遙感數(shù)字解譯課件和實(shí)驗(yàn)報(bào)告第一章緒論_第1頁
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文檔簡介

《遙感數(shù)字圖像處理》

主講麻金繼教授第一章緒論講解內(nèi)容

1.課程性質(zhì)、教學(xué)計(jì)劃和要求簡介;

2.數(shù)字圖像處理的基本概念、主要內(nèi)容、系統(tǒng)組成、特點(diǎn)及其應(yīng)用;

3.遙感遙感數(shù)字圖像獲取方式和儲存格式目的

1.要求學(xué)生了解數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容及相關(guān)知識,熟悉數(shù)字圖像處理與其他學(xué)科的關(guān)系;

2.重點(diǎn)掌握遙感數(shù)字圖像處理的基本概念、系統(tǒng)組成、特點(diǎn)及應(yīng)用。百聞不如一見Onepictureisworthmorethantenthousandwords. Anonymous第一章緒論1.1遙感數(shù)字圖像1.1.1圖像的概念

圖像是對客觀存在的物體的一種相似性的、生動的寫真或描述。物體圖像數(shù)學(xué)函數(shù)不可見的物理圖像可見的圖像光圖像照片、圖與畫1.1.2圖像的類別可見光成像和不可見光成像

400nm700nm紫外光紅外光546.1nm435.8nm780nm單波段、多波段和超波段圖像彩色與非彩色圖像光與色三種典型地物的波譜反射特性消色體與有色體模擬圖像和數(shù)字圖像

1)模擬圖像模擬圖像可用連續(xù)函數(shù)來描述。

其特點(diǎn):光照位置和光照強(qiáng)度均為連續(xù)變化的。2)數(shù)字圖像可用矩陣或數(shù)組來描述像素或像元的屬性:空間位置和灰度。1.攝影成像2.掃描成像3.雷達(dá)成像1.1.3遙感圖像的獲取方式1.1.4遙感圖像的數(shù)字化

圖像數(shù)字化是將一幅畫面(模擬圖像)轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能處理的形式——數(shù)字圖像的過程。

模擬圖像

數(shù)字圖像正方形點(diǎn)陣

具體來說,就是把一幅圖畫分割成如圖上圖所示的一個個小區(qū)域(像元或像素),并將各小區(qū)域灰度用整數(shù)來表示,形成一幅點(diǎn)陣式的數(shù)字圖像。它包括采樣和量化兩個過程。像素的位置和灰度就是像素的屬性。1.采樣

將空間上連續(xù)的圖像變換成離散點(diǎn)的操作稱為采樣。采樣間隔和采樣孔徑的大小是兩個很重要的參數(shù)。

當(dāng)對圖像進(jìn)行實(shí)際的抽樣時,怎樣選擇各抽樣點(diǎn)的間隔是個非常重要的問題。關(guān)于這一點(diǎn),圖像包含何種程度的細(xì)微的濃淡變化,取決于希望忠實(shí)反映圖像的程度。

不同形狀的采樣孔徑2.量化

經(jīng)采樣圖像被分割成空間上離散的像素,但其灰度是連續(xù)的,還不能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。將像素灰度轉(zhuǎn)換成離散的整數(shù)值的過程叫量化。

表示像素明暗程度的整數(shù)稱為像素的灰度級(或灰度值或灰度)。

一幅數(shù)字圖像中不同灰度級的個數(shù)稱為灰度級數(shù),用G表示。

采樣方式:有縫、無縫和重迭

一般來說,,g就是表示存儲圖像像素灰度值所需的比特位數(shù)。若一幅數(shù)字圖像的量化灰度級數(shù)G=256=28級,灰度取值范圍一般是0~255的整數(shù),由于用8bit就能表示灰度圖像像素的灰度值,因此常稱8bit量化。從視覺效果來看,采用大于或等于6比特位量化的灰度圖像,視覺上就能令人滿意。

一幅大小為M×N、灰度級數(shù)為G的圖像所需的存儲空間,即圖像的數(shù)據(jù)量,大小為

M×N×g(bit)

