《圖像視頻技術(shù)》課件

圖像視頻技術(shù)歡迎來到圖像視頻技術(shù)的世界！by課程概述目標本課程旨在幫助學生了解圖像視頻技術(shù)的基本原理和應(yīng)用，掌握圖像視頻處理、分析、理解、合成等方面的知識和技能。內(nèi)容課程內(nèi)容涵蓋圖像視頻的基礎(chǔ)知識、數(shù)字化與編碼、處理算法、應(yīng)用領(lǐng)域等，并結(jié)合實例進行講解和實踐。為什么學習圖像視頻技術(shù)應(yīng)用廣泛圖像視頻技術(shù)在各種行業(yè)都有廣泛應(yīng)用，例如醫(yī)療、安全、娛樂和商業(yè)。發(fā)展迅速隨著人工智能和深度學習技術(shù)的進步，圖像視頻技術(shù)正在快速發(fā)展，為未來帶來新的可能性。前景廣闊圖像視頻技術(shù)領(lǐng)域有著巨大的職業(yè)發(fā)展空間，學習這門技術(shù)可以打開通往未來職業(yè)的道路。圖像基礎(chǔ)概念像素圖像的基本組成單位，代表圖像中的一個點。分辨率圖像的清晰度，由像素數(shù)量決定。顏色圖像中每個像素的顏色，由RGB三原色表示。圖像數(shù)字化與編碼1采樣將連續(xù)的圖像信號轉(zhuǎn)換為離散的樣本數(shù)據(jù)2量化將每個樣本的數(shù)值量化為有限個離散的灰度級3編碼使用特定的編碼方案將量化后的數(shù)據(jù)壓縮存儲或傳輸圖像質(zhì)量評價指標描述清晰度圖像邊緣銳利程度，細節(jié)清晰度對比度圖像亮暗程度差異，明暗對比色彩圖像色彩飽和度，色調(diào)準確性噪聲圖像中隨機干擾信號，噪聲水平失真圖像壓縮或傳輸過程中產(chǎn)生的畸變常見圖像格式介紹JPEGJPEG（聯(lián)合圖像專家組）是一種常用的壓縮格式，提供高壓縮率，但會導致圖像質(zhì)量的輕微下降。它適用于包含大量顏色和細節(jié)的圖像。PNGPNG（可移植網(wǎng)絡(luò)圖形）是一種無損壓縮格式，保持圖像質(zhì)量的同時壓縮文件大小。它適用于包含文本、線條或圖像細節(jié)的圖像。GIFGIF（圖形交換格式）是一種無損壓縮格式，支持動畫和透明度。它適用于簡單的動畫和圖標。TIFFTIFF（標記圖像文件格式）是一種無損壓縮格式，支持高分辨率圖像和多種顏色空間。它適用于專業(yè)印刷和圖像處理。圖像處理基礎(chǔ)算法1圖像增強提高圖像質(zhì)量2圖像分割將圖像劃分成不同區(qū)域3形態(tài)學處理提取圖像特征4圖像變換改變圖像表示方式圖像增強技術(shù)降噪減少圖像中的噪聲，提高圖像清晰度。對比度增強調(diào)整圖像亮度和對比度，改善圖像視覺效果。銳化增強圖像邊緣和細節(jié)，使圖像更清晰。色彩校正校正圖像色彩偏差，使圖像色彩更自然。圖像分割技術(shù)將圖像分解成多個區(qū)域，每個區(qū)域都對應(yīng)于一個特定對象或場景部分。根據(jù)像素的顏色、紋理、形狀和其他特征來識別和分割對象。廣泛應(yīng)用于圖像識別、目標檢測、醫(yī)學影像分析等領(lǐng)域。圖像識別與目標檢測識別圖像識別是計算機識別圖像內(nèi)容的過程，包括識別圖像中的物體、場景、文字等。例如，識別一張照片中是否有貓，或者識別一張圖片中的文字。檢測目標檢測是識別圖像中特定物體的位置和類別，并用邊界框標記出來。例如，檢測一張圖片中所有人的位置，或者檢測一張圖片中所有車輛的位置。圖像分類與檢索圖像分類圖像分類是指將圖像歸類到不同的類別，例如動物、植物、車輛等。特征提取特征提取是圖像分類的關(guān)鍵步驟，通過提取圖像的特征信息，例如顏色、紋理、形狀等，可以更準確地識別圖像。圖像檢索圖像檢索是指根據(jù)用戶輸入的查詢條件，從圖像數(shù)據(jù)庫中找到相關(guān)的圖像。應(yīng)用場景圖像分類與檢索在搜索引擎、圖像識別、自動駕駛等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。視頻基礎(chǔ)概念視頻序列視頻本質(zhì)上是一系列連續(xù)的圖像，稱為幀，以一定的速度播放以創(chuàng)造運動的錯覺。幀率幀率是指每秒顯示的幀數(shù)，單位是FPS(幀/秒)，幀率越高，視頻畫面越流暢。分辨率視頻分辨率是指圖像的像素數(shù)量，分辨率越高，視頻畫面越清晰，細節(jié)更豐富。視頻格式視頻格式是視頻文件存儲的標準，常見的格式包括MPEG、AVI、MP4等，不同格式擁有不同的壓縮算法和畫面質(zhì)量。視頻數(shù)字化與編碼采樣將連續(xù)的視頻信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號，以時間間隔提取樣本。量化將樣本值轉(zhuǎn)換為有限數(shù)量的離散級別，減少數(shù)據(jù)量。編碼使用壓縮算法減少數(shù)據(jù)冗余，提高存儲和傳輸效率。