數字圖像處理1ppt課件倫琴因發現X射線獲得首屆諾貝爾物理學獎。2ppt課件Hounsfield和Cormack因發明CT獲得1979年諾貝爾醫學和生理學獎。3ppt課件

Bloch和Purcell因發現NMR現象獲得1952年諾貝爾物理學獎。4ppt課件發明MRI中Fourier重建方法的Ernst獲得1991年諾貝爾化學獎。5ppt課件Lauterbur和Mansfield因發明MRI方法獲得2003年諾貝爾醫學和生理學獎。6ppt課件

第一章緒論一、研究背景：地球數字化帶來的任務，一方面要求處理對象的數字化，一方面要求處理時的直觀性。因此給我們帶來了許多的研究課題和研究方向。7ppt課件

二、數字圖像處理的概念1.什么是圖像“圖”是物體投射或反射光的分布，“像”是人的視覺系統對圖的接受在大腦中形成的印象或反映。

是客觀和主觀的結合。?1模擬圖像8ppt課件2數字圖像9ppt課件數字圖像是指由被稱作象素的小塊區域組成的二維矩陣。將物理圖象行列劃分后，每個小塊區域稱為像素（pixel）。

–每個像素包括兩個屬性：位置和灰度。對于單色即灰度圖像而言，每個象素的亮度用一個數值來表示，通常數值范圍在0到255之間，即可用一個字節來表示，

0表示黑、255表示白，而其它表示灰度級別。物理圖象及對應的數字圖象10ppt課件物理圖像19643灰度像素數字圖像采樣列采樣行圖片像素行間隔采樣列間隔灰階黑灰白012825511ppt課件灰度級灰度圖像(128x128)及其對應的數值矩陣125,153,158,157,127,70,103,120,129,144,144,150,150,147,150,160,165,160,164,165,167,175,175,166,133,60,133,154,158,100,116,120,97,74,54,74,118,146,148,150,145,157,164,157,158,162,165,171,155,115,88,49,155,163,95,112,123,101,137,108,81,71,63,81,137,142,146,152,159,161,159,154,138,81,78,84,114,95,167,69,85,59,65,43,85,34,69,78,104,101,117,132,134,149,160,165,158,143,114,99,57,45,51,57,（僅列出一部分(26x31)）12ppt課件彩色圖象可以用紅、綠、藍三元組的二維矩陣來表示。

–通常，三元組的每個數值也是在0到255之間，0表示相應的基色在該象素中沒有，而255則代表相應的基色在該象素中取得最大值，這種情況下每個象素可用三個字節來表示。彩色圖象(128x128)及其對應的數值矩陣（僅列出一部分(25x31)）(207,137,130)(220,179,163)(215,169,161)(210,179,172)(210,179,172)(207,154,146)(217,124,121)(226,144,133)(226,144,133)(224,137,124)(227,151,136)(227,151,136)(226,159,142)(227,151,136)(230,170,154)(231,178,163)(231,178,163)(231,178,163)(236,187,171)(236,187,171)(239,195,176)(239,195,176)(240,205,187)(239,195,176)(231,138,123)(217,124,121)(215,169,161)(216,179,170)(216,179,170)(207,137,120)(159,51,71)(189,89,101)(216,111,110)(217,124,121)(227,151,136)(227,151,136)(226,159,142)(226,159,142)(237,159,135)(237,159,135)(231,178,163)(236,187,171)(231,178,163)(236,187,171)(236,187,171)(236,187,171)(239,195,176)(239,195,176)(236,187,171)(227,133,118)(213,142,135)(216,179,170)(221,184,170)(190,89,89)(204,109,113)(204,115,118)(189,85,97)(159,60,78)(136,38,65)(160,56,75)(204109113)(227151136)(226159142)(237159135)(227151136)13ppt課件2.什么是數字圖像處理數字圖像處理就是利用計算機系統對數字圖像進行各種目的的處理14ppt課件

三、數字圖像的表示方法yx對連續圖像f（x，y）進行數字化空間上，圖像抽樣幅度上，灰度級量化x方向，抽樣M行y方向，每行抽樣N點整個圖像共抽樣M×N個像素點一般取M=N=2n=64，128，256，512，1024，204815ppt課件

三、數字圖像的表示方法數字圖像常用矩陣來表示：x=0,1,???,N-1y=0,1,???,N-1f(i,j)=0~255，（灰度級為256，設灰度量化為8bit）16ppt課件

