圖像處理介紹與應(yīng)用實例

第一頁，共四十五頁，2022年，8月28日參考書

R.C.Gonzalez,DigitalImageProcessing(數(shù)字圖像處理阮秋琦譯)K.R.Castleman,DigitalImageProcessing

（數(shù)字圖像處理，朱志剛等譯）阮秋琦，數(shù)字圖像處理學(xué)第二頁，共四十五頁，2022年，8月28日主要內(nèi)容數(shù)字圖像處理的概念圖像處理的起源圖像處理技術(shù)分類數(shù)字圖像處理系統(tǒng)組成數(shù)字圖像處理主要內(nèi)容數(shù)字圖像處理應(yīng)用數(shù)字圖像處理發(fā)展方向第三頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念人類獲取信息的重要來源：視覺60%；聽覺20%；其他20%人類視覺的延伸——X射線—可見光—紅外—微波；聲成像第四頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念什么是圖像？第五頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念照片第六頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念圖、畫二維條碼第七頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念數(shù)學(xué)函數(shù)（分形）圖第八頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念數(shù)學(xué)函數(shù)（仿真）圖第九頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念紅外圖像(美國攻打阿富汗)CT圖像(肺與皮膚)不可見圖像第十頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念數(shù)字圖像是指由被稱作像素的小塊區(qū)域組成的二維矩陣。將物理圖像行列劃分后，每個小塊區(qū)域稱為像素（pixel）。每個像素包括兩個屬性：位置和亮度（或色彩）。對灰度圖像而言，每個像素的亮度用一個數(shù)值（即灰度值）來表示，通常數(shù)值范圍在0到255之間，即可用一個字節(jié)來表示，0表示黑、255表示白，而其它表示灰度級別。什么是數(shù)字圖像第十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念第十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念

數(shù)字圖像的特點信息量大 （計算量大，實時性難度大）冗余性（象素間相關(guān)性大—圖像壓縮的前提）頻帶寬視覺效果的主觀性大第十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理的概念由于數(shù)字圖像處理是多學(xué)科交叉領(lǐng)域，因此充斥著相互矛盾和不準確的定義。數(shù)字圖像處理：是指將一幅圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环鶊D像。數(shù)字圖像分析：是指將一幅圖像轉(zhuǎn)換為一種非圖像的表示。但數(shù)字圖像處理通常又包括數(shù)字圖像分析。計算機圖形學(xué)：用計算機將由概念或數(shù)學(xué)描述所表示的物體圖像（非實物）進行處理和顯示的過程。如機械圖、建筑圖等，動畫、虛擬現(xiàn)實等（可視化）。計算機視覺：基于圖像的測量技術(shù)；用計算機技術(shù)發(fā)展能夠理解自然景物的視覺系統(tǒng)。（輸出是參數(shù)或者描述）數(shù)字圖像處理術(shù)語第十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日圖像處理的起源最早應(yīng)用于20世紀20年代，報紙業(yè)

1921年電報打印機采用特殊字符在編碼紙帶打印。輸出設(shè)備從專用到通用再到專用。1922年兩次穿越大西洋，穿孔紙得到圖像檢測誤差。圖像通信系統(tǒng)信源編碼和信道編碼。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級灰度到15級灰度?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)、移動通信再次歷經(jīng)這個過程。第十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日圖像處理的起源數(shù)字圖像處理作為一門學(xué)科追溯到60年代，1964年美國噴氣推進實驗室利用計算機對“徘徊者7號”太空船送回的四千多張月球照片進行了處理。美國航天器傳送的第一張月球照片，1964年7月31日在光線影響月球表面17分鐘攝取的圖像。第十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日圖像處理的起源60年代末，數(shù)字圖象處理形成一個比較完整的理論與技術(shù)體系，從而構(gòu)成了一門獨立的技術(shù)

70年代，CT的發(fā)明，血球自動分類儀的商業(yè)化CT發(fā)明獲得1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎。X射線1901年物理學(xué)獎。

70年代以來迅猛發(fā)展。廣泛應(yīng)用于太空探索，遙感應(yīng)用，生物醫(yī)學(xué)工程工業(yè)應(yīng)用，軍事應(yīng)用等方面。第十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日圖像處理技術(shù)分類模擬圖像處理：光學(xué)、電信號處理，包括光學(xué)透鏡處理、照相、廣播電視等優(yōu)點—處理速度快，一般是實時處理缺點—精度低，抗干擾性差，靈活性差，沒有對圖像的理解能力和非線性處理能力，不易保存數(shù)字圖像處理：采用數(shù)字計算機對數(shù)字化形式的圖像進行處理優(yōu)點—精度高，處理內(nèi)容豐富，處理手段靈活缺點—計算量大，速度慢，且保持靜止第十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日圖像處理技術(shù)分類數(shù)字圖像處理功能分類

