數(shù)字圖像處理第一章緒論課件

數(shù)字圖像處理

(DigitalImageProcessing）主要參考書1、R.C.Gonzalez,R.E.Woods。數(shù)字圖像處理（第二版）。電子工業(yè)出版社，2006。2、R.C.Gonzalez,R.E.Woods,S.L.Eddins。數(shù)字圖像處理（Matlab版）。電子工業(yè)出版社，2006。3、章毓晉。圖像處理與分析。清華大學(xué)出版社，2000。主要學(xué)習(xí)內(nèi)容

第1、2、3、4、5、6、9、10、11、12章。成績評定1、平時成績20分；2、實(shí)驗(yàn)上機(jī)30分；3、期末考試50分。第一章緒論1.1數(shù)字圖像處理及其特點(diǎn)1.2數(shù)字圖像處理的目的和主要內(nèi)容1.3圖像工程與相關(guān)學(xué)科1.4數(shù)字圖像處理系統(tǒng)1.5數(shù)字圖像處理的應(yīng)用1.6數(shù)字圖像處理的發(fā)展動向物體objects圖像images不可見的物理圖像Non-visiblephysicalimage數(shù)學(xué)函數(shù)Mathematicalfunction連續(xù)函數(shù)continuous離散函數(shù)Discrete(digitalimage)可見的圖像Visibleimage光圖像Opticalimage圖片pictures照片photograph圖drawing畫paintingstypesofimages可見圖像：該子集包含了全部人眼可見（可接收到）的圖像，其中不僅包括了客觀存在的光學(xué)圖像，而且也包括了人類用各種不同的方法人工生成的圖像，即照片，圖形與繪畫。不可見物理圖像：各種可測到的（客觀存在的）物理特征量的空間分布所構(gòu)成的一大類圖像。這些物理特征量是多種多樣的，它既包括各種波長的電磁波強(qiáng)度的空間分布不同所構(gòu)成的圖像，也包括如溫度分布、壓力分布、高度分布、人口密度分布等等所構(gòu)成的圖像。可見光學(xué)圖像只是電磁波場圖像中的一個子集。其余各種物理圖像（均是人眼不可見的）構(gòu)成了不可見物理圖像子集。還應(yīng)注意到，同一個空間點(diǎn)，可以具有多個物理特征；因此，同一對象（或物體）可以有多幅圖像。例如彩照（或彩色電視圖像），就是每一點(diǎn)均在紅、綠、藍(lán)三個波段上有不同強(qiáng)度分布的三幅圖像的合成。數(shù)學(xué)圖像：圖像的另一個子集是抽象的數(shù)學(xué)圖像，即用數(shù)學(xué)函數(shù)代表的圖像，它包括了連續(xù)型與離散型（即數(shù)字圖像）兩大類。在所有各類圖像中，只有數(shù)字圖像是可以用數(shù)字計算機(jī)直接處理的圖像。計算機(jī)圖像處理技術(shù)主要研究數(shù)字圖像的處理。3.數(shù)字圖像處理

1）數(shù)字圖像處理

數(shù)字計算機(jī)最擅長的莫過于處理各種數(shù)據(jù)，數(shù)字化后的圖像可以看成是存儲在計算機(jī)中的有序數(shù)據(jù)，當(dāng)然可以通過計算機(jī)對數(shù)字圖像進(jìn)行處理。我們把利用計算機(jī)對圖像進(jìn)行去除噪聲、增強(qiáng)、復(fù)原、分割、提取特征等的理論、方法和技術(shù)稱為數(shù)字圖像處理(DigitalImageProcessing)。一般地，圖像處理是用計算機(jī)和實(shí)時硬件實(shí)現(xiàn)的，因此也稱之為計算機(jī)圖像處理(ComputerImageProcessing)。

在日常生活中，圖像處理已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。例如，電腦人像藝術(shù)，電視中的特殊效果，自動售貨機(jī)鈔票的識別，郵政編碼的自動識別和利用指紋、虹膜、面部等特征的身份識別等。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，很早以前就采用X射線透視、顯微鏡照片等來診斷疾病?，F(xiàn)在，計算機(jī)圖像處理已成為疾病診斷的重要手段，用一般攝影方法不能獲取的身體內(nèi)部的狀況，也能由特殊的圖像處理裝置獲取，最具有代表性的就是X射線CT(ComputedTomograph，計算機(jī)斷層攝像)。1.1.2數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)

