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1、第一章 數(shù)字圖像處理概論,,主要內(nèi)容,1.1 數(shù)字圖像處理的概念 1.2 目的和主要內(nèi)容 1.3 數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成 1.4 相關(guān)學(xué)科與領(lǐng)域 1.5 發(fā)展和應(yīng)用 1.6 最新動(dòng)向,,是什么？,,有什么？,,什么用？,1.1 數(shù)字圖像處理的概念,圖像 圖像是對(duì)客觀存在對(duì)象的一種相似性的、生動(dòng)性的描述或?qū)懻妫?圖像的類型 人眼視覺(jué)特點(diǎn) 可見(jiàn)圖像、不可見(jiàn)圖像 波段 單波段、多波段、超波段,,圖像的類型 圖像空間坐標(biāo)和明暗的連續(xù)性 模擬圖像 空間坐標(biāo)和明暗程度都是連續(xù)變化的、計(jì)算機(jī)無(wú)法直接處理的圖像 數(shù)字圖像 空間坐標(biāo)和灰度均不連續(xù)的、用離散的數(shù)字（一般整數(shù)）表示的圖像（計(jì)算機(jī)能處理）,,,數(shù)字圖

2、像 是圖像的數(shù)字表示，像素是其最小的單位。,,數(shù)字圖像 在計(jì)算機(jī)中，圖像被分割成像素，各像素的灰度值用整數(shù)表示； 一幅MN個(gè)像素的數(shù)字圖像，其像素灰度值可以用M行、N列的矩陣G表示；,數(shù)字圖像處理,圖像處理 對(duì)圖像進(jìn)行一系列的操作以達(dá)到預(yù)期目的的技術(shù)稱為圖像處理。 模擬圖像處理 數(shù)字圖像處理（Digital Image Processing） 利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行系列操作，從而獲得某種預(yù)期的結(jié)果的技術(shù)（計(jì)算機(jī)圖像處理）,,數(shù)字圖像處理的特點(diǎn) （1）處理精度高，再現(xiàn)性好。 （2）易于控制處理效果。 （3）處理的多樣性。 （4）圖像數(shù)據(jù)量龐大。 （5）圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng)。,1.2 數(shù)字圖像處

3、理的目的和主要研究?jī)?nèi)容,目的 提高圖像的視感質(zhì)量， 以達(dá)到賞心悅目的目的 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(duì)圖像進(jìn)行幾何變換等，達(dá)到藝術(shù)效果； 提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息 模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)的預(yù)處理 對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、 編碼和壓縮， 以便于圖像的存儲(chǔ)和傳輸,1.2 主要研究?jī)?nèi)容,（1） 圖像的數(shù)字化 如何將一幅光學(xué)圖像表示成一組數(shù)字，既不失真又便于計(jì)算機(jī)分析處理 主要包括的是圖像的采樣與量化,,（2*） 圖像的增強(qiáng) 加強(qiáng)圖像的有用信息，消弱干擾和噪聲,,（3）圖像的恢復(fù) 把退化、模糊了的圖像復(fù)原。模糊的原因有許多種，最常見(jiàn)的有運(yùn)

4、動(dòng)模糊，散焦模糊等,,,（4*）圖像的編碼 簡(jiǎn)化圖像的表示，壓縮表示圖像的數(shù)據(jù)，以便于存儲(chǔ)和傳輸。 （5）圖像的重建 由二維圖像重建三維圖像（如CT） （6）圖像的分析 對(duì)圖像中的不同對(duì)象進(jìn)行分割、分類、識(shí)別和描述、解釋。,,（7）圖像分割與特征提取 圖像分割是指將一幅圖像的區(qū)域根據(jù)分析對(duì)象進(jìn)行分割。 圖像的特征提取包括了形狀特征、紋理特征、顏色特征等。,,（8）圖像隱藏 是指媒體信息的相互隱藏。 數(shù)字水印 圖像的信息偽裝,,（9）圖像通信,圖像信息源,信源編碼,信道編碼,調(diào)制器,信道,解調(diào)器,信道解碼,信源解碼,顯示 器,,,,,,,,,,,,,噪聲,,1.3 數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成,,光,

5、光源,,,A/D轉(zhuǎn)換單元,,圖像存儲(chǔ)單元,,計(jì)算機(jī),數(shù)字圖像處理系統(tǒng)概要,,數(shù)字圖像處理系統(tǒng)構(gòu)成示意圖,,輸入及數(shù)字化設(shè)備 電荷耦合器件CCD 電視攝像機(jī)、掃描儀、數(shù)碼照相機(jī) 遙感圖像獲取設(shè)備 光學(xué)攝影設(shè)備 紅外攝影設(shè)備 微波設(shè)備 圖像輸入卡（采集卡） 圖像存儲(chǔ)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,,輸出與顯示設(shè)備 顯示器 繪圖儀 激光打印機(jī) 噴墨打印機(jī) 圖象拷貝機(jī) 圖像處理軟件 VC開發(fā),1.4 圖像工程與相關(guān)學(xué)科,圖像工程的三個(gè)層次,,圖像處理 從圖像到圖像 圖像分析 從圖像到數(shù)據(jù) 圖像理解 從圖像到解釋,,,本課程的

