數字圖像處理劉坤良candd第一章數字圖像處理第一章數字圖像處理主要教材（講義）

圖像處理和分析教程章毓晉

人民郵電出版社2009.11

數字圖像處理與分析楊帆北京航空航天大學出版社2007.10參考書數字圖像處理[美]Kennetstleman著朱志剛譯電子工業出版社2002.2

第一章數字圖像處理第一章數字圖像處理1.1.1圖象的定義用各種觀測系統以不同形式和手段觀測客觀世界而獲得的，可以直接或間接作用于人眼并進而產生視知覺的實體。1.1.2圖像的類別物體圖像數學函數不可見的物理圖像可見的圖像光圖像照片、圖與畫第一章數字圖像處理可見光成像和不可見光成像

400nm700nm紫外光紅外光546.1nm435.8nm780nm單波段、多波段和超波段圖像第一章數字圖像處理模擬圖像和數字圖像

1)模擬圖像模擬圖像可用連續函數來描述。

其特點：光照位置和光照強度均為連續變化的。2)數字圖像(離散化了的圖像)

可用矩陣或數組來描述像素或像元的屬性：空間位置和灰度。第一章數字圖像處理第一章數字圖像處理1.1.3圖像處理的概念

圖像處理

模擬圖像處理數字圖像處理第一章數字圖像處理1.2數字圖像處理學的內容和與其它相關學科的關系

1.2.1圖像處理的內容

它是研究圖像的獲取、傳輸、存儲，變換、顯示、理解與綜合利用的一門嶄新學科。根據抽象程度不同可分為三個層次：狹義圖像處理、圖像分析和圖像理解。。

第一章數字圖像處理具體而言，數字圖像處理的內容包括：?

圖像的數字化

?

圖像變換圖像變換目的在于：處理問題簡化、有利于特征提取、加強對圖像信息的理解。圖像變換算法很多。

如何由一幅模擬圖像獲取一幅滿足需求的數字圖像，使圖像便于計算機處理、分析。第一章數字圖像處理?圖像增強

?

圖像的恢復與重建

介紹各種增強方法及其應用。增強圖像的有用信息，消弱噪聲的干擾。

把退化、模糊了的圖像復原.包括圖像輻射校正和幾何校正等內容。由斷層掃描重建二、三維圖像。第一章數字圖像處理?

圖像編碼簡化圖像的表示，壓縮圖像的數據，便于存儲和傳輸。

256K21k?

圖像分割圖像分割是指將一幅圖像劃分為互不重疊的區域的處理。第一章數字圖像處理?

二值圖像處理與形狀分析包括二值圖像的幾何概念、二值圖像連接成分的各種變形算法和二值圖像特征提取與分析的各種方法。檢測或去掉小成分骨架提取邊界提取第一章數字圖像處理?

紋理分析

主要包括影像紋理的概念、特征提取與分析的一些方法與應用。?

圖像識別對圖像中的不同對象進行分類、描述和解譯。第一章數字圖像處理1.2.2與相關學科的關系

它與模式識別、計算機圖形學、計算機視覺等學科既相互聯系又相互區別。第一章數字圖像處理第1章1.3 圖像表示和顯示

圖像和像素 一幅圖像一般可以用一個2-D函數f(x,y)來表示（計算機中為一個2-D數組）第一章數字圖像處理第1章1.3 圖像表示和顯示

圖像和像素 一幅圖像可分解為許多個單元。每個基本單元叫做圖像元素，簡稱像素(pixel)第一章數字圖像處理第1章1.3 圖像表示和顯示

圖像顯示 將圖像數據以2-D圖形式（亮度模式的空間排列，在空間(x,y)處顯示對應f的亮度）展示出來 可以顯示圖像的設備有許多種 電視顯示器 陰極射線管（CRT） 各種打印設備第一章數字圖像處理第1章1.3 圖像表示和顯示