灰度級數(shù)就代表一幅數(shù)字圖像的層次。圖像數(shù)據(jù)的實(shí)際層次越多視覺效果就越好。

數(shù)字圖像根據(jù)灰度級數(shù)的差異可分為:黑白圖像、灰度圖像和彩色圖像。黑白圖像

圖像的每個像素只能是黑或白,沒有中間的過渡,故又稱為二值圖像。二值圖像的像素值為0或1。例如灰度圖像灰度圖像是指灰度級數(shù)大于2的圖像。但它不包含彩色信息。彩色圖像

彩色圖像是指每個像素由R、G、B分量構(gòu)成的圖像,其中R、B、G是由不同的灰度級來描述。

3.量化參數(shù)與數(shù)字化圖像間的關(guān)系

數(shù)字化方式可分為均勻采樣、量化和非均勻采樣、量化。所謂“均勻”,指的是采樣、量化為等間隔方式。圖像數(shù)字化一般采用均勻采樣和均勻量化方式。非均勻采樣是根據(jù)圖象細(xì)節(jié)的豐富程度改變采樣間距。細(xì)節(jié)豐富的地方,采樣間距小,否則間距大。非均勻量化是對圖像層次少的區(qū)域采用間隔大量化,而對圖像層次豐富的區(qū)域采用間隔小量化。采用非均勻采樣與量化,均會使問題復(fù)雜化,因此很少采用。圖像的質(zhì)量1.平均亮度

2.對比度是指一幅圖象中灰度反差的大小。

對比度=最大亮度/最小亮度3.清晰度由圖像邊緣灰度變化的速度來描述。4.分解力或分辨率

一般來說,采樣間隔越大,所得圖像像素?cái)?shù)越少,空間分辨率低,質(zhì)量差,嚴(yán)重時出現(xiàn)像素呈塊狀的國際棋盤效應(yīng);采樣間隔越小,所得圖像像素?cái)?shù)越多,空間分辨率高,圖像質(zhì)量好,但數(shù)據(jù)量大。

量化等級越多,所得圖像層次越豐富,灰度分辨率高,圖像質(zhì)量好,但數(shù)據(jù)量大;

量化等級越少,圖像層次欠豐富,灰度分辨率低,會出現(xiàn)假輪廓現(xiàn)象,圖像質(zhì)量變差,但數(shù)據(jù)量小。但在極少數(shù)情況下對固定圖像大小時,減少灰度級能改善質(zhì)量,產(chǎn)生這種情況的最可能原因是減少灰度級一般會增加圖像的對比度。例如對細(xì)節(jié)比較豐富的圖像數(shù)字化。

1.1.5遙感圖像的基本特點(diǎn)與類型1.遙感圖像的基本特點(diǎn)(1)便于處理與分析;(2)圖像信息不易丟失;(3)圖像抽象性強(qiáng);(4)圖像保存方便。2.遙感圖像的類型(1)按灰度值(2)按波段數(shù)量3.遙感圖像的分辨率遙感圖像的分辨率成像波段范圍內(nèi),光譜疏密度。圖像像素代表地面面積的大小。波段中代表地物反射電磁波強(qiáng)度。對同一地點(diǎn)進(jìn)行采樣的時間間隔。分辨地表熱輻射的最小差異能力。1BSQ格式(bandsequential)各波段的二維影像數(shù)據(jù)按波段順序排列。1.1.6遙感圖像的格式2BIL方式(bandinterleavedbyline)對每一行中代表一個波段的光譜值進(jìn)行排列,然后按波段順序排列該行,最后對各行進(jìn)行重復(fù)。3BIP方式(bandinterleavedbypixel)在一行中,每個像元按光譜波段次序進(jìn)行排列,然后對該行的全部像元進(jìn)行這種波段次序排列,最后對各行進(jìn)行重復(fù)。1.2.1遙感圖像處理

模擬圖像處理數(shù)字圖像處理1.2遙感數(shù)字圖像處理的概念

1.2.2數(shù)字圖像處理的內(nèi)容

它是研究圖像的獲取、傳輸、存儲,變換、顯示、理解與綜合利用的一門嶄新學(xué)科。根據(jù)抽象程度不同可分為三個層次:狹義圖像處理、圖像分析和圖像理解。如圖所示。

圖像分析圖像理解狹義處理高低抽象程度高層低層中層語義數(shù)據(jù)量操作對象小大符號象素目標(biāo)具體而言,數(shù)字圖像處理的內(nèi)容包括:?