6、任務(wù)和目標(biāo)：重點(diǎn)為圖像處理，并學(xué)習(xí)圖像分析的基本理論和方法。,,圖像工程與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系,1.5 數(shù)字圖象處理的發(fā)展概況和應(yīng)用,發(fā)展概況： （1）二十世紀(jì)二十年代：圖象遠(yuǎn)距離傳輸。 （2）二十世紀(jì)五十年代：數(shù)字計(jì)算機(jī)發(fā)展到一定水平，數(shù)字圖象處理引起巨大關(guān)注。 （3）1964年：美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室用計(jì)算機(jī)對(duì)“徘徊者二號(hào)”太空船發(fā)回的大批月球照片進(jìn)行處理。數(shù)字圖象處理應(yīng)用從空間研究計(jì)劃擴(kuò)展到生物醫(yī)學(xué)，工業(yè)生產(chǎn)，軍事偵察等領(lǐng)域,圖象處理最先應(yīng)用于空間探索,,（4）二十世紀(jì)六十年代末：數(shù)字圖象處理較完整的理論體系已形成，成為一門新興的學(xué)科。 （5）二十世紀(jì)六十年代至八十年代：隨著離散數(shù)學(xué)理論的創(chuàng)立和完

7、善，數(shù)字圖象處理理論和方法進(jìn)一步完善，應(yīng)用范圍更加廣泛。 （6）二十世紀(jì)八十年代以來(lái)：數(shù)字圖象處理向更高級(jí)的方向發(fā)展：實(shí)時(shí)性，智能化，普及化，網(wǎng)絡(luò)化，低成本。,,應(yīng)用領(lǐng)域： 通信：圖象傳輸，電視電話等。 宇宙探測(cè)：星體圖片處理。 遙感：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(cè)，環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)，氣象云圖。 生物醫(yī)學(xué)：CT，X射線成象，B超，紅外圖象，顯微圖象。,,工業(yè)生產(chǎn)： 產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)，生產(chǎn)過(guò)程控制，CAD，CAM。 軍事： 軍事目標(biāo)偵察，制導(dǎo)系統(tǒng)，警戒系統(tǒng)，自動(dòng)火器控制，反偽裝等。 公安： 現(xiàn)場(chǎng)照片，指紋，手跡，印章，人像等處理和鑒別。 檔案： 過(guò)期的文字、圖片檔

8、案的修復(fù)和處理。 機(jī)器人視覺(jué) 娛樂(lè)： 電影特技，動(dòng)畫，廣告，MTV等。,空間探索,地球資源勘探,遙感圖片,氣象預(yù)報(bào),氣象云圖 氣象預(yù)報(bào),計(jì)算機(jī)合成圖像,計(jì)算機(jī)合成圖像,廣告設(shè)計(jì),動(dòng)畫,網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì),Wallpaper,娛樂(lè),軍事應(yīng)用 目標(biāo)跟蹤,軍事應(yīng)用 隱形飛機(jī)、定位轟炸,軍事應(yīng)用,軍事應(yīng)用,1.6 數(shù)字圖像處理的發(fā)展動(dòng)向,提高精度，提高處理速度 加強(qiáng)軟件研究，開發(fā)新方法 加強(qiáng)邊緣學(xué)科的研究工作 加強(qiáng)理論研究 圖像處理領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題,參考文獻(xiàn),Kenneth R. Castleman, Digital Image Processing，清華大學(xué)出版社，1998。 “MATLAB 6.X圖像處理”（孫兆林，清華大學(xué)出版社，2002）。（實(shí)驗(yàn)教材） R.C.岡薩雷斯等， 數(shù)字圖像處理，電子工業(yè)出版社，2003。 章毓晉， 圖象處理和分析 ，清華大學(xué)出版社，1999。 容觀澳， 計(jì)算機(jī)圖象處理 ，清華大學(xué)出版社，2000。 荊仁杰等，計(jì)算機(jī)圖象處理 ，浙江大學(xué)出版社，1990。 余松煜，周源華，吳時(shí)光，數(shù)字圖象處理，電子工業(yè)出版社。 周新倫，柳健，劉華志， 數(shù)字圖象處理，國(guó)防工業(yè)出版社，1986。,