數字圖像處理的三個層次

從計算機處理的角度可以由高到低將數字圖像分為三個層次。這三個層次覆蓋了圖像處理的所有應用領域17ppt課件

圖像工程的示意圖18ppt課件

數字圖像處理的三個層次1.圖像處理：對圖像進行各種加工，以改善圖像的視覺效果；強調圖像之間進行的變換；圖像處理是一個從圖像到圖像的過程。19ppt課件2.圖像分析：對圖像中感興趣的目標進行提取和分割，獲得目標的客觀信息（特點或性質），建立對圖像的描述；以觀察者為中心研究客觀世界；圖像分析是一個從圖像到數據的過程。20ppt課件3.圖像理解：研究圖像中各目標的性質和它們之間的相互聯系；得出對圖像內容含義的理解及原來客觀場景的解釋；以客觀世界為中心，借助知識、經驗來推理、認識客觀世界，屬于高層操作（符號運算）。21ppt課件可見，圖像處理、圖像分析和圖像理解是處在三個抽象程度和數據量各有特點的不同層次上。圖像處理是比較低層的操作，它主要在圖像像素級上進行處理，處理的數據量非常大。圖像分析則進入了中層，分割和特征提取把原來以像素描述的圖像轉變成比較簡潔的非圖像形式的描述。圖像理解主要是高層操作，基本上是對從描述抽象出來的符號進行運算，其處理過程和方法與人類的思維推理有許多類似之處。根據本課程的任務和目標，本書重點放在圖像處理上，并學習圖像分析的基本理論和方法。22ppt課件

圖像工程與相關學科的聯系和區別圖像工程是一門交叉學科研究方法上，與數學、物理學（光學）、生理學、心理學、電子學、計算機科學相互借鑒；研究范圍上，與計算機圖形學、模式識別、計算機視覺相互交叉。23ppt課件圖像工程與相關學科的聯系和區別24ppt課件

四、數字圖像處理的起源上世紀20年代，紐約－倫敦海底電纜傳輸數字化的新聞圖片。傳遞時間從一個多星期減少到3個小時歷史1921年電報打印機采用特殊字符在編碼紙帶打印。輸出設備從通用在到專用1922年兩次穿越大西洋，穿孔紙得到圖像檢測誤差。圖像通信系統信源編碼和信道編碼1929年從倫敦到紐約15級色調通過電纜傳遞照片。從早期5個灰度到15灰度。現在的網絡、移動通信再次歷經這個過程。25ppt課件

四、數字圖像處理的起源

數字圖像處理的歷史與數字計算機的發展密切相關，它必須依靠數字計算機及數據存儲、顯示和傳輸等相關技術的發展。五十年代中期在太空計劃的推動下開始這項技術的研究。重要標志是1964年美國噴氣推進實驗室（JPL）正式使用數字計算機對“徘徊者7號”太空船送回的四千多張月球照片進行了處理。26ppt課件

四、數字圖像處理的起源進行太空應用的同時，數字圖像處理技術在20世紀60年代末和70年代初開始用于醫學圖像、地球遙感監測和天文學等領域。1895年倫琴發現X射線，獲1901年諾貝爾物理學獎。1975年GodfreyN.Hounsfield和AllanM.Cormack發明了計算機斷層技術（CT），獲1979年諾貝爾醫學獎。在今天引領這圖像處理某些最活躍的應用領域。27ppt課件

五、數字圖像處理的應用實例數字圖像處理的應用領域多種多樣。最主要的圖像源是電磁能譜，其他主要的能源包括聲波、超聲波和電子（用于電子顯微鏡）?，F狀28ppt課件1.5.1伽馬射線成像伽馬射線成像的主要用途包括醫學和天文觀測。29ppt課件1.5.2X射線成像

X射線在醫學診斷上的應用（a）X光片（b）血管照相術（c）頭部CAT切片圖像X射線是最早用于成像的電磁輻射源之一30ppt課件1.5.2X射線成像

X射線在工業和天文學上的應用（a）電路板（b）天鵝座星環31ppt課件

1.5.3紫外波段成像紫外光的應用多種多樣。平板印刷技術工業檢測顯微鏡方法激光生物圖像天文觀測普通谷物被“真菌”感染的谷物天鵝星座環32ppt課件

1.5.4可見光及紅外波段成像

這一波段的應用最為廣泛

電視和多媒體光顯微鏡涉及的范圍從藥物到材料特性的檢測（a）紫杉酚（b）膽固醇（c）微處理器

（d）鎳氫化物薄片（e）音頻CD的表面（f）有機超導33ppt課件1.5.4可見光及紅外波段成像遙感美國華盛頓區域的衛星遙感圖像34ppt課件1.5.4可見光及紅外波段成像