圖像的數(shù)字化

?圖像變換圖像變換目的在于:處理問題簡化、有利于特征提取、加強(qiáng)對圖像信息的理解。圖像變換算法很多,重點(diǎn)學(xué)習(xí)傅立葉變換的算法、性質(zhì)和應(yīng)用。

如何由一幅模擬圖像獲取一幅滿足需求的數(shù)字圖像,使圖像便于計(jì)算機(jī)處理、分析。?圖像增強(qiáng)

?圖像的恢復(fù)與重建

介紹各種增強(qiáng)方法及其應(yīng)用。增強(qiáng)圖像的有用信息,消弱噪聲的干擾。

把退化、模糊了的圖像復(fù)原.包括圖像輻射校正和幾何校正等內(nèi)容。由斷層掃描重建二、三維圖像。?圖像編碼簡化圖像的表示,壓縮圖像的數(shù)據(jù),便于存儲和傳輸。

256K21k?

圖像分割圖像分割是指將一幅圖像劃分為互不重疊的區(qū)域的處理。重點(diǎn)介紹圖像分割的方法及其應(yīng)用。?二值圖像處理與形狀分析介紹二值圖像的幾何概念、二值圖像連接成分的各種變形算法和二值圖像特征提取與分析的各種方法。檢測或去掉小成分骨架提取邊界提取?紋理分析

主要介紹影像紋理的概念、特征提取與分析的一些方法與應(yīng)用。?圖像識別對圖像中的不同對象進(jìn)行分類、描述和解譯。1.2.3遙感數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)?精度高對于一幅圖像而言,數(shù)字化時不管是用4比特、8比特還是其它比特表示,只需改變計(jì)算機(jī)中程序的參數(shù),處理方法不變。所以從原理上講不管對多高精度的數(shù)字圖像進(jìn)行處理都是可能的。而在模擬圖像處理中,要想使精度提高一個數(shù)量級,就必須對裝置進(jìn)行大幅度改進(jìn)。?再現(xiàn)性好不管是什么數(shù)字圖像,均用數(shù)組或數(shù)組集合表示。在傳送和復(fù)制圖像時,只在計(jì)算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行處理,這樣數(shù)據(jù)就不會丟失或遭破壞,保持了完好的再現(xiàn)性。而在模擬圖像處理過程中,就會因?yàn)楦鞣N干擾因素而無法保持圖像的再現(xiàn)性。?通用性、靈活性強(qiáng)對可見圖像和不可見光圖像(如X光圖像、熱紅外圖像和超聲波圖像等),盡管這些圖像生成體系中的設(shè)備規(guī)模和精度各不相同,但當(dāng)把這些圖像數(shù)字化后,對于計(jì)算機(jī)來說,都可同樣進(jìn)行處理,這就是數(shù)字處理圖像的通用性。另外,改變處理圖像的計(jì)算機(jī)程序,可對圖像進(jìn)行各種各樣的處理,如上下滾動、漫游、拼接、合成、變換、放大、縮小和各種邏輯運(yùn)算等,所以靈活性很高。

1.2.4數(shù)字圖像處理的發(fā)展及應(yīng)用一、發(fā)展過程早期的計(jì)算機(jī)滿足不了圖像處理的要求,沒有IP。60年代,F(xiàn)FT算法的提出,使得圖像處理的某些計(jì)算得以實(shí)現(xiàn),美國在64年用計(jì)算機(jī)輔助繪制出了月球表面的地圖。

