數(shù)字圖像處理的相關(guān)論述

數(shù)字圖像處理(matlab版)姚晉麗計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)2208教研室第1章數(shù)字圖像處理的相關(guān)論述1.1課程介紹1.2數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展1.3數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用及實(shí)例1.4數(shù)字圖像處理的相關(guān)概念1.5圖像數(shù)字化技術(shù)1.6數(shù)字圖像的處理方法1.7圖像的統(tǒng)計(jì)特征1.8matlab介紹1.1課程介紹教材：“數(shù)字圖像處理”（第一版），由張德豐編著，人民郵電出版社出版參考教材：岡薩雷斯主編的“數(shù)字圖像處理(MATLAB版)”，人民郵電出版社謝鳳英,趙丹培編著，VisualC++數(shù)字圖像處理，人民郵電出版社數(shù)字圖像處理網(wǎng)絡(luò)課程，5(授課講義,實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，ppt)課程目標(biāo)：通過(guò)講解圖像處理的基本理論、基本算法、matlab在圖像處理中的應(yīng)用等，讓學(xué)生了解該門學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀，學(xué)會(huì)如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)學(xué)科的知識(shí)解決實(shí)際的發(fā)展需求，為今后就業(yè)及深入的學(xué)習(xí)研究奠定基礎(chǔ)。授課方式：2學(xué)時(shí)/周，共32學(xué)時(shí)，其中理論16學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)（分單/雙周）考核方式設(shè)計(jì)

采取階段考核以及期末大作業(yè)的方式全學(xué)期分為3個(gè)階段，分別為：基礎(chǔ)知識(shí)階段(概述、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、圖像頻域變換、圖像壓縮、幾何變換等)，圖像質(zhì)量增強(qiáng)階段(圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原)，圖像特征提取階段(圖像分割與邊緣檢測(cè)、圖像特征提取等)總成績(jī)(100%)=第一階段(25%)+第二階段(25%)+第三階段(25%)+課程設(shè)計(jì)考核(25%)階段成績(jī)(100%)=實(shí)驗(yàn)成績(jī)(50%)+階段作業(yè)成績(jī)(50%)課程設(shè)計(jì)成績(jī)(100%)=課程設(shè)計(jì)報(bào)告(50%)+matlab代碼(50%)1.2數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展20世紀(jì)20年代，通過(guò)Bartlane海底電纜圖像傳輸系統(tǒng)，從倫敦到紐約傳輸一幅圖片，首先要壓縮編碼,然后在接收端用特殊的打印設(shè)備重構(gòu)該圖數(shù)字圖像處理領(lǐng)域的發(fā)展必須依靠數(shù)字計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)\壓縮和傳輸?shù)认嚓P(guān)技術(shù)的發(fā)展伴隨著計(jì)算機(jī)\電子\通信\存儲(chǔ)和顯示系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)也隨之發(fā)展起來(lái)

1.3數(shù)字圖像處理的發(fā)展

1964年，位于加里福尼亞的美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)處理了太空船“徘徊者7號(hào)”發(fā)回的月球照片1970s:計(jì)算機(jī)斷層掃描圖象重建技術(shù)X射線成像原理：X射線成像是基于待成像物體各個(gè)組成部分的密度不同，對(duì)X射線的吸收不同,透射X射線強(qiáng)度不同，從而在乳膠片上成像的

計(jì)算機(jī)斷層成像ComputerTomography,CT：原理：

設(shè)想將人體水平方向上的剖面劃分為若干正方形或長(zhǎng)方形的小單元

如果我們?cè)谌梭w周圍沿著圓弧方向不斷改變X光源及接收器的位置，這樣每次的X射線通路上都有不同的象素組合，采用一定的數(shù)學(xué)方法，很容易從這些記錄的探測(cè)器強(qiáng)度值反推出各個(gè)象素的密度，這就是反投影圖像重建技術(shù)

如果從上到下逐層對(duì)人體某一部位掃描，這些串起來(lái)的層片就構(gòu)成了三維圖像，只需經(jīng)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算，就可以從任何方向觀察到人體內(nèi)部任何位置的解剖結(jié)構(gòu)

/zhlshb/ct/lx.htm核磁共振成像（MRI）正電子發(fā)射斷層掃描成像技術(shù)（PET）與CT，MRI等反應(yīng)人體組織解剖信息不同，PET圖像能夠反映人體組織、器官的功能和代謝情況1)遙感2)醫(yī)學(xué)3)工業(yè)生產(chǎn)和質(zhì)量控制4）圖象信息通訊5）公共安全6）數(shù)據(jù)安全7）科學(xué)研究8）在信息技術(shù)中的應(yīng)用1.4數(shù)字圖像處理的應(yīng)用1.4數(shù)字圖像處理的應(yīng)用實(shí)例

按照?qǐng)D像的信號(hào)源進(jìn)行分類介紹

–

電磁波譜：伽馬射線成像、X射線成像、紫外波段成像、可見光及紅外線波段成像、微波波段成像、無(wú)線電成像–

聲波（超聲波）–

電子束–

計(jì)算機(jī)生成(建模和可視化應(yīng)用中的合成圖像)1.4數(shù)字圖像處理的應(yīng)用實(shí)例伽馬射線成像：主要用途包括核醫(yī)學(xué)和天文觀測(cè)X射線成像：廣泛用于醫(yī)學(xué)診斷，工業(yè)和其他領(lǐng)域