數(shù)字圖像處理是利用計算機(jī)的計算，實(shí)現(xiàn)與光學(xué)系統(tǒng)模擬處理相同效果的過程。數(shù)字圖像處理具有如下特點(diǎn)：1）處理精度高，再現(xiàn)性好。利用計算機(jī)進(jìn)行圖像處理，其實(shí)質(zhì)是對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行各種運(yùn)算。由于計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算精度和計算的正確性勿庸置疑；另外，對同一圖像用相同的方法處理多次，也可得到完全相同的效果，具有良好的再現(xiàn)性。2）處理的多樣性。由于圖像處理是通過運(yùn)行程序進(jìn)行的，因此，設(shè)計不同的圖像處理程序，可以實(shí)現(xiàn)各種不同的處理目的。3）圖像數(shù)據(jù)量龐大。圖像中包含有豐富的信息，可以通過圖像處理技術(shù)獲取圖像中包含的有用的信息，但是，數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量巨大。一幅數(shù)字圖像是由圖像矩陣中的像素（Pixel）組成的，通常每個像素用紅、綠、藍(lán)三種顏色表示，每種顏色用8bit表示灰度級。則一幅1024×1024不經(jīng)壓縮的真彩色圖像，數(shù)據(jù)量達(dá)3MB（即1024×1024×8bit×3=24Mb）。X射線照片一般用64～256Kb的數(shù)據(jù)量，一幅遙感圖像為3240×2340×4＝30Mb。如此龐大的數(shù)據(jù)量給存儲、傳輸和處理都帶來巨大的困難。如果精度及分辨率再提高，所需處理時間將大幅度增加。4）處理費(fèi)時。由于圖像數(shù)據(jù)量大，因此處理比較費(fèi)時。特別是處理結(jié)果與中心像素鄰域有關(guān)的處理過程（如第四章介紹的區(qū)處理方法）花費(fèi)時間更多。5）圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng)。數(shù)字圖像處理涉及的技術(shù)領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，如通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、電視技術(shù)等，當(dāng)然，數(shù)學(xué)、物理學(xué)等領(lǐng)域更是數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ)。1.2數(shù)字圖像處理的目的和主要內(nèi)容1.2.1數(shù)字圖像處理的目的一般而言，對圖像進(jìn)行加工和分析主要有如下三方面的目的：1）提高圖像的視感質(zhì)量，以達(dá)到賞心悅目的目的。如去除圖像中的噪聲，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)到或真實(shí)的、或清晰的、或色彩豐富的、或意想不到的藝術(shù)效果。2）提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息，以便于計算機(jī)分析，例如，常用作模式識別、計算機(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。1.2.2數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容

不管圖像處理是何種目的，都需要用計算機(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9個過程。1.圖像獲取、表示和表現(xiàn)

（ImageAcquisition，RepresentationandPresentation）該過程主要是把模擬圖像信號轉(zhuǎn)化為計算機(jī)所能接受的數(shù)字形式，以及把數(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。攝像機(jī)+圖像采集卡、數(shù)碼相機(jī)等。

對象物光攝像單元A/D轉(zhuǎn)換單元計算機(jī)

3.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。

4.圖像重建（ImageReconstruction）

圖像重建與上述的圖像增強(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。復(fù)原圖原圖信噪比：66.02壓縮比:11.83:1

6.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)。7.圖像分析（Imageanalysis）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。8.模式識別(PatternRecognition)模式識別是數(shù)字圖像處理的又一研究領(lǐng)域。當(dāng)今，模式識別方法大致有三種，即：統(tǒng)計識別法；句法結(jié)構(gòu)模式識別法；模糊識別法。9.圖像理解(ImageUnderstanding)圖像理解是由模式識別發(fā)展起來的方法。該處理輸入的是圖像，輸出的是一種描述。這種描述并不僅是單純的用符號作出詳細(xì)的描繪，而且要利用客觀世界的知識使計算機(jī)進(jìn)行聯(lián)想、思考及推論，從而理解圖像所表現(xiàn)的內(nèi)容。圖像理解有時也叫景物理解。在這一領(lǐng)域還有相當(dāng)多的問題需要進(jìn)行深入研圖像分析:主要是對圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行檢測和測量，以獲得它們的客觀信息，從而建立對圖像的描述。如果說圖像處理是一個從圖像到圖像的過程，則圖像分析就是一個從圖像到數(shù)據(jù)的過程。這里的數(shù)據(jù)可以是目標(biāo)特征的測量結(jié)果，或是基于測量的符號表示，它們描述了目標(biāo)的特點(diǎn)和性質(zhì)

