圖像分割技術(shù)、目標(biāo)表達(dá)和描述技術(shù)等。一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識圖像處理和分析模塊包含內(nèi)容圖像恢復(fù)和重建

圖像增強(qiáng)圖像編碼

圖像分割

圖像描述和表達(dá)

圖像變換

將圖像轉(zhuǎn)換為變換域的處理。主要研究如何突出圖像中所感興趣的部分。針對圖像退化原因建立模型，以濾波恢復(fù)或重建圖像。主要用于減少數(shù)據(jù)量，以便存儲和傳輸。提取圖像中有意義的特征，例如邊緣和區(qū)域。是圖像識別和理解的必要前提。一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識①信息量大。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占用的頻帶寬。如電視圖像的帶寬約5.6MHz，而語音帶寬僅為4kHz左右。③相關(guān)性大。就電視畫面而言，同一行中相鄰兩個(gè)像素或相鄰兩行間的像素，其相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.9以上，而相鄰兩幀之間的相關(guān)性比幀內(nèi)相關(guān)性一般來說還要大些。④受人的因素影響較大。影響因素有環(huán)境條件、視覺性能、人的情緒愛好以及知識狀況等。3數(shù)字圖像處理的基本特點(diǎn)一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識數(shù)字圖像處理的發(fā)展歷程1921巴特蘭圖片傳輸系統(tǒng)（5個(gè)灰度級）1922基于光學(xué)還原的技術(shù)1929用15級色調(diào)設(shè)備通過電纜傳送4一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識1960s’于60年代初，數(shù)字圖像處理作為一門學(xué)科形成。首次獲得實(shí)際成功應(yīng)用的是美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）。

1950s’電子計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)展到一定水平，人們開始利用計(jì)算機(jī)來處理圖形和圖像信息。

1970s’自70年代中期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能等研究的迅速發(fā)展，人們已開始研究圖像理解（即計(jì)算機(jī)視覺）至今計(jì)算機(jī)性價(jià)比的不斷提高和通過萬維網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信帶寬的擴(kuò)展，為之創(chuàng)造了前所未有的機(jī)遇。一、圖像信息處理基礎(chǔ)知識遙感和航空測量1遙感：主要用于資源、礦藏勘探、國土規(guī)劃、高速公路選線、災(zāi)害調(diào)查、農(nóng)作物估產(chǎn)、氣象預(yù)報(bào)以及軍事目標(biāo)監(jiān)視等。氣象衛(wèi)星云圖土地變化監(jiān)測圖云南省大理州森林火災(zāi)的遙感圖二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用三維快速血管造影成像頭部CT主要應(yīng)用如X射線層析攝影(CT)、核磁共振(MRI)、超聲成像、血管造影、細(xì)胞和染色體自動(dòng)分類等。這些技術(shù)和設(shè)備大大提高了治療診斷水平，減輕了病人的痛苦。2二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用以下是一個(gè)將圖像處理應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)的例子――CT腦血管醫(yī)學(xué)圖像三維重建。重建的腦血管三維圖像加入對比劑腦血管掃描圖像依次為第1層,第2層,第3層腦血管腦血管邊緣提取依次為第1層,第2層,第3層腦血管二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用圖像通信常見的數(shù)字圖像和數(shù)字視頻設(shè)備如可視電話、會議電視、衛(wèi)星電視、數(shù)字電視、高清晰度電視、VCD、DVD等會議電視終端可視電話衛(wèi)星電視接收器3二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用基于H.323標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程教學(xué)組網(wǎng)圖二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用工業(yè)與交通應(yīng)用該領(lǐng)域的應(yīng)用從70年代起取得了迅速的發(fā)展，主要有產(chǎn)品質(zhì)量檢測、生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制、CAD／CAM等。檢查瓶裝液體容量是否合格智能交通控制4二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用汽車牌照識別系統(tǒng)圖二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用軍事公安軍事目標(biāo)的偵察、制導(dǎo)和警戒系統(tǒng)、自動(dòng)滅火器的控制及反偽裝等等都需要用到圖像處理技術(shù)；公安部門的現(xiàn)場照片、指紋、虹膜、面部、手跡、印章等的處理和辨識也要借助圖像處理。導(dǎo)彈制導(dǎo)指紋門鎖5二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用虹膜識別系統(tǒng)框圖二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用生物識別技術(shù)的重要分支――自動(dòng)指紋識別系統(tǒng)下圖是指紋圖像預(yù)處理各階段的結(jié)果：指紋原始圖像濾波后圖像二值化圖像細(xì)化圖像二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用機(jī)器視覺

