数字图像处理(认识实习讲座)

用数字图像处理技术检查产 品的例子。（a）一块封装电 路板，(b) 封装的丸剂, （c）瓶子，（d）清洁塑料 上的气泡，（e）谷物， （f）目镜挽杂物图像
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可见光谱成像的例子。（a）拇指指纹，(b) 纸 币, （c）和（d）自动读取牌照 第 18 页
人的 MRI图像。（a）膝盖，(b) 脊锥
室处理了太空船“旅行者七号”发回的月球照片，这标志着第 三代计算机问世后数字图像处理概念开始得到应用。其后数字 图像处理技术发展迅速，目前已成为工程学、计算机科学、信 息科学、统计学、物理学、化学、生物学、医学甚至社会科学 等领域各学科之间学习和研究的对象。
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2．人类传递信息的主要媒介是语音和图像。据统计,
内部器官的断层图像，因此，可准确地确定病灶位置，为诊断
和治疗疾病带来了极大的方便。至于在工业生产中的设计自动 化及产品质量检验中更是大有可为。在安全保障及监控方面数
字图像处理技术更是不可缺少的基本技术，类似的应用例子随
处可见。至于在通信及多媒体技术中图像处理更是重要的关键 技术。
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数字图像处理的特点
将开展实时图像处理的理论及技术研究。

图像、图形相结合朝着三维成像或多维成像的方向发展 硬件芯片研究 新理论与新算法研究
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数字图像处理技术综合性强
在数字图像处理中涉及的基础知识和专业技术相当广泛。一
般来说涉及通信技术、计算机技术、电子技术、电视技术，至 于涉及到数学、物理学等方面的基础知识就更多。 计算机已 是图像处理的常规工具，在图像处理中涉及到软件、硬件、网 络、接口等多项技术，特别是并行处理技术在实时图像处理中 显得十分重要。
环境保护
地质 农林 海洋 水利 气象 通信 工业、交通 经济 军事 法律
水质及大气污染调查
资源勘探、地图绘制、GIS 植被分布调查、农作物估产 鱼群探查、海洋污染监测 河流分布、水利及水害调查 云图分析等 传真、电视、多媒体通信 工业探伤、铁路选线、机器人、产品质量监测 电子商务、身份论证、防伪 军事侦察、导弹制导、电子沙盘、军事训练等 指纹识别等
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意义 1 ．图像是人们从客观世界获取信息的重要来源 人类是通过感觉器官从客观世界获取信息的，即通过耳、 目、口、鼻、手，通过听、看、味、嗅和触摸的方式获取信息。
在这些信息中，视觉信息占60%～70%。视觉信息的特点是信息
量大，传播速度快，作用距离远，有心理和生理作用，加上大 脑的思维和联想，具有很强的判断能力。其次是人的视觉十分
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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利用可见光显微镜方法获得的 图实例。（a）紫杉酚，放大了 250倍(b) 胆固醇,40倍（c）微 处理器，60倍（d）镍氢化物薄 片，600倍（e）音频CD的表面 ，1750倍，（f）有机超导， 450倍
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由NOAA GEOS 传感器获取的安德鲁飓风的多光谱图像
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完善，人眼灵敏度高，鉴别能力强，不仅可以辨别景物，还能
辨别人的情绪，由此可见，图像信息对人类来说是十分重要的。 2 ．图像信息处理是人类视觉延续的重要手段 众所周知，人的眼睛只能看到可见光部分，但就目前科 技水平看，能够成像的并不仅仅是可见光。
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3 ．数字图像处理技术对国计民生有重要意义 数字图像处理技术发展到今天，许多技术已日趋成熟。在 各个领域的应用取得了巨大的成功和显著的经济效益。如在工 程领域、工业生产、军事、医学以及科学研究中的应用已十分 普遍。通过分析资源卫星得到的照片可以获得地下矿藏资源的 分布及埋藏量；利用红外线、微波遥感技术可侦查到隐蔽的军 事设施；X射线CT已广泛应用于临床诊断，由于它可得到人体
加强理论研究，逐步形成图像处理科学自身的理论体系 时刻注意图像处理领域的标准化问题。图像的信息量大、数据 量大，因而图像信息的建库、检索和交流是一个极严重的问题。
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图像处理技术未来发展可归纳为以下四点