圖像理解:其重點(diǎn)是在圖像分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究圖像中各目標(biāo)的性質(zhì)和它們之間的相互聯(lián)系，并得出對圖像內(nèi)容含義的理解以及對原來客觀場景的解釋，從而指導(dǎo)決策。如果說圖像分析主要是以觀察者為中心研究客觀世界，那么圖像理解在一定程度上就是以客觀世界為中心，借助知識、經(jīng)驗(yàn)等來把握整個客觀世界（包括沒有直接觀察到的事物）。

可見，圖像處理、圖像分析和圖像理解是處在三個抽象程度和數(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。1.3.2相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域圖像工程是一門系統(tǒng)地研究各種圖像理論、技術(shù)和應(yīng)用的交叉學(xué)科。從它的研究方法來看，它可以與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、電子學(xué)、計算機(jī)科學(xué)等許多學(xué)科相互借鑒。從它的研究范圍來看，它與模式識別、計算機(jī)視覺、計算機(jī)圖形學(xué)等多個專業(yè)互相交叉。另外，圖像工程的研究進(jìn)展與人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊邏輯等理論和技術(shù)都有密切的聯(lián)系，它的發(fā)展應(yīng)用與醫(yī)學(xué)、遙感、通信、文檔處理和工業(yè)自動化等許多領(lǐng)域也是密不可分的。圖像工程與計算機(jī)圖形學(xué)(ComputerGraphics)、模式識別（PatternRecognition）、計算機(jī)視覺（ComputerVision）等的關(guān)系如圖1[CD*2]3所示。計算機(jī)圖形學(xué)研究的是用計算機(jī)技術(shù)生成圖形的理論、方法和技術(shù)，即由非圖像形式的數(shù)據(jù)描述來生成逼真的圖像。它可以生成現(xiàn)實(shí)世界中已經(jīng)存在的物體的圖形，也可以生成虛構(gòu)物體的圖形，它和圖像分析的對象和輸出結(jié)果正好對調(diào)。圖像模式識別與圖像分析則比較相似，只是前者試圖把圖像分解成可用符號較抽象地描述的類別。計算機(jī)視覺主要強(qiáng)調(diào)用計算機(jī)實(shí)現(xiàn)人的視覺功能，要用到圖像工程三個層次的許多技術(shù)，但目前的研究內(nèi)容主要與圖像理解相結(jié)合。圖1-3圖像工程與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系和區(qū)別圖像圖像（人）符號數(shù)據(jù)計算機(jī)圖形學(xué)圖像理解圖像處理圖像理解（轉(zhuǎn)換）模式識別計算機(jī)視覺新新新理工技論具術(shù)客觀世界圖像分析2

數(shù)字圖像獲取主要工具(攝像機(jī)，數(shù)碼相機(jī)、掃描儀，遙感儀，采集卡等)

1）電視攝像機(jī)（VideoCamera）電視攝像機(jī)是目前使用最廣泛的圖像獲取設(shè)備。電視攝像機(jī)的核心部件是光電轉(zhuǎn)換裝置，也稱為固態(tài)陣。目前大多數(shù)感光基元多為電荷耦合器件CCD（ChargeCoupledDevice），CCD可以將照射在其上的光信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電信號。該設(shè)備小巧、速度快、成本低、靈敏度高，多作為實(shí)時圖像輸入設(shè)備應(yīng)用。但灰度層次較差、非線性失真較大、有黑斑效應(yīng)，在使用中需要校正。目前，CCD攝像機(jī)可達(dá)1920×1035的高分辨率，快門速度可達(dá)10-4s。