1964年美國JPL實(shí)驗(yàn)室處理衛(wèi)星發(fā)射回來的月球表面的照片,用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像復(fù)原,以改善圖像的質(zhì)量;——圖像復(fù)原的研究和發(fā)展。圖像處理最先應(yīng)用于空間探索圖像處理最先應(yīng)用于空間探索70年代,IP(InterruptPriority)有了較大的發(fā)展,1976年出版了第一本圖像處理的專著。

70年代處理地球衛(wèi)星獲取的遙感圖片,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;--圖像增強(qiáng)和圖像識別的研究和發(fā)展??臻g探索地球資源勘探遙感圖片氣象預(yù)報(bào)氣象云圖氣象預(yù)報(bào)

80年代隨著高速計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路的發(fā)展,使圖象處理技術(shù)更趨成熟,得到了廣泛應(yīng)用。從2D圖像發(fā)展到3D圖像處理,計(jì)算機(jī)繪畫

計(jì)算機(jī)合成圖像

計(jì)算機(jī)合成圖像

廣告設(shè)計(jì)

90年代,以多媒體技術(shù)為代表,IP的應(yīng)用涉及到人類生活的各個方面。

圖像壓縮和多媒體技術(shù)的突破和發(fā)展;文本圖像的分析和理解,文字的識別取得重大的進(jìn)展;全球通訊技術(shù)的蓬勃發(fā)展,使圖像通訊和傳輸?shù)膹V泛應(yīng)用,各數(shù)字圖像處理技術(shù)取得廣泛的開拓性的發(fā)展,進(jìn)入成熟應(yīng)用階段。21世紀(jì),IP將改變?nèi)藗兊纳罘绞健赢?/p>

網(wǎng)頁設(shè)計(jì)網(wǎng)頁設(shè)計(jì)二、應(yīng)用航天航空生物醫(yī)學(xué)工程通訊領(lǐng)域工業(yè)軍事公安文化藝術(shù)……應(yīng)用1:航空航天登月、火星照片處理飛機(jī)遙感、衛(wèi)星遙感氣象預(yù)報(bào)阿波羅登月遙感:農(nóng)、林等資源的調(diào)查,農(nóng)作物長勢監(jiān)測,自然災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)報(bào),地勢、地貌測繪以及地質(zhì)構(gòu)造解譯、找礦,環(huán)境污染檢測等等。遙感:農(nóng)、林等資源的調(diào)查,農(nóng)作物長勢監(jiān)測,自然災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)報(bào),地勢、地貌測繪以及地質(zhì)構(gòu)造解譯、找礦,環(huán)境污染檢測等等。

RSApplicationinMonitoringtheChangesofLanduse(1)RSApplicationinMonitoringtheChangesofLanduse(2)1998年長江(枝城-岳陽)洪澇災(zāi)害監(jiān)測氣象預(yù)報(bào):獲取氣象云圖進(jìn)行測繪、判讀等。應(yīng)用2:生物醫(yī)學(xué)工程CT、MRI(核磁共振)、B超顯微圖像:紅細(xì)胞、白細(xì)胞、染色體的分析X光、心電圖……生物醫(yī)學(xué)生物醫(yī)學(xué)生物醫(yī)學(xué)生物醫(yī)學(xué)

MRI應(yīng)用3:通訊領(lǐng)域多媒體通訊:數(shù)字電視、高清析度電視(HDTV)、多媒體信息處理,可視電話、會議電視等。電話、電視、計(jì)算機(jī)三網(wǎng)合一……獨(dú)特的ExactTime和AutoBalance技術(shù)語音圖像唇形同步超凡卓越的音頻視頻表現(xiàn)只需350毫秒Hi…Hello…應(yīng)用4:工業(yè)印刷電路板機(jī)器人視覺零件檢測郵政信件的自動檢測……應(yīng)用5:軍事公安導(dǎo)彈制導(dǎo)偵察照片的處理指紋識別、人臉識別……軍事應(yīng)用目標(biāo)跟蹤應(yīng)用6:文化藝術(shù)電視畫面的數(shù)字編輯動畫制作游戲紡織工藝品設(shè)計(jì)發(fā)型設(shè)計(jì)文物資料圖片的修復(fù)……Wallpaper娛樂1.3遙感數(shù)字圖像處理系統(tǒng)

