課件 拓展模塊7.3了解數(shù)字圖像處理

07信息技術(shù)（拓展模塊）模塊07數(shù)字媒體技術(shù)

數(shù)字媒體是指以二進(jìn)制數(shù)的形式記錄、處理、傳播、獲取過(guò)程的信息載體，這些載體包括邏輯媒體和實(shí)物媒體。數(shù)字媒體就是以數(shù)字化形式（0或1）傳送信息，并通過(guò)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理和傳播信息的媒體?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】（1）了解數(shù)字媒體概念、數(shù)字媒體屬性、數(shù)字媒體特征等；（2）了解數(shù)字媒體技術(shù)概念和特性、研究應(yīng)用領(lǐng)域、未來(lái)發(fā)展及趨勢(shì)；（3）了解數(shù)字文本處理的技術(shù)過(guò)程、數(shù)字文本編輯、存儲(chǔ)、傳輸及展現(xiàn)；（4）了解數(shù)字圖像處理的技術(shù)過(guò)程、數(shù)字圖像處理的主要技術(shù)；（5）了解數(shù)字聲音處理的技術(shù)過(guò)程、數(shù)字聲音的編輯和應(yīng)用；（6）了解數(shù)字視頻處理技術(shù)過(guò)程、數(shù)字視頻的編輯和應(yīng)用（7）開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的HTML5應(yīng)用項(xiàng)目、HTML5制作方法和HTML5發(fā)布

【知識(shí)圖譜】目錄CONTENTS7.1認(rèn)知數(shù)字媒體和數(shù)字媒體技術(shù)7.2了解數(shù)字文本處理7.3了解數(shù)字圖像處理7.4了解數(shù)字聲音處理7.5了解數(shù)字視頻處理7.6開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單HTML5應(yīng)用項(xiàng)目7.3

了解數(shù)字圖像處理7.37.3

數(shù)字圖像處理1.數(shù)字圖像的概念

數(shù)字圖像，是以二維數(shù)字組形式表示的圖像，其數(shù)字單元為像元，數(shù)字圖像的恰當(dāng)應(yīng)用通常需要數(shù)字圖像與看到的現(xiàn)象之間關(guān)系的知識(shí)，也就是幾何和光度學(xué)或者傳感器校準(zhǔn)，數(shù)字圖像處理領(lǐng)域就是研究它們的變換算法。數(shù)字圖像，又稱(chēng)數(shù)碼圖像或數(shù)位圖像，是二維圖像用有限數(shù)字?jǐn)?shù)值像素的表示。由數(shù)組或矩陣表示，其光照位置和強(qiáng)度都是離散的。數(shù)字圖像是由模擬圖像數(shù)字化得到的、以像素為基本元素的、可以用數(shù)字計(jì)算機(jī)或數(shù)字電路存儲(chǔ)和處理的圖像。7.3

數(shù)字圖像處理

拓展：世界上第一幅實(shí)景照片(1827)

7.3

數(shù)字圖像處理

拓展：二十世紀(jì)二十年代的圖像遠(yuǎn)距離傳輸

數(shù)字圖像的應(yīng)用之一是在報(bào)業(yè)，20世紀(jì)20年代的海底電纜使得倫敦與紐約之間圖片的傳輸從過(guò)去的一個(gè)多星期縮短到3個(gè)小時(shí)以?xún)?nèi)。1921年經(jīng)編碼后用電報(bào)打印機(jī)打印的圖像1929年通過(guò)海底電纜從倫敦傳輸?shù)郊~約的一幅照片

注：以上僅為數(shù)字圖像傳輸，不算數(shù)字圖像處理。

7.3

數(shù)字圖像處理2.數(shù)字圖像處理起源

數(shù)字圖像處理的歷史與數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展緊密相連。二十世紀(jì)五十年代：伴隨著技術(shù)進(jìn)步，數(shù)字計(jì)算機(jī)發(fā)展到一定水平，尤其是大規(guī)模的存儲(chǔ)和顯示系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)字圖象處理引起巨大關(guān)注。

1964年，美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用計(jì)算機(jī)處理了由“旅行者7號(hào)”發(fā)回的月球表面照片。這張照片也是美國(guó)太空船拍攝的首張?jiān)虑蛘掌?。這是較為早期的數(shù)字圖像處理技術(shù)。7.3

數(shù)字圖像處理3.數(shù)字圖像處理發(fā)展

從20世紀(jì)60年代至今，數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展迅速，目前已成為工程學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、物理、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)甚至社會(huì)科學(xué)等領(lǐng)域中各學(xué)科之間學(xué)習(xí)和研究的對(duì)象。如今圖像處理技術(shù)已給人類(lèi)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。左圖為核磁共振醫(yī)療成像設(shè)備7.3

數(shù)字圖像處理4.數(shù)字圖像處理

數(shù)字圖像處理是按特定的目標(biāo)，用一系列的特定的操作來(lái)“改造”圖像的方法。數(shù)字圖像處理也稱(chēng)作計(jì)算機(jī)圖像處理，他是將信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并利用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理操作的過(guò)程，用以提高圖像所包含信息的價(jià)值，滿(mǎn)足人們的預(yù)期。數(shù)字圖像處理的技術(shù)比較復(fù)雜，分為低級(jí)處理（如降噪、對(duì)比度增強(qiáng)、圖像銳化等）、中級(jí)處理（涉及分割、識(shí)別等）和高級(jí)處理（識(shí)別物體的總體理解、識(shí)別函數(shù)等）7.3