機(jī)器視覺主要用于軍事偵察、危險(xiǎn)環(huán)境的自主機(jī)器人，郵政、醫(yī)院和家庭服務(wù)的智能機(jī)器人，裝配線工件識別、定位，太空機(jī)器人的自動(dòng)操作等。

ASIMO踢球ASIMO上樓梯6二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)當(dāng)人們通過虛擬現(xiàn)實(shí)瀏覽、觀賞時(shí)就如身臨其境一般，并且可以選擇任一角度，觀看任一范圍內(nèi)的場景或選擇觀看物體的任一角度。虛擬漫游技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)的重要分支，在建筑、旅游、游戲、航空航天、醫(yī)學(xué)等多種行業(yè)發(fā)展很快。VR的相關(guān)設(shè)備7二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用故宮VR——《紫禁城?天子的宮殿》中的一景

二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用電腦游戲中的建筑場景漫游二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介處理方法：空域方法和頻域方法處理策略：全局處理和局部處理處理對象：灰度圖像增強(qiáng)和彩色圖像增強(qiáng)圖像處理涉及到的技術(shù)包括各種圖像增強(qiáng)技術(shù)、圖像恢復(fù)和重建技術(shù)、圖像分割技術(shù)等。圖像增強(qiáng)分類方法圖像增強(qiáng)：1

1.

空域增強(qiáng)空域增強(qiáng)就是指直接對圖像的像素灰度值做某些運(yùn)算，從而達(dá)到對某些像素的灰度值的改變，以改善圖片視覺效果。①直接灰度變換增強(qiáng)對圖像中的每個(gè)像素按某種運(yùn)算直接進(jìn)行灰度變換Couple原圖像三段式增強(qiáng)效果對數(shù)變換增強(qiáng)效果三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介②

直方圖變換增強(qiáng)直方圖是對圖像中每一個(gè)灰度值統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)的次數(shù)或者頻率后繪制出的圖。對直方圖變換可以實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)。原始圖像及其直方圖直方圖均衡后圖像及其直方圖三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介航拍的城市夜景（紅外成像）直方圖均衡后的效果三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介2.空域?yàn)V波

①圖像平滑

中值濾波去噪效果

空域?yàn)V波就是設(shè)計(jì)一些運(yùn)算模板，將模板和圖像中對應(yīng)的各像素點(diǎn)的灰度值做積分運(yùn)算或微分運(yùn)算，以達(dá)到圖像平滑或銳化的目的。三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介②圖像銳化

拉普拉斯算子圖像銳化增強(qiáng)效果

三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介3.頻域增強(qiáng)頻域增強(qiáng)是指通過在圖像的頻域或變換域進(jìn)行處理后，使圖像得到增強(qiáng)的方法。指紋原圖

頻域增強(qiáng)后的指紋圖像

三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介景物成像過程中凡出現(xiàn)畸變、模糊、失真或混入噪聲，使得所成圖像降質(zhì)，稱之為圖像“退化”。這些質(zhì)量降低的圖像，我們通稱為退化圖像。

圖像復(fù)原1.什么是圖像的退化和圖像復(fù)原

圖像復(fù)原通俗地講，就是圖像退化的逆過程。典型的圖像復(fù)原方法是根據(jù)圖像退化的先驗(yàn)知識建立一個(gè)退化模型，以此模型為基礎(chǔ)，采用濾波等手段進(jìn)行處理，使得復(fù)原后的圖像符合一定的準(zhǔn)則，達(dá)到改善圖像質(zhì)量的目的。2三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介通用的圖像退化模型為：