數(shù)字圖像處理系統(tǒng)由硬件和軟件組成。采集顯示存儲通信主機(jī)圖像處理軟件

獲取數(shù)字圖像的設(shè)備即采集裝置。掃描儀數(shù)碼照相機(jī)數(shù)碼攝像機(jī)

1.3.1圖像采集模塊

采集裝置都包括下面兩個部件:光敏感器件模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置1.3.2圖像顯示模塊圖像顯示的主要形式:軟拷貝形式硬拷貝形式

常用硬盤、軟盤、U盤、活動硬盤、光盤、磁帶等

在海量圖像存儲備份系統(tǒng)中,采用磁盤陣列、磁帶庫、光盤塔等存儲設(shè)備。1.3.3圖像存儲模塊1.3.4圖像通信模塊圖像通信就是把圖像傳送到遠(yuǎn)方終端。按傳輸圖像種類分為靜止圖像通信,如電報(bào)、傳真和圖文電視等活動圖像通信,如電視、可視電話等。1.3.5主機(jī)以微機(jī)或工作站為主,配以圖像卡和外設(shè)構(gòu)成微型圖像處理系統(tǒng)采用大型機(jī)1.3.6圖像處理軟件由系統(tǒng)管理、圖像數(shù)據(jù)管理和圖像處理模塊三部分組成。1.4遙感數(shù)字圖像處理的發(fā)展與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系

1.4.1遙感數(shù)字圖像處理的發(fā)展1.發(fā)展時期:1960——19702.成熟時期:20世紀(jì)80年代3.應(yīng)用時期:20世紀(jì)90年代1.4.2與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系

它與模式識別、物理學(xué)、地學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺等學(xué)科既相互聯(lián)系又相互區(qū)別。圖像理解描述狹義處理計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖像理解客觀世界圖像(人)計(jì)算機(jī)視覺圖像符號

新技術(shù)新工具新理論模式識別圖像分析(轉(zhuǎn)換)1.5數(shù)字圖像處理的目的和主要內(nèi)容

1.數(shù)字圖像處理的目的

通常,對圖像進(jìn)行加工和分析主要目的如下:(1)提高圖像的視感質(zhì)量,以達(dá)到賞心悅目的目的。去除圖像中的噪聲,改變圖像的亮度、顏色,增強(qiáng)圖像中的某些成份、抑制某些成份,對圖像進(jìn)行幾何變換等,從而改善圖像的質(zhì)量,以達(dá)到真實(shí)、或清晰、或色彩豐富等效果。

(2)提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息,以便于分析。例如,常用作模式識別、計(jì)算機(jī)視覺的預(yù)處理等。這些特征包括很多方面,如頻域特性、灰度/顏色特性、邊界/區(qū)域特性、紋理特性、形狀/拓?fù)涮匦砸约瓣P(guān)系結(jié)構(gòu)等。(3)對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、編碼和壓縮,以便于圖像的存儲和傳輸。2.數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容無論圖像處理是何種目的,都要通過計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、加工和輸出,因此數(shù)字圖像處理研究的內(nèi)容主要有以下7個過程。

1)圖像獲取、表示和表現(xiàn)(ImageAcquisition,RepresentationandPresentation)即將模擬圖像信號轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)所能接受的數(shù)字形式,以及將數(shù)字圖像顯示和表現(xiàn)出來(如打?。_@一過程主要包括攝取圖像、光電轉(zhuǎn)換及數(shù)字化等幾個步驟。

2)圖像復(fù)原(ImageRestoration)