數(shù)字圖像處理4.數(shù)字圖像處理實(shí)質(zhì)：

研究如何對(duì)一幅連續(xù)圖像取樣、量化以產(chǎn)生包含全部或所需信息的數(shù)字圖像

如何對(duì)數(shù)字圖像做各種變換以方便處理

如何濾去圖像中的無(wú)用噪聲

如何壓縮圖像數(shù)據(jù)以便存儲(chǔ)和傳輸

如何從圖像中提取所需信息，從而形成對(duì)圖像所含信息的的理解與識(shí)別

如何形成抽象事物的模擬圖像，從而幫助人類(lèi)更好地認(rèn)識(shí)客觀事物7.3

數(shù)字圖像處理4.數(shù)字圖像處理內(nèi)容：

圖像變換改變圖像的空間或頻譜分布，獲取或突出感興趣信息空域變換：放大、縮小、旋轉(zhuǎn)……頻域變換：傅立葉變換、離散余弦變換、Walsh變換小波變換……

圖像增強(qiáng)和復(fù)原提高圖像質(zhì)量（去除噪聲、提高圖像的清晰度）灰度修正、圖像平滑、幾何校正、圖像銳化……7.3

數(shù)字圖像處理4.數(shù)字圖像處理內(nèi)容：

圖像編碼減少描述圖像的數(shù)據(jù)量，節(jié)省圖像傳輸/處理時(shí)間，減少存儲(chǔ)空間熵編碼、預(yù)測(cè)法編碼、變換編碼、分形編碼……

圖像分割提取感興趣的對(duì)象，為進(jìn)一步的理解和識(shí)別做準(zhǔn)備灰度閾值分割、基于紋理的分割、區(qū)域生長(zhǎng)法……

圖像的理解和識(shí)別

從圖像中提取抽象化的特定信息

統(tǒng)計(jì)模式分類(lèi)、句法模式分類(lèi)……7.3

數(shù)字圖像處理4.數(shù)字圖像處理

增強(qiáng)與降噪

7.3

數(shù)字圖像處理4.數(shù)字圖像處理

分割與特征提取

7.3

數(shù)字圖像處理4.數(shù)字圖像處理

增強(qiáng)與復(fù)原7.3

數(shù)字圖像處理4.數(shù)字圖像處理

特點(diǎn)

連續(xù)與離散物理圖像—時(shí)、空與輻射強(qiáng)度均連續(xù)的自然物體的表示—I=f(x,y,z,λ,t)數(shù)字圖像—物理圖像某一時(shí)刻二維空間離散采樣點(diǎn)的集合—I=f[x,y]

表示與處理物理圖像—可用連續(xù)函數(shù)進(jìn)行較好地描述、分析與處理數(shù)字圖像—時(shí)空與幅度均為離散的數(shù)據(jù)矩陣，常借助于連續(xù)函數(shù)的分析結(jié)果與處理方法進(jìn)行離散處理7.3

數(shù)字圖像處理

拓展：數(shù)字圖像處理行業(yè)應(yīng)用

天文學(xué)

主要運(yùn)用數(shù)字圖像處理的手段對(duì)用各種儀器設(shè)備獲得的物理影像進(jìn)行恢復(fù)處理，以減少噪聲和大氣擾動(dòng)的影響，提高圖像的清晰度。7.3

數(shù)字圖像處理

拓展：數(shù)字圖像處理行業(yè)應(yīng)用

遙感探測(cè)

遙感圖像根據(jù)其采集方式可分成衛(wèi)星遙感圖像和航空遙感圖像兩大類(lèi)。遙感圖像處理技術(shù)的成果主要集中在把圖像數(shù)據(jù)處理成可視的資源信息或氣象信息。

目前，遙感圖像處理已成功地應(yīng)用到了農(nóng)業(yè)、氣象、環(huán)境和災(zāi)害監(jiān)測(cè)、自然資源調(diào)查、城市規(guī)劃、鐵路和公路線路的選擇等諸多方面。7.3

數(shù)字圖像處理

拓展：數(shù)字圖像處理行業(yè)應(yīng)用

公安司法領(lǐng)域

7.3

數(shù)字圖像處理5.數(shù)字圖像壓縮與存儲(chǔ)

圖像壓縮和存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在數(shù)字圖像上的應(yīng)用，主要研究數(shù)據(jù)的表示、傳輸、變換和編碼保存的方法，目的是減少存儲(chǔ)數(shù)據(jù)所需的空間和傳輸所用的時(shí)間。編碼是實(shí)現(xiàn)圖像壓縮的重要手段。壓縮比很大程度上取決于對(duì)圖像質(zhì)量的要求。根據(jù)解壓后數(shù)據(jù)能否完全復(fù)原，圖像壓縮可以分為有損壓縮和無(wú)損壓縮。對(duì)于如繪制的技術(shù)圖、圖表或者漫畫(huà)，優(yōu)先使用無(wú)損壓縮，再如醫(yī)療圖像或者用干存檔的掃描圖像等，這些有價(jià)值的內(nèi)容的壓縮也盡量選擇無(wú)損壓縮方法。常用的無(wú)損壓縮方法有游程編碼、熵編碼法等。

常見(jiàn)的無(wú)損壓縮圖像文件格式有.gif和.tiff。有損壓縮方法非常適合于自然的圖像，如JPEG圖像文件就是有損壓縮，通過(guò)離散余弦變換后選擇性丟掉人眼不敏感的信號(hào)分量，實(shí)現(xiàn)高壓縮比率。7.3

數(shù)字圖像處理6.