2）數(shù)碼照相機(jī)（DigitalCamera）數(shù)碼照相機(jī)也叫數(shù)字相機(jī)，是一種能夠進(jìn)行景物拍攝，并以數(shù)字格式存放拍攝圖像的特殊照相機(jī)。它的核心部件是CCD圖像傳感器，主流機(jī)型分辨率已在400萬像素以上。數(shù)碼照相機(jī)的感光器件也是CCD陣列。CCD可以對亮度進(jìn)行分級，但并不能識別顏色。為此，數(shù)碼照相機(jī)用紅、綠和藍(lán)三個彩色濾鏡，當(dāng)光線從紅、綠、藍(lán)濾鏡中穿過時，就可以得到每種色光的反應(yīng)值，再通過軟件對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而確定每一個像素點(diǎn)的顏色。CCD生成的數(shù)字圖像被傳送到照相機(jī)的一塊內(nèi)部芯片上。該芯片負(fù)責(zé)把圖像轉(zhuǎn)換成相機(jī)內(nèi)部的存儲格式(通常為JPEG格式)。最后，把生成的圖像保存在存儲卡中。數(shù)碼照相機(jī)可通過USB接口與計算機(jī)相連，將拍攝的圖像下載到計算機(jī)中，以便處理或插到文檔／Web頁面中，或用彩色打印機(jī)輸出。

3）掃描儀（Scanner）掃描儀是將各種形式的圖像信息（如圖片、照片、膠片及文稿資料等）輸入計算機(jī)的重要工具，特點(diǎn)是精度和分辨率高。目前，1200DPI（DotPerInch）以上精度的掃描儀很常見。而且掃描儀的成本很低，一臺平板式掃描儀的價格在千元左右。由于掃描儀良好的精度和低廉的價格，已成為當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的圖像數(shù)字化設(shè)備。但用掃描儀獲取圖像信息速度較慢，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時輸入。

4）遙感圖像獲取設(shè)備遙感中常用的圖像獲取設(shè)備有光學(xué)攝影設(shè)備，如攝像機(jī)、多光譜像機(jī)等；紅外攝影設(shè)備，如紅外輻射計、紅外攝像儀、多通道紅外掃描儀、多光譜掃描儀(MSS)微波設(shè)備，如微波輻射計、側(cè)視雷達(dá)、真空孔徑雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)(SAR)。

5）圖像輸入卡（采集卡)通常圖像輸入卡安裝于計算機(jī)主板擴(kuò)展槽中，主要包括圖像存儲器單元、顯示查找表（LUT）單元、CCD攝像頭接口(A/D)、監(jiān)視器接口(D/A)和PC機(jī)總線接口單元。工作過程如下：攝像頭實(shí)時或準(zhǔn)實(shí)時采集圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)A/D變換后將圖像存放在圖像存儲單元的一個或三個通道中，D/A變換電路自動將圖像顯示在監(jiān)視器上。通過主機(jī)發(fā)出指令，將某一幀圖像靜止在存儲通道中，即采集或捕獲一幀圖像，然后可對圖像進(jìn)行處理或存盤。高檔卡還包括卷積濾波、FFT（快速傅立葉變換）等圖像處理專用的快速部件?，F(xiàn)在有的圖像采集卡將圖像和圖形功能合為一體，如北京大恒圖像視覺有限公司開發(fā)的VIDEO-PCI-C真彩色圖像采集卡。該卡基于PCI總線設(shè)計，它將圖像和VGA的圖形功能合為一體，可在計算機(jī)屏幕上實(shí)時顯示彩色活動圖像，其分辨率為768×576。采用半導(dǎo)體隔離CCD采用硅氧化物隔離CCDCanon656U采用CIS技術(shù)CompactFlash存儲卡CompactFlashMemoryCardMemoryStick

PCMCIA存儲設(shè)備

磁帶1.5數(shù)字圖像處理的應(yīng)用具體應(yīng)用領(lǐng)域可粗略概括如下：

物理、化學(xué):結(jié)晶分析、譜分析；

生物、醫(yī)學(xué):細(xì)胞分析、染色體分類、血球分類、X射線照片分析、CT；

環(huán)境保護(hù):水質(zhì)及大氣污染調(diào)查；

地質(zhì):資源勘探、地圖繪制、GIS；

農(nóng)林:植被分布調(diào)查、農(nóng)作物估產(chǎn)；

海洋:魚群探查、海洋污染監(jiān)測；

水利:河流分布、水利及水害調(diào)查；

氣象:云圖分析等；

通信:傳真、電視、多媒體通信；

工業(yè)一交通:工業(yè)探傷、鐵路選線、機(jī)器人、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測；