當(dāng)造成圖像退化(圖像品質(zhì)下降)的原因已知時,復(fù)原技術(shù)可以對圖像進(jìn)行校正。圖像復(fù)原最關(guān)鍵的是對每種退化都需要有一個合理的模型。例如,掌握了聚焦不良成像系統(tǒng)的物理特性,便可建立復(fù)原模型,而且對獲取圖像的特定光學(xué)系統(tǒng)的直接測量也是可能的。退化模型和特定數(shù)據(jù)一起描述了圖像的退化,因此,復(fù)原技術(shù)是基于模型和數(shù)據(jù)的圖像恢復(fù),其目的是消除退化的影響,從而產(chǎn)生一個等價于理想成像系統(tǒng)所獲得的圖像。圖像復(fù)原圖像復(fù)原圖像復(fù)原3)圖像增強(qiáng)(ImageEnhancement)圖像增強(qiáng)是對圖像質(zhì)量一般意義上的改善。當(dāng)無法知道圖像退化有關(guān)的定量信息時,可以使用圖像增強(qiáng)技術(shù)較為主觀地改善圖像的質(zhì)量。圖像增強(qiáng)技術(shù)是用于改善圖像視感質(zhì)量所采取的一種方法。因?yàn)樵鰪?qiáng)技術(shù)并非是針對某種退化所采取的方法,所以很難預(yù)測哪一種特定技術(shù)是最好的,只能通過試驗(yàn)和分析誤差來選擇一種合適的方法。有時可能需要徹底改變圖像的視覺效果,以便突出重要特征的可觀察性,使人或計(jì)算機(jī)更易觀察或檢測。在這種情況下,可以把增強(qiáng)理解為增強(qiáng)感興趣特征的可檢測性,而非改善視感質(zhì)量。電視節(jié)目片頭或片尾處的顏色、輪廓等的變換,其目的是得到一種特殊的藝術(shù)效果,增強(qiáng)動感和力度。圖像增強(qiáng)圖像增強(qiáng)

4)圖像分析圖像處理應(yīng)用的目標(biāo)幾乎均涉及到圖像分析,即對圖像中的不同對象進(jìn)行分割、特征提取和表示,從而有利于計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行分類、識別和理解。在工業(yè)產(chǎn)品零件無缺陷且正確裝配檢測中,圖像分析是對圖像中的像素轉(zhuǎn)化成一個“合格”或“不合格"的判定。在有的應(yīng)用中,如醫(yī)學(xué)圖像處理,不僅要檢測出物體(如腫瘤)的存在,而且還要檢查物體的大小。

4.圖像分割(ImageSegmentation)把圖像分成區(qū)域的過程就是圖像分割。圖像中通常包含多個對象,例如,一幅醫(yī)學(xué)圖像中顯示出正常的或有病變的各種器官和組織。圖像處理為達(dá)到識別和理解的目的,幾乎都必須按照一定的規(guī)則將圖像分割成區(qū)域,每個區(qū)域代表被成像的一個物體(或部分)。圖像自動分割是圖像處理中最困難的問題之一。人類視覺系統(tǒng)的優(yōu)越性,使得人類能夠?qū)⑺^察的復(fù)雜場景中的對象分開,并識別出每個物體。但對計(jì)算機(jī)來說,這卻是一個難題。目前,大部分圖像的自動分割還需要人工提供必需的信息來幫助,只有一部分領(lǐng)域(如印刷字符自動識別(OCR)、指紋識別等)開始使用。由于解決和分割有關(guān)的基本問題是特定領(lǐng)域中圖像分析實(shí)用化的關(guān)鍵一步,因此,將各種方法融合在一起并使用知識來提高處理的可靠性和有效性是圖像分割的研究熱點(diǎn)。

6)圖像重建

圖像重建與圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原等不同。圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原的輸入是圖像,處理后輸出的結(jié)果也是圖像,而圖像重建是指從數(shù)據(jù)到圖像的處理,即輸入的是某種數(shù)據(jù),而經(jīng)過處理后得到的結(jié)果是圖像,CT就是圖像重建處理的典型應(yīng)用實(shí)例。目前,圖像重建與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相結(jié)合,把多個二維圖像合成三維圖像,并加以光照模型和各種渲染技術(shù),能生成各種具有強(qiáng)烈真實(shí)感的高質(zhì)量圖像。螺旋錐形束CT(FromG.Wang)

