《數(shù)字圖象處理》課件

數(shù)字圖象處理數(shù)字圖像處理是圖像處理技術(shù)的重要分支，通過數(shù)學(xué)算法對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行分析、處理和改進(jìn)，使其更適合人眼觀察再現(xiàn)、自動(dòng)識(shí)別和智能處理。數(shù)字圖像處理概述定義數(shù)字圖像處理是將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用于圖像處理的一門學(xué)科，是計(jì)算機(jī)視覺的核心之一。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于機(jī)器視覺、醫(yī)學(xué)影像、人工智能、安防監(jiān)控、遙感地質(zhì)、無損檢測(cè)等領(lǐng)域。技術(shù)主要技術(shù)包括數(shù)字圖像的表示與存儲(chǔ)、基本變換與特征提取、空間域?yàn)V波、頻域?yàn)V波、圖像復(fù)原等。數(shù)字圖像的表示與存儲(chǔ)1模擬圖像模擬圖像是在時(shí)間和空間上連續(xù)的信號(hào)，需要進(jìn)行采樣、量化和編碼，轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像。2數(shù)字圖像格式數(shù)字圖像按顏色通道、像素深度、顏色模型等分類，常用格式有BMP、JPEG、PNG、GIF等。3圖像壓縮圖像壓縮主要包括無損壓縮和有損壓縮兩種方法，分別用于保真和節(jié)省存儲(chǔ)空間。圖像的基本變換與特征提取圖像旋轉(zhuǎn)可通過仿射變換和透視變換實(shí)現(xiàn)，常用于圖像矯正、目標(biāo)跟蹤等。圖像分割將圖像分成若干不同的區(qū)域，可以提取目標(biāo)輪廓、檢測(cè)目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)計(jì)量分析等。圖像直方圖圖像的像素值頻數(shù)分布圖，可用于調(diào)整圖像亮度、對(duì)比度、色調(diào)等。空間域?yàn)V波1銳化濾波提高圖像的清晰度和輪廓，常用算子有Sobel、Prewitt等。2平滑濾波去除圖像中的噪聲和細(xì)節(jié)，常用算子有均值濾波、高斯濾波等。3邊緣檢測(cè)提取圖像中的邊緣信息，常用算子有Canny、Roberts、Sobel等。4形態(tài)學(xué)處理采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的方法進(jìn)行圖像分析和處理，常用算子有膨脹、腐蝕、開運(yùn)算、閉運(yùn)算等。頻域?yàn)V波1傅里葉變換將圖像從空間域轉(zhuǎn)換為頻域，分析圖像的頻率成分和幅度特征，以便于進(jìn)行濾波和特征提取。2濾波器類型低通濾波器主要用于平滑處理和模糊化，高通濾波器主要用于銳化和邊緣檢測(cè)。3濾波器選擇選取合適的濾波器需要考慮圖像的特征、任務(wù)要求和噪聲情況等。圖像復(fù)原圖像降噪采用空間域?yàn)V波、頻域?yàn)V波和小波變換等方法進(jìn)行圖像降噪。圖像去模糊利用PSF和逆濾波等方法進(jìn)行圖像模糊去除。圖像修復(fù)消除圖像的缺損、瑕疵和水印，重建圖像的紋理和細(xì)節(jié)。數(shù)字圖像處理在計(jì)算機(jī)視覺中的應(yīng)用目標(biāo)檢測(cè)運(yùn)用深度學(xué)習(xí)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別和定位，如YOLO、SSD等算法。人臉識(shí)別運(yùn)用人臉檢測(cè)、特征提取和分類算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)人臉圖像的識(shí)別和認(rèn)證。圖像搜索采用圖像檢索方法實(shí)現(xiàn)圖像的快速搜索和匹配，如CBIR、ShapeMatch等算法。視頻監(jiān)控基于圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻的自動(dòng)監(jiān)控、目標(biāo)跟蹤、異常檢測(cè)等功能。數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)圖像處理中的應(yīng)用1醫(yī)學(xué)影像數(shù)字圖像處理在CT、MRI、X光等醫(yī)學(xué)影像的分析和處理中發(fā)揮著重要作用。2圖像分割將醫(yī)學(xué)影像中的不同組織區(qū)分開來，如腫瘤、器官、血管等，可用于診斷和治療。3三維重建利用醫(yī)學(xué)影像的截面圖像進(jìn)行三維重建和可視化，可用于手術(shù)規(guī)劃、教學(xué)展示等。數(shù)字圖像處理在無損檢測(cè)中的應(yīng)用無損檢測(cè)設(shè)備數(shù)字圖像處理在無損檢測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造中起到重要作用，如熱紅外成像、X射線探傷等。無損檢測(cè)管道采用數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)油氣管道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和檢測(cè)，以確保管道的安全可靠。無損檢測(cè)缺陷利用數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)材料、機(jī)件、零件等的缺陷進(jìn)行檢測(cè)和分析，如裂紋、孔洞、疲勞等。數(shù)字圖像處理在遙感圖像處理中的應(yīng)用1圖像獲取使用衛(wèi)星、無人機(jī)等遙感技術(shù)獲取圖像數(shù)據(jù)，以便于對(duì)地球表面的監(jiān)測(cè)、測(cè)繪、分類和分析。2圖像處理對(duì)遙感圖像進(jìn)行去噪、增強(qiáng)、分割、分類和檢測(cè)等處理，得到有用的信息和特征。3應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、氣象、城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)、國土資源調(diào)查等領(lǐng)域。數(shù)字圖像處理在安防監(jiān)控中的應(yīng)用智能識(shí)別利用數(shù)字圖像處理技術(shù)和深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)、人臉識(shí)別、車輛識(shí)別等，實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警和預(yù)警。實(shí)時(shí)監(jiān)控采用數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析，識(shí)別異常事件和行為，提高安全性。智能分析將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和挖掘，發(fā)現(xiàn)規(guī)律和趨勢(shì)，提高事故預(yù)防和處理能力。數(shù)字圖像處理在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用機(jī)器視覺利用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行物體檢測(cè)、定位、測(cè)量和分類等，實(shí)現(xiàn)工業(yè)