經(jīng)濟(jì):電子商務(wù)、身份認(rèn)證、防偽；

軍事:軍事偵察、導(dǎo)彈制導(dǎo)、電子抄盤、軍事訓(xùn)練等；

法律:指紋識別等；

1.通訊包括圖像傳輸、電視電話、電視會議等，主要是進(jìn)行圖像壓縮甚至理解基礎(chǔ)上的壓縮。①電視廣播：單色電視廣播1925年在英國實(shí)現(xiàn)。1936年BBC開始電視廣播。目前出現(xiàn)的彩色電視有三種制式，即NTSC（美國、日本等）、PAL（中國、西歐、非洲等）和SECAM（法國、俄羅斯等）。

②可視電話和會議電視：1964年美國國際博覽會展出了Picture-phoneMOD-I可視電話系統(tǒng)，帶寬為1MHz，目前的可視電話/會議電視均采用數(shù)字壓縮技術(shù)，也出現(xiàn)了相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。如：圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)H.261、H.263等，會議電視的H.230標(biāo)準(zhǔn)，在專用通信網(wǎng)中用PCM一次群傳輸，速率為2048kb/s。桌面型系統(tǒng)遵循H.323標(biāo)準(zhǔn)。③圖文電視和可視圖文：圖文電視（Teletext）和可視圖文（Videotext）是提供可視圖形文字信息的通信方式，圖文電視是單向傳送信息，它是在電視信號消隱期發(fā)送圖文信息，用戶可用電視機(jī)和專用終端收看該信息；可視圖文是雙向工作方式，用戶可用電話向信息中心提出服務(wù)內(nèi)容或從數(shù)據(jù)庫中選擇信息。④傳真：是把文字、圖表、照片等靜止圖像通過光電掃描的方式變成電信號加以傳送的設(shè)備。經(jīng)過多年發(fā)展，傳真技術(shù)不斷進(jìn)步，現(xiàn)在已有僅數(shù)秒鐘就可傳送一幅A4文件的傳真機(jī)，分辨率高達(dá)16點(diǎn)／毫米。

2.宇宙探測

由于太空技術(shù)的發(fā)展，需要用數(shù)字圖像處理技術(shù)處理大量的星體照片。

3.遙感航空遙感和衛(wèi)星遙感圖像需要用數(shù)字技術(shù)加工處理，并提取有用的信息。主要用于地形地質(zhì)，礦藏探查，森林、水利、海洋、農(nóng)業(yè)等資源調(diào)查，自然災(zāi)害預(yù)測預(yù)報，環(huán)境污染監(jiān)測，氣象衛(wèi)星云圖處理以及地面軍事目標(biāo)的識別。在遙感應(yīng)用中，我們可以看到大量的與圖像處理密切相關(guān)的技術(shù)。從世界上出現(xiàn)第一幅照片(1839年）、意大利人乘飛機(jī)拍攝了第一張照片(1909年）、前蘇聯(lián)（1957年）及美國（1958年）發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星等都為遙感技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1962年國際上正式使用遙感一詞（RemoteSensing）。此后，美國相繼發(fā)射多顆陸地資源探測衛(wèi)星（1972年，LANDSAT-I—四個波段，地面分辨率59m×79m；1975年，LANDSAT-Ⅱ；1978年，LANDSAT-Ⅲ，分辨率40m×40m；1982年，LANDSAT-Ⅳ，分辨率30m×30m，在這顆衛(wèi)星上配置了GPS系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem），定位精度在地心坐標(biāo)系中為土10m。