紫外波段成像：應(yīng)用于平板印刷技術(shù)、工業(yè)檢測(cè)、顯微鏡方法、激光、生物圖像以及天文觀測(cè)等

微波波段成像：典型應(yīng)用是雷達(dá)紅外波段：軍事數(shù)字圖像處理的相關(guān)概念圖像：圖像是一種在空間分布的二維信號(hào)——兩個(gè)變量（X,Y):空間坐標(biāo)，spatialcoordinates——函數(shù)值F:在空間的某個(gè)位置（點(diǎn)）的信號(hào)值，常稱為圖像的強(qiáng)度Intensity，或灰度值GrayLevel(0-225)，對(duì)于彩色圖像，該信號(hào)值為矢量(R,G,B)——當(dāng)X,Y和幅值F為有限的離散數(shù)值時(shí)，稱該圖像為數(shù)字圖像一幅二維靜態(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，即數(shù)字圖像：空間坐標(biāo)離散，函數(shù)值離散，圖象在計(jì)算機(jī)里的表示形式就是所謂的“數(shù)字圖象”數(shù)字圖像由有限的元素Element組成，稱為像素pixel圖像處理是指按照一定的目標(biāo)，用一系列的操作來(lái)“改造”圖像.圖像信息：相對(duì)于語(yǔ)音信息（聲音信息），一般將視覺信息也稱為圖象信息人類所接受的信息中，各種信息所占比例視覺信息聽覺信息其他比例大于60%20%20%數(shù)字圖像處理：先用某種技術(shù)和手段將模擬圖像信號(hào)數(shù)字化，然后用電子計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行分析和變換，達(dá)到預(yù)期的效果的技術(shù)總稱.圖像分類：根據(jù)圖像的產(chǎn)生方法，圖像可分為如下3類：(1)可見圖像：視覺系統(tǒng)可以直接看見的圖像，一般通過(guò)照相、手工繪制等傳統(tǒng)方法獲取(2)物理圖像：反映的是物體的電磁波輻射能，包括可見光與不可見光圖像，如光學(xué)圖像，溫度圖像，壓力圖像，高度以及人口密度圖像(3)數(shù)學(xué)圖像：由連續(xù)函數(shù)或離散函數(shù)生成的抽象圖像數(shù)字圖像的獲取數(shù)字圖像一般可以通過(guò)以下3種途徑獲取。

（1）應(yīng)用各種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備直接得到數(shù)字圖像。（2）直接由二維離散數(shù)字函數(shù)生成數(shù)字圖像。（3）將傳統(tǒng)的可見圖像經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像。圖像數(shù)字化過(guò)程（1）掃描（scanning）。掃描是按照一定的先后順序?qū)σ环鶊D像進(jìn)行遍歷的過(guò)程。（2）采樣（sampling）。采樣是指遍歷過(guò)程中，在圖像的每個(gè)像素位置上測(cè)量其灰度值，即亮度值。(將坐標(biāo)值離散化（數(shù)字化）稱為采樣，要求坐標(biāo)值為整數(shù))（3）量化（quantization）。量化是將采樣得到的灰度值通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換等器件轉(zhuǎn)換為離散的整數(shù)值。(將函數(shù)值離散化（數(shù)字化）稱為量化，離散灰度級(jí)數(shù)L)用矩陣表示數(shù)字圖像數(shù)字圖像在計(jì)算機(jī)中采用二維矩陣表示和存儲(chǔ)。計(jì)算機(jī)處理方法根據(jù)處理的難易分類:–

低級(jí)別處理：濾噪、增強(qiáng)等(輸入\出的都是圖像)–

中級(jí)別處理：分割(輸入是圖像,輸出是圖像中提取的特征)–

高級(jí)別處理：識(shí)別理解,執(zhí)行與視界相關(guān)的識(shí)別函數(shù)

空域處理法空域處理方法是指在空間域直接對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行處理?？沼蛱幚矸ㄖ饕幸韵聝纱箢悺｀徲蛱幚矸ㄊ菍?duì)圖像像素的某一鄰域進(jìn)行處理的方法。1．鄰域處理法點(diǎn)處理法是指對(duì)圖像像素逐一處理的方法。2．點(diǎn)處理法鄰域（Neighbors）像素4鄰域N4（p）：（x+1,y）,（x-1,y）,（x,y+1）,（x,y-1）像素對(duì)角4鄰域（x-1,y-1）,（x-1,y+1）,（x+1,y-1）,（x+1,y+1）歐氏(Euclidean)距離：根據(jù)這個(gè)距離量度，與(x，y)的距離小于或等于某個(gè)值d的象素都包括在以(x，y)為中心以d為半徑的圓中。

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(guò)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(duì)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。1.7圖像的統(tǒng)計(jì)特征圖像的基本統(tǒng)計(jì)分析量數(shù)字圖像的直方圖圖像間相關(guān)性圖像的基本統(tǒng)計(jì)分析量1．圖像的信息