視頻壓縮編碼技術(shù)H.264/AVC廣泛應(yīng)用于高清視頻，提供高壓縮率和高質(zhì)量圖像。H.265/HEVC更先進的編碼標準，提供更高的壓縮率和更精細的圖像細節(jié)。AV1開放的視頻編碼標準，提供高壓縮率和高質(zhì)量，未來發(fā)展趨勢。視頻格式介紹AVI一種常用的視頻格式，支持多種音頻和視頻編碼，但文件較大。MP4壓縮率高，支持多種音頻和視頻編碼，兼容性強。MOV蘋果公司開發(fā)的視頻格式，支持高品質(zhì)視頻和音頻編碼。視頻處理基礎(chǔ)算法1色彩校正調(diào)整亮度、對比度、色調(diào)等2降噪減少視頻噪聲3銳化增強邊緣和細節(jié)4運動估計識別視頻中的運動視頻質(zhì)量評價3主觀評價通過人眼觀察進行質(zhì)量評價，結(jié)果可靠但效率低10客觀評價通過算法模型進行質(zhì)量評價，效率高但結(jié)果可能與主觀評價不一致5評價指標PSNR、SSIM、VQM等視頻編輯與合成1剪輯視頻片段拼接、裁剪、調(diào)整速度2特效添加字幕、轉(zhuǎn)場、濾鏡、動畫3合成將多個視頻片段、圖像、音頻合成視頻分析與理解內(nèi)容理解識別視頻中的對象、動作、場景和事件。情感分析分析視頻中的人物情感，例如快樂、悲傷、憤怒等。行為分析識別視頻中的人物行為，例如行走、奔跑、跳躍等。視頻檢索與應(yīng)用1基于內(nèi)容的視頻檢索通過分析視頻內(nèi)容，例如圖像、音頻和文本，檢索相關(guān)視頻。例如，搜索帶有特定物體的視頻。2基于文本的視頻檢索根據(jù)視頻標題、描述或字幕進行檢索。例如，搜索關(guān)于特定主題的視頻。3視頻推薦系統(tǒng)根據(jù)用戶的歷史觀看記錄和偏好，推薦相關(guān)的視頻內(nèi)容。4視頻監(jiān)控與安防利用視頻分析技術(shù)，實現(xiàn)實時監(jiān)控、異常事件檢測和安全預警。人臉檢測與識別人臉定位在圖像或視頻中準確地識別并定位人臉區(qū)域。特征提取從人臉圖像中提取獨特的特征，例如眼睛、鼻子、嘴巴等。身份識別基于提取的特征，將人臉與已知身份進行匹配，實現(xiàn)身份識別。行為識別與分析人體姿態(tài)估計識別圖像或視頻中的人體姿態(tài)，例如關(guān)節(jié)位置和身體方向。動作識別識別圖像或視頻中的人類動作，例如行走、跑步、跳躍、揮手等。行為分析分析人類行為模式，例如人群流動、社會互動、安全風險等。場景理解與重建環(huán)境感知理解場景中的物體、布局和關(guān)系。三維重建從圖像或視頻中生成場景的3D模型。虛擬現(xiàn)實應(yīng)用用于創(chuàng)建沉浸式虛擬環(huán)境，例如游戲、模擬和培訓。圖像生成與編輯1生成生成新圖像，例如：根據(jù)文本描述生成圖像、根據(jù)草圖生成圖像、根據(jù)其他圖像生成圖像。2編輯修改現(xiàn)有圖像，例如：調(diào)整圖像尺寸、顏色、亮度、對比度、銳化、模糊等。3風格遷移將一種圖像的風格遷移到另一種圖像，例如：將梵高的風格遷移到一張照片上。虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實(VR)VR創(chuàng)造一個完全沉浸式的虛擬環(huán)境，用戶可以與之互動并體驗。增強現(xiàn)實(AR)AR將數(shù)字內(nèi)容疊加到現(xiàn)實世界中，增強用戶對現(xiàn)實世界的感知。醫(yī)療圖像處理診斷通過分析醫(yī)學圖像，可以幫助醫(yī)生診斷各種疾病，例如癌癥、心臟病和腦卒中。治療計劃醫(yī)學圖像可以幫助醫(yī)生制定更精確的治療計劃，例如手術(shù)切除范圍或放射治療劑量。監(jiān)測醫(yī)學圖像可以用于監(jiān)測疾病的進展，例如癌癥的治療效果或心臟病的恢復情況。遙感圖像處理城市規(guī)劃利用遙感圖像可以有效地進行城市規(guī)劃，如土地利用分析、人口密度評估、交通流量監(jiān)測等。環(huán)境監(jiān)測遙感圖像在環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮著重要作用，例如森林覆蓋率變化、水污染監(jiān)測、土壤侵蝕評估等。農(nóng)業(yè)應(yīng)用遙感圖像可以幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，如作物產(chǎn)量預測、病蟲害監(jiān)測、灌溉管理等。工業(yè)視覺檢測質(zhì)量控制確保產(chǎn)品符合標準，減少缺陷率。自動化生產(chǎn)提高生產(chǎn)效率，降低人工成本。安全保障識別潛在風險，保障生產(chǎn)安全。應(yīng)用案例展示圖像視頻技術(shù)應(yīng)用廣泛，涵蓋多個領(lǐng)域，例如：醫(yī)