4.生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用圖像處理在醫(yī)學(xué)界的應(yīng)用非常廣泛，無論是在臨床診斷還是病理研究都大量采用圖像處理技術(shù)。它的直觀、無創(chuàng)傷、安全方便的憂點(diǎn)受到普遍的歡迎與接受。其主要應(yīng)用如X射線照片的分析，血球計數(shù)與染色體分類等。目前廣泛應(yīng)用于臨床診斷和治療的各種成像技術(shù)，如超聲波診斷等都用到圖像處理技術(shù)。有人認(rèn)為計算機(jī)圖像處理在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用最成功的例子就是X射線CT（X-rayComputedTomography）。1968-1972年英國的EMI公司的Hounsfeld研制了頭部CT，1975年又研制了全身CT。其中主要研制者Hounsfeld（英）和Commack(美）獲得了1979年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。類似的設(shè)備目前已有多種，如核磁共振CT（NMRI，NuclearMagneticResonanceImaging），電阻抗斷層圖像技術(shù)（EIT，ElectricalImpedanceTomography）和阻抗成像（ImpedanceImaging），這是一種利用人體組織的電特性（阻抗、導(dǎo)納、介電常數(shù)）形成人體內(nèi)部圖像的技術(shù)。

5.工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用在生產(chǎn)線中對產(chǎn)品及部件進(jìn)行無損檢測是圖像處理技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。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)過程的自動控制、CAD／CAM等。在產(chǎn)品質(zhì)量檢測方面，如食品、水果質(zhì)量檢查，無損探傷，焊縫質(zhì)量或表面缺陷。又如，金屬材料的成分和結(jié)構(gòu)分析，紡織品質(zhì)量檢查，光測彈性力學(xué)中應(yīng)力條紋的分析等。在電子工業(yè)中，可以用來檢驗(yàn)印刷電路板的質(zhì)量、監(jiān)測零件部件的裝配等。在工業(yè)自動控制中，主要使用機(jī)器視覺系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制，如港口的監(jiān)測調(diào)度、交通管理、流水生產(chǎn)線的自動控制等。在計算機(jī)輔助設(shè)計和輔助制造方面，已獲得越來越廣泛的應(yīng)用，并和基于圖形學(xué)的模具、機(jī)械零件、服裝、印染花型CAD結(jié)合。目前二維圖紙自動輸入和理解，根據(jù)3D實(shí)物建立CAD模型等越來越引起重視。

6.軍事、公安等方面的應(yīng)用軍事目標(biāo)的偵察、制導(dǎo)和警戒系統(tǒng)、自動滅火器的控制及反偽裝；公安部門的現(xiàn)場照片、指紋、手跡、印章、人像等的處理和辨識；歷史文字和圖片檔案的修復(fù)和管理等。

7.機(jī)器人視覺機(jī)器視覺作為智能機(jī)器人的重要感覺器官，主要進(jìn)行三維景物理解和識別，是目前處于研究之中的開放課題。機(jī)器視覺主要用于軍事偵察、危險環(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)器人的自動操作等。

8.視頻和多媒體系統(tǒng)目前，電視制作系統(tǒng)廣泛使用的圖像處理、變換、合成，多媒體系統(tǒng)中靜止圖像和動態(tài)圖像的采集、壓縮、處理、存貯和傳輸?shù)取?/p>

9.娛樂：電影特技，動畫，廣告，MTV等。10.科學(xué)可視化（HTSS）圖像處理和圖形學(xué)緊密結(jié)合，形成了科學(xué)研究各個領(lǐng)域新型的研究工具。

11.電子商務(wù)在當(dāng)前呼聲甚高的電子商務(wù)中，圖像處理技術(shù)也大有可為，如身份認(rèn)證、產(chǎn)品防偽、水印技術(shù)等?？傊?，圖像處理技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，已在國家安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、日常生活中充當(dāng)越來越重要的角色，對國計民生的作用不可低估。

圖象處理最先應(yīng)用于空間探索地球資源勘探遙感圖片氣象預(yù)報氣象云圖計算機(jī)合成圖像

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娛樂軍事目標(biāo)跟蹤隱形飛機(jī)、定位轟炸軍事應(yīng)用三維實(shí)景虛擬居室虛擬自然景觀模擬美人魚MRI

超聲圖象PhotocourtesyPhilipsResearch

Ultrasoundexaminationduringpregnancy

MotorActivation-RightIndexFingerMovement1Hz 2Hz 3Hz%100755025Schlaug,etal,1995,HarvardMedicalSchoolandBethIsraelHospital醫(yī)學(xué)圖象ColonoscopywithspiralCTSpiralscanCT(byPicker)

人眼虹膜識別系統(tǒng)一