式中，g(x,y)為退化圖像，f(x,y)為求解的圖像；H[·]是綜合所有退化因素的一個(gè)函數(shù)。n(x,y)為噪聲函數(shù)。圖像復(fù)原就是已知g(x,y)，求f(x,y)的問題（近似過程）。求解逼近過程，由于解不唯一，故方法很多，不同誤差準(zhǔn)則，不同約束條件，得到的解會不同。實(shí)際的復(fù)原過程是設(shè)計(jì)一個(gè)濾波器，使其能從降質(zhì)圖像中計(jì)算得到真實(shí)圖像的估計(jì)值。三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介2.逆濾波復(fù)原方法若F(u,v)和G(u,v)分別表示復(fù)原圖像和退化圖像的傅里葉變換；H(u,v)表示圖像退化函數(shù)，它綜合了所有造成圖像退化的因素，可采用實(shí)測或點(diǎn)沖激函數(shù)測量方法得到。

F(u,v)、G(u,v)和H(u,v)都用矩陣表示。設(shè)H(u,v)已知，忽略噪聲的情況下，復(fù)原圖像F(u,v)為

如果H(u,v)的逆存在，則等式右邊就是一個(gè)逆濾波過程。三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介微裝配準(zhǔn)備對接模糊圖像逆濾波恢復(fù)的圖像三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介3.運(yùn)動(dòng)模糊圖像的復(fù)原當(dāng)成像傳感器與被攝景物之間存在足夠快的相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，所攝取的圖像就會出現(xiàn)“運(yùn)動(dòng)模糊”。運(yùn)動(dòng)模糊圖像的復(fù)原，最為關(guān)鍵的就是運(yùn)動(dòng)速度要估計(jì)得比較準(zhǔn)。為了簡單起見，一般只考慮勻速直線運(yùn)動(dòng)模糊圖像的復(fù)原。運(yùn)動(dòng)模糊圖像的復(fù)原三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介4.圖像灰度校正和幾何畸變校正圖像幾何畸變校正的思路是通過一些已知的參考點(diǎn)，即無失真圖像某些像素點(diǎn)和畸變圖像相應(yīng)像素的坐標(biāo)間對應(yīng)關(guān)系，擬合出上述多項(xiàng)式中的系數(shù)，并作為恢復(fù)其它像素的基礎(chǔ)。幾何失真校正主要包括二個(gè)步驟：

①空間變換，恢復(fù)像素原空間的位置；

②灰度插值，對空間變換后像素賦予原位置的灰度值。三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介①空間變換

幾何空間位置校正示意圖：

將四邊形區(qū)域的4個(gè)頂點(diǎn)作為控制點(diǎn)，根據(jù)4個(gè)已知點(diǎn)建立方程組，由待定系數(shù)法求出未知系數(shù)，由這些系數(shù)即可實(shí)現(xiàn)四邊形內(nèi)所有點(diǎn)的校正。②灰度插值對空間變換后的像素賦予原位置的灰度值。例如雙線性插值等。三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介數(shù)碼相機(jī)中由于光學(xué)鏡頭的生產(chǎn)工藝等原因，拍攝圖像出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的非線性幾何畸變。幾何畸變圖像幾何校正的結(jié)果三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介

圖像重建圖像投影重建是一類特殊的圖像復(fù)原技術(shù)，投影重建是指從一個(gè)物體的多個(gè)（軸向）投影圖來重建目標(biāo)圖像的過程。輸入是一系列圖像，輸出是一幅重建圖。主要有兩類重建圖像的方法：

（1）傅里葉反變換重建技術(shù)（2）

級數(shù)展開重建技術(shù)通常圖像重建的數(shù)學(xué)模型較復(fù)雜，計(jì)算量大，涉及到投影模型、迭代計(jì)算等，在此不作詳細(xì)介紹。3三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介