圖像顯示 半調輸出 將一個區域分成3

3個單元以輸出10種不同的灰度第一章數字圖像處理第1章1.3 圖像表示和顯示

圖像顯示

抖動技術 通過調節或變動圖像的幅度值來改善量化過粗圖像的顯示質量第一章數字圖像處理

數字圖像根據灰度級數的差異可分為：黑白圖像、灰度圖像和彩色圖像。黑白圖像

圖像的每個像素只能是黑或白，沒有中間的過渡，故又稱為二值圖像。二值圖像的像素值為0或1。例如第一章數字圖像處理第一章數字圖像處理灰度圖像

灰度圖像是指灰度級數大于2的圖像。但它不包含彩色信息。彩色圖像

彩色圖像是指每個像素由R、G、B分量構成的圖像，其中R、B、G是由不同的灰度級來描述。第一章數字圖像處理第一章數字圖像處理圖像的質量1.平均亮度

2.對比度

是指一幅圖象中灰度反差的大小。

對比度=最大亮度/最小亮度第一章數字圖像處理第一章數字圖像處理3.清晰度由圖像邊緣灰度變化的速度來描述。4.分解力或分辨率第一章數字圖像處理第一章數字圖像處理

數字圖像處理系統由硬件和軟件組成。采集顯示存儲通信主機圖像處理軟件

第一章數字圖像處理第1章1.4 圖像存儲與格式

圖像存儲器件用于圖像處理和分析的數字存儲器可分為3類

(1)處理和分析過程中使用的快速存儲器

(2)用于比較快地重新調用的在線或聯機存 儲器

(3)不經常使用的數據庫（檔案庫）存儲器第一章數字圖像處理第1章1.4 圖像存儲與格式

圖像文件格式 一種是矢量形式，另一種是光柵形式

(1)

BMP格式

(2)

GIF格式

(3)

TIFF格式

(4)

JPEG格式第一章數字圖像處理1.5.1數字圖像處理的特點?精度高對于一幅圖像而言，數字化時不管是用4比特、8比特還是其它比特表示，只需改變計算機中程序的參數，處理方法不變。所以從原理上講不管對多高精度的數字圖像進行處理都是可能的。而在模擬圖像處理中，要想使精度提高一個數量級，就必須對裝置進行大幅度改進。?再現性好不管是什么數字圖像，均用數組或數組集合表示。在傳送和復制圖像時，只在計算機內部進行處理，這樣數據就不會丟失或遭破壞，保持了完好的再現性。而在模擬圖像處理過程中，就會因為各種干擾因素而無法保持圖像的再現性。1.5數字圖像處理的特點及其應用

第一章數字圖像處理?通用性、靈活性強對可見圖像和不可見光圖像（如X光圖像、熱紅外圖像和超聲波圖像等），盡管這些圖像生成體系中的設備規模和精度各不相同，但當把這些圖像數字化后，對于計算機來說，都可同樣進行處理，這就是數字處理圖像的通用性。另外，改變處理圖像的計算機程序，可對圖像進行各種各樣的處理，如上下滾動、漫游、拼接、合成、變換、放大、縮小和各種邏輯運算等，所以靈活性很高。

1.5.2數字圖像處理的應用數字處理圖像在生物醫學、遙感、工業、軍事、通信、公安等領域有著廣泛的應用。第一章數字圖像處理生物醫學：利用電磁波譜成像分析系統診斷病情。如顯微鏡圖像分析，DNA成像分析等；第一章數字圖像處理CT及核磁共振、超聲波、X射線成像分析等。如三維測量可視化軟件系統可對各類醫學斷層圖像進行分析處理，提供診斷依據。第一章數字圖像處理遙感：農、林等資源的調查，農作物長勢監測，自然災害監測、預報，地勢、地貌測繪以及地質構造解譯、找礦，環境污染檢測等等。

第一章數字圖像處理RSApplicationinMonitoringtheChangesofLanduse(1)第一章數字圖像處理RSApplicationinMonitoringtheChangesofLanduse(2)第一章數字圖像處理第一章數字圖像處理第一章數字圖像處理1998年長江（枝城-岳陽）洪澇災害監測第一章數字圖像處理第一章數字圖像處理工業生產：無損探傷，石油勘探，生產過程自動化（識別零件，裝配質量檢查），工業機器人研制等。軍事：航空及衛星偵察照片的測繪、判讀，雷達、聲納圖像處理，導彈制導，軍事仿真等。第一章數字圖像處理在軍事方面制作電子沙盤Landscape電子沙盤第一章數字圖像處理通信：圖像傳真，數字電視、網絡可視聊天、可視電話網頁動畫等。

第一章數字圖像處理獨特的ExactTime