7)圖像壓縮編碼數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量龐大,盡管現(xiàn)在有大容量的存貯器,但仍不能滿足對圖像數(shù)據(jù)(尤其是動態(tài)圖像、高分辨率圖像)處理的需要,因此在實(shí)際應(yīng)用中圖像壓縮是必需的。如果數(shù)據(jù)不壓縮,則在存儲和傳輸中就需要占很大的容量和帶寬,因而增加了成本。圖像壓縮的目的就是壓縮數(shù)據(jù)量。

圖像編碼主要是利用圖像信號的統(tǒng)計(jì)特性及人類視覺的生理學(xué)及心理學(xué)特性,對圖像信號進(jìn)行高效編碼,即研究數(shù)據(jù)壓縮技術(shù),目的是在保證圖像質(zhì)量的前提下壓縮數(shù)據(jù),便于存儲和傳輸,以解決數(shù)據(jù)量大的矛盾。圖像編碼的目的:①減少數(shù)據(jù)存儲量;②降低數(shù)據(jù)率以減少傳輸帶寬;③壓縮信息量,便于特征提取,為后續(xù)識別作準(zhǔn)備。

從編碼技術(shù)發(fā)展來看,Kunt提出第一代、第二代編碼的概念。第一代編碼是以去除冗余為基礎(chǔ)的編碼方法,如PCM、DPCM、ΔM、亞取樣編碼法、DFT、DCT、W-H變換編碼法以及以此為基礎(chǔ)的混合編碼法。第二代編碼法多為20世紀(jì)80年代以后提出的,如金字塔編碼法、Fractal編碼法、小波變換編碼法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的編碼法、模型基編碼法等。這些編碼方法有如下特點(diǎn):①充分考慮人的視覺特性;②恰當(dāng)?shù)乜紤]對圖像信號的分解與表述;③采用圖像的合成與識別方案壓縮數(shù)據(jù)。壓縮倍數(shù)10.26,壓縮倍數(shù)98.70,返回二數(shù)字圖像處理的發(fā)展方向

(1)在進(jìn)一步提高精度的同時著重解決處理速度問題。如在航天遙感、氣象云圖處理方面,巨大的數(shù)據(jù)量和處理速度仍然是主要矛盾之一。(2)加強(qiáng)軟件研究、開發(fā)新的處理方法,特別要注意移植和借鑒其他學(xué)科的技術(shù)和研究成果,創(chuàng)造新的處理方法。(3)加強(qiáng)邊緣學(xué)科的研究工作,促進(jìn)圖像處理技術(shù)的發(fā)展。如人的視覺特性、心理學(xué)特性等的研究,如果有所突破,將對圖像處理技術(shù)的發(fā)展起到極大的促進(jìn)作用。

(4)加強(qiáng)理論研究,逐步完善圖像處理學(xué)科的理論體系。(5)圖像處理領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化。圖像的信息量大、數(shù)據(jù)量大,因而圖像信息的建庫、檢索和交流是一個重要的問題。目前的情況是:軟件、硬件種類繁多,交流和使用極為不便,成為資源共享的嚴(yán)重障礙。應(yīng)建立圖像信息庫,統(tǒng)一存放格式,建立標(biāo)準(zhǔn)子程序,統(tǒng)一檢索方法。

圖像處理技術(shù)未來發(fā)展大致可歸納為:(1)圖像處理的發(fā)展將圍繞HDTV(高清晰度電視)的研制,開展實(shí)時圖像處理的理論及技術(shù)研究,向著高速、高分辨率、立體化、多媒體化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。(2)圖像圖形相結(jié)合,向三維成像或多維成像方向發(fā)展。(3)硬件芯片研究。把圖像處理的眾多功能固化在芯片上,使之更便于應(yīng)用。

(4)新理論與新算法研究。在圖像處理領(lǐng)域,近幾年來,引入了一些新的理論并提出了一些新

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