圖像分割1.圖像分割的含義圖像分割是把圖像分解成構(gòu)成它的部件和對象的過程；達(dá)到有選擇性地定位感興趣對象在圖像中的位置和范圍。因此，圖像分割是指把圖像分成各具特性的區(qū)域，并提取出感興趣目標(biāo)的技術(shù)和過程。分割的特性可以是灰度、顏色、紋理等；目標(biāo)可以是對應(yīng)單個(gè)區(qū)域或者是多個(gè)區(qū)域。4圖像分割的示意圖三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介2.圖像分割的基本分類圖像分割算法基于圖像灰度值的兩個(gè)基本特性：不連續(xù)性和相似性；因此，圖像分割基本上分類為基于邊界的分割方法和基于區(qū)域的分割方法。紅色綠色分割閾值兩種顏色區(qū)域的圖像分割示意圖三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介3.圖像目標(biāo)分割的方法（1）基于邊界的分割方法基于邊界的圖像分割方法有并行邊界技術(shù)和串行邊界技術(shù)兩類，并行邊界技術(shù)是邊緣的檢測和邊界的閉合同時(shí)進(jìn)行；而串行邊界技術(shù)是邊緣檢測和邊界的閉合連接是串行完成的。無論是采用并行邊界技術(shù)還是串行邊界技術(shù)，邊緣檢測都是基于邊界技術(shù)分割方法的第一步，在圖像分割中非常重要。三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介常用的三個(gè)邊緣檢測算子及其檢測結(jié)果：Lena原圖①

Robert算子②

sobel算子③

laplace算子三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介（2）基于區(qū)域的分割方法基于區(qū)域的分割方法也有并行區(qū)域技術(shù)和串行區(qū)域技術(shù)兩類；并行區(qū)域技術(shù)的主要方法是閾值分割法，串行區(qū)域技術(shù)的主要方法是區(qū)域生長法。①閾值分割法閾值分割法,即通過閾值定義圖像中不同目標(biāo)的區(qū)域歸屬,所有大于等于某閾值的像素屬于物體,所有小于該閾值的像素排除在物體之外,這種方法有利于目標(biāo)識別。閾值分割法的關(guān)鍵問題是選取合適的閾值，因此如何搜索得到最優(yōu)分割閾值是閾值分割研究的熱點(diǎn)。三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介530＊500分辨率的灰度級圖像閾值分割后三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介②區(qū)域生長法區(qū)域生長法的基本思想是，逐步將具有相似性質(zhì)的像素集中起來構(gòu)成各個(gè)不同的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)圖像的分割。③分裂合并法分裂合并法與區(qū)域生長法相似的分割方法還有，基本思想是從整幅圖像開始，通過不斷分裂和合并，得到各個(gè)不同性質(zhì)或?qū)傩缘膮^(qū)域。分裂合并法一般常用四叉樹或金字塔式分割技術(shù)來完成。三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介盆腔骨CT原圖提取邊緣區(qū)域生長分割結(jié)果圖像分割應(yīng)用實(shí)例三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介4.圖像分割方法的比較以下分別選用了早晨、中午和傍晚的煙塵圖像，對閾值分割、區(qū)域生長、分裂合并等3種基于區(qū)域的分割方法作一個(gè)比較。

(a)早上煙塵圖像(b)中午煙塵圖像(c)傍晚煙塵圖像3幅原始圖像三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介

(d)(e)(f)閾值分割算法的結(jié)果

(g)(h)(i)區(qū)域生長算法的結(jié)果(j)(k)(l)分裂合并算法的結(jié)果三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介

數(shù)字圖像處理與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系和區(qū)別數(shù)字圖像處理是一門研究圖像理論、技術(shù)和應(yīng)用的交叉學(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)視覺等多個(gè)專業(yè)相互交叉。1.數(shù)字圖像處理與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系數(shù)字圖像處理與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺互相滲透，覆蓋面有很多重合。5三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介2.數(shù)字圖像處理與相關(guān)學(xué)科的區(qū)別（1）與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的區(qū)別計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)生成、處理、存貯、顯示圖形的學(xué)科；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制作(CAD/CAM)，多媒體技術(shù)，圖形用戶界面，科學(xué)計(jì)算可視化等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的數(shù)據(jù)流是從數(shù)據(jù)到圖形，與圖像分析時(shí)的數(shù)據(jù)流方向相反（從圖像到數(shù)據(jù)）。（2）與模式識別的區(qū)別模式識別是利用計(jì)算機(jī)對某些物理現(xiàn)象進(jìn)行分類，在錯(cuò)誤概率最小的條件下，使識別的結(jié)果盡量與事物相符。模式識別在醫(yī)學(xué)、軍事等眾多領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介（3）與計(jì)算機(jī)視覺的區(qū)別