天文天氣觀測與預報是衛星多光譜圖像的主要應用領域35ppt課件1.5.4可見光及紅外波段成像工業檢測可見光譜中主要成像領域是生產產品的自動視覺檢測36ppt課件1.5.4可見光及紅外波段成像拇指指紋圖像識別指紋識別、人臉識別車牌號碼的識別37ppt課件紅外圖象

38ppt課件紅外圖象39ppt課件1.5.5微波波段成像雷達在雷達圖像中，看到的只是反射到雷達天線的微波能量航天器拍攝的西藏東南山區雷達圖像40ppt課件1.5.6無線電波成像無線電波段成像主要應用在醫學和天文學在醫學中，無線電波用于磁共振成像（MRI)41ppt課件1.5.7其他圖像模式應用的實例超聲波成像系統（應用醫學如婦產科）

超聲波圖像產生的步驟：1.超聲波系統向身體傳輸高頻（1～5MHz）聲脈沖。2.聲波傳入體內并碰撞組織間的邊緣，聲波的一部分返回到探頭，一部分繼續傳播直到另一邊界并被反射回來。3.反射波被探頭收集起來并傳給計算機。4.計算機根據聲波在組織中的傳播速度和每個回波返回的時間計算從探頭到組織或者器官邊界的距離。5.系統在屏幕上顯示回波的距離和亮度形成的二維圖像。42ppt課件超聲圖象

43ppt課件

電子顯微鏡成像過熱損壞的鎢絲（250倍）損壞的IC電路（2500倍）44ppt課件

現狀

七十年代以來迅猛發展。?1：主觀需求：人類從外界獲取得信息60～70％通過眼睛的圖象信息。?2：計算機技術的發展和通信手段的發展提供客觀可能；以FFT為代表的數字信號處理算法和現代信號處理方法的精確性，靈活性與通用性。?3：數學化的特點是該學科成熟的一個標志?！耙环N科學只有在成功地運用數學時，才算真正達到了完美的地步”(分析，代數，幾何）?總之：是一門在理論研究和應用開發兩方面獲得極大統一的學科。45ppt課件

發展趨勢

1：結合網絡和Internet技術需求而發展起來的新技術，比如網上圖像、視頻的傳輸、點播和新的瀏覽、查詢手段。

2：高級圖像處理技術，結合最新的數學進展，諸如小波、分形、形態學等技術。

3：智能化，圖象自動分析、識別與理解。46ppt課件

六、數字圖像處理系統概要47ppt課件

數字圖象處理系統簡介

數字圖象處理系統由圖象數字化設備、圖象處理計算機和圖象輸出設備組成。掃描儀、數碼相機、攝象機與圖象采集卡等PC、工作站等打印機、繪圖儀等48ppt課件輸入及數字化設備?攝象機?鼓式掃描器?平臺式光密度計?視頻卡?掃描儀?數碼相機?DV顯示及記錄設備?圖象顯示器?鼓式掃描器?圖象拷貝機?繪圖儀?激光打印機?噴墨打印機49ppt課件

圖象記錄介質

紙膠片照片縮微膠片幻燈片錄象帶磁盤光盤電影50ppt課件

七、數字圖像處理的主要研究內容1.圖像變換傅立葉變換沃爾什變換離散余弦變換小波變換……采用各種圖像變換方法對圖像進行間接處理。有利于減少計算量并進一步獲得更有效的處理。51ppt課件

七、數字圖像處理的主要研究內容2.圖像壓縮編碼圖像壓縮編碼技術可以減少描述圖像的數據量，以便節約圖像存儲的空間，減少圖像的傳輸和處理時間。圖像壓縮有無損壓縮和有損壓縮兩種方式，編碼是壓縮技術中最重要的方法，在圖像處理技術中是發展最早和應用最成熟的技術。主要方法：熵編碼，預測編碼，變換編碼，二值圖像編碼、分形編碼……52ppt課件