將一幅圖像變?yōu)榱硪环?jīng)過加工的圖像，是圖像到圖像的過程。（面向人）將一幅圖像轉(zhuǎn)化為一種非圖像的表示，如一個決策等。（面向機器）第十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理系統(tǒng)組成

數(shù)字圖像處理系統(tǒng)由圖像數(shù)字化設(shè)備、圖像處理計算機和圖像輸出設(shè)備組成。圖像數(shù)字化設(shè)備：掃描儀、數(shù)碼相機、攝象機與圖像采集卡等圖像處理計算機：PC、工作站等（通常將存儲設(shè)備也包括在內(nèi)）圖像輸出設(shè)備：打印機、繪圖儀等第二十頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理系統(tǒng)組成圖像傳感器特殊圖像處理硬件計算機大規(guī)模存儲圖像顯示圖像處理軟件硬拷貝問題域網(wǎng)絡(luò)第二十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理內(nèi)容圖像增強—去除干擾；突出主要特征；提高圖像對比度。包括平滑（去噪）與銳化技術(shù)圖像復(fù)原—將降質(zhì)圖像（畸變、模糊）恢復(fù)到原真實圖像（逆問題，需要降質(zhì)模型）圖像壓縮編碼—（圖像傳輸與存儲需要）圖像分析—包括特征提取、圖像分割、圖像描述、圖像理解（模式識別）圖像重建—由多幅二維圖像恢復(fù)物體的三維結(jié)構(gòu)圖像變換（數(shù)學(xué)方法）

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離散付氏變換、余弦變換、沃爾什（哈達瑪）變換、K-L變換、小波變換等第二十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用航天及遙感月球圖像火星圖像第二十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用颶風(fēng)的多光譜圖像西藏東南山區(qū)雷達圖像第二十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用美洲的紅外線圖像第二十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用工業(yè)檢測電路板；封裝丸劑；瓶裝液體；塑料中氣泡；谷物；目鏡攙雜物第二十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用網(wǎng)裂龜裂公路損害檢測第二十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用醫(yī)療診斷胸部X射線成像血管造影圖像頭部CT圖像第二十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用超聲波成像的例子不同角度的胎兒成像甲狀腺；受損肌肉層第二十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用多器官偽彩顯示三維彩色CT技術(shù)第三十頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用（觀察角度變化）第三十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用生物個體特征識別人臉臉部熱量圖指紋——幾種常見的生物個體特征第三十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用手形手部血管分布

虹膜視網(wǎng)膜

簽名

聲音第三十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用軍事偵察、高精度制導(dǎo)（夜視紅外傳感；智能火炮/圖像制導(dǎo)視頻跟蹤；毫米波成像）第三十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用視頻跟蹤示例監(jiān)視目標計算機攝像頭云臺第三十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用通訊（圖像壓縮編碼；可視電話）其它

數(shù)字水印技術(shù)—指在數(shù)字化的數(shù)據(jù)內(nèi)容中嵌入不明顯的記號。被嵌入的記號通常是不可見或不可察的，但是通過一些計算操作可以被檢測或者被提取。水印與源數(shù)據(jù)（如圖象、音頻、視頻數(shù)據(jù)）緊密結(jié)合并隱藏其中，成為源數(shù)據(jù)不可分離的一部分，并可以經(jīng)歷一些不破壞源數(shù)據(jù)使用價值或商用價值的操作而保存下來。第三十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用原始圖像加入水印后的圖像水印第三十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用基于內(nèi)容的圖像檢索——在海量圖像（視頻）數(shù)據(jù)庫中，僅根據(jù)樣本圖像的內(nèi)容，完成查詢和檢索。樣本圖像第三十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用系統(tǒng)界面示例第三十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用基于視頻的車輛檢測——利用道路監(jiān)視用的視頻設(shè)備，獲得當前時候通過某個監(jiān)視路段的車輛情況（車流量、車型及跟蹤）。背景提取第四十頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用判斷當前幀目標物的點和非目標物的點對非目標物的點進行更新背景更新第四十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用

背景差

車輛預(yù)提取

車輛陰影部分車輛提取結(jié)果車輛提取第四十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用對目標物進行貼標簽車輛標識第四十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日數(shù)字圖像處理應(yīng)用車輛跟蹤進入?yún)^(qū)跟蹤區(qū)檢測