計(jì)算機(jī)視覺是要為計(jì)算機(jī)和機(jī)器人開發(fā)具有與人類水平相當(dāng)?shù)囊曈X能力。在建立計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)時(shí)需要用到圖像處理、模式識別學(xué)科中的有關(guān)技術(shù)，但計(jì)算機(jī)視覺研究的內(nèi)容要比這些學(xué)科更為廣泛。三、數(shù)字圖像處理技術(shù)簡介四圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺的應(yīng)用領(lǐng)域

及面臨問題主要相關(guān)學(xué)科計(jì)算機(jī)圖形學(xué)：原指用圖形、圖表、繪圖等形式表達(dá)數(shù)據(jù)信息的科學(xué)，而計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的就是如何利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來產(chǎn)生這些形式模式識別：試圖把圖像分解成可用符號較抽象地描述的類別計(jì)算機(jī)視覺：主要強(qiáng)調(diào)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)人的視 覺功能，目前的研究內(nèi)容主要與圖像 理解相結(jié)合 1.3.1圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺的應(yīng)用領(lǐng)域圖像增強(qiáng)/恢復(fù)藝術(shù)級效果醫(yī)學(xué)可視化工業(yè)檢驗(yàn)法律執(zhí)行人機(jī)交互

圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺的應(yīng)用領(lǐng)域

及面臨問題舉例：圖像增強(qiáng)DIP技術(shù)最常見的用處是：提高質(zhì)量，消除噪音等等舉例：Hubble望遠(yuǎn)鏡1990年發(fā)射的“哈勃”號太空望遠(yuǎn)

鏡能夠拍攝超遠(yuǎn)距離的物體，但是

由于鏡子出現(xiàn)誤差，拍攝到的圖像

就失去了價(jià)值，而借助于圖像處理

技術(shù)便可以修復(fù)舉例：藝術(shù)效果藝術(shù)效果是指通過特

效或者圖像合成等方法，

使得圖像具有更強(qiáng)的視

覺效果舉例：醫(yī)學(xué)通過MRI（核磁共振）掃描到的犬類心臟切片，我們可以找出其中各種組織的邊界線:灰度圖表示組織密度使用合適的濾波器來增強(qiáng)邊緣取自狗心臟的原始MRI圖像邊緣檢測圖像舉例：GIS地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystems，GIS)，數(shù)字圖像處理技術(shù)廣泛用于：氣象學(xué)地形分類操作衛(wèi)星圖像舉例：GIS(續(xù)…)全球夜間燈光數(shù)據(jù)集可以提供全球人類居住區(qū)的匯總情況不難想象這些數(shù)據(jù)需要進(jìn)行分析和處理舉例：GIS(續(xù)…)遙感圖像：農(nóng)業(yè)普查森林覆蓋計(jì)算水利工程等的客觀估計(jì)計(jì)算森林火災(zāi)監(jiān)護(hù)－－客觀反映火災(zāi)情況、面積舉例：工業(yè)檢驗(yàn)操作人員需要花費(fèi)大量的精力，卻又慢又不可靠；使用機(jī)器代替；工業(yè)可視化系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各類產(chǎn)業(yè)

舉例：印刷電路板檢測印刷電路板檢測(PrintedCircuitBoardinspection,PCB)使用機(jī)器檢測零件是否完整以及焊接是否合格常規(guī)成像和X光成像相結(jié)合舉例：法律執(zhí)行圖像處理技術(shù)被法律執(zhí)行者廣泛采用高速相機(jī)或者