七、數字圖像處理的主要研究內容3.圖像的增強和復原圖像增強和復原的目的是為了改善圖像的視覺效果，如去除圖像噪聲，提高圖像的清晰度等。圖像增強不考慮圖像降質的原因，突出圖像中感興趣的部分。圖像復原要求對圖像降質的原因有所了解，根據圖像降質過程建立“退化模型”，然后采用濾波的方法重建或恢復原來的圖像。主要方法：灰度修正、平滑、幾何校正、圖像銳化、濾波增強、維納濾波……53ppt課件

七、數字圖像處理的主要研究內容4.圖像分割圖像分割是數字圖像處理中的關鍵技術之一。圖像分割將圖像中有意義的特征提取出來（物體的邊緣、區域），它是進行進一步圖像識別、分析和圖像理解的基礎。雖然目前已研究出了不少邊緣提取、區域分割的方法，但還沒有一種普遍適用于各種圖像的有效方法。對圖像分割的研究還在不斷的深入中，是目前圖像處理研究的熱點方向之一。

主要方法：圖像邊緣檢測、灰度閾值分割、基于紋理分割、區域增長……54ppt課件

七、數字圖像處理的主要研究內容

5.圖像描述圖像描述是圖像分析和理解的必要前提。圖像描述是用一組數量或符號（描述子）來表征圖像中被描述物體的某些特征。

主要方法：二值圖像的幾何特征、簡單描述子、形狀數、傅立葉描述子，紋理描述……55ppt課件

七、數字圖像處理的主要研究內容6.圖像識別圖像識別是人工智能的一個重要領域，是圖像處理的最高境界。一副完整的圖像經預處理、分割和描述提取有效特征之后，進而由計算機系統對圖像加以判決分類。56ppt課件

七、數字圖像處理的主要研究內容8.圖像隱藏是指媒體信息的相互隱藏。數字水印圖像的信息偽裝57ppt課件

八、數字圖像處理在醫學中的應用及研究課題1.超聲A型?M型?(B型,D型)?彩超?超聲CT(1)新一代B超,配以數字圖像處理(DIP)，性能更佳。（圖像增強，數字濾波，各種圖像測量功能）（2）多普勒血流頻譜分析及血流聲譜圖顯示。58ppt課件

八、數字圖像處理在醫學中的應用及研究課題（3）彩超=B超（黑白圖像）+多普勒血流彩色實時成像(4)多普勒血管成像59ppt課件

八、數字圖像處理在醫學中的應用及研究課題（5）超聲CT（經食道，立體扇形掃描）60ppt課件

八、數字圖像處理在醫學中的應用及研究課題（5）超聲CT（立體扇形掃描）61ppt課件

八、數字圖像處理在醫學中的應用及研究課題2.X光及X光負片(1)傳統X光及X光負片，醫生肉眼觀察(2)影像增強器，暗室操作?明室操作，數字存儲62ppt課件

八、數字圖像處理在醫學中的應用及研究課題3.核醫學成像系統放射性同位素掃描儀γ相機：偽彩色成像，診斷臟器的機能二維成像正電子CT（PET）單光子CT（SPECT）三維成像生理切片腦RI三維成像63ppt課件

應用舉例非生物醫學領域64ppt課件65ppt課件66ppt課件67ppt課件天氣預報68ppt課件69ppt課件70ppt課件71ppt課件72ppt課件73ppt課件網頁設計74ppt課件75ppt課件76ppt課件

軍事應用77ppt課件

數字圖像處理應用前景通信新業務圖像處理與通信結合，特別是下一代移動通信技術的發展，衍生眾多的通信新業務：可視電話、電視會議、遠程教育、遠程醫療、家庭購物等。數字成像設備、圖像監控、智能小區管理。醫學圖像數字圖像處理除了通信領域的新應用外，另一個重要領域就是生物醫學成像與診斷。78ppt課件

醫學圖像國內外技術現狀及發展趨勢技術開發的總體目標和重點任務技術開發內容及指標79ppt課件

國內外技術現狀及發展趨勢目前，國際上最先進的醫學影像設備，都建立在先進的數字化信息處理技術基礎上而發展。computedtomography(Nuclear)MagneticResonanceImaging

PositronEmissionTomography80ppt課件數字化技術的應用，使醫學影像設備在臨床應用的效率、診斷質