图像处理的发展将向着高速、高分辨率、立体化、多媒体化智 能化和标准化方向发展。围绕着HDTV（高清晰度电视）的研制
1921年由电报打印机采用特殊字 符在编码纸带中产生的数字图像
1922在信号两次穿越大西洋后,从穿孔纸 带得到的数字图像,可以看出某些差错
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在1929年从伦敦到纽约用15级色调备 通过电缆传送的 Generals Pershing 和 Foch 的未经修饰的照片
美国航天器传送的第一张月球照片，“旅 行者七号”卫星1964年7月31日9点09 分 （东部白天时间）在光线影响月球表面前 17分钟时摄取的图像
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超声波成像的例子。（a）胎儿，(b) 胎儿的另一个侧面, (c）甲状腺（d）肌肉层有损害 第 20 页
数字图像处理领域的发展动向

提高精度的同时着重处理速度问题 加强软件研究、开发新的处理方法，特别要注意移植和借鉴其 他学科的技术和研究成果，创造新的处理方法


加强边缘学科的研究工作，促进图像处理技术的发展。
?图像信息理论与通信理论密切相关第10页数字图像处理的主要内容?完整的数字图像处理工程大体上可分为以下几个方面图像信息的获取图像信息的存储图像信息的传送图像信息处理图像信息的输出和显示第11页数字图像处理的应用如下表和图示学科应用内容物理化学结晶分析谱分析生物医学细胞分析染色体分类血球分类xx射线照片分析ct环境保护水质及大气污染调查地质资源勘探地图绘制gis农林植被分布调查农作物估产海洋鱼群探查海洋污染监测水利河流分布水利及水害调查气象云图分析等通信传真电视多媒体通信工业交通工业探伤铁路选线机器人产品质量监测经济电子商务身份论证防伪军事军事侦察导弹制导电子沙盘军事训练等法律指纹识别等第12页伽马成像实例
在人类接
受的信息中,听觉信息占20%,视觉信息占60%,其他如味觉、触
觉、嗅觉总的加起来不过占20%。所以，作为传递信息的重要
媒体和手段——图像信息是十分重要的，俗话说：“百闻不如 一见”、“一目了然”，都反映了图像在传递信息中的独到之 处。
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数字图像处理最早的应用之一是报纸业，当时，图像第一次通过海底电缆从 伦敦传往纽约。其它应用如下所示

图像信息理论与通信理论密切相关
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数字图像处理的主要内容

完整的数字图像处理工程大体上可分为以下几个方面
图像信息的获取 图像信息的存储
图像信息的传送
图像信息处理
图像信息的输出和显示
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数字图像处理的应用如下表和图示
学科 物理、化学 生物、医学 应用内容 结晶分析、谱分析 细胞分析、染色体分类、血球分类、X射线照片分析、CT
数字图像处理技术 及其发展动向
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数字图像处理技术的背景和意义

背景:
1．数字图像处理技术起源于20世纪20年代，当时通过海底电缆 从英国伦敦到美国纽约传输了一幅照片，它采用了数字压缩技 术。就1920年的技术水平来看，如果不压缩，传一幅图像要一
星期时间，压缩后只需要3小时。1964年美国的喷气推进实验
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伽马成像实例。（a）骨骼扫描 ，(b) PET图像,（c）天鹅星座 环， （d）来自反应器电子管 的伽马辐射（亮点）
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X射线成像实例。（a）胸部X射 线图像，(b) 主动脉造影图像, （c）头部CT，（d）电路板， （e）天鹅星座环
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紫外光成像实例。（a）普通谷 物(b) 被“真菌”感染了的谷 物,（c）天鹅星座环

图像信息量大
在数字图像处理中，一幅图像可看成是由图像矩阵中的像
素组成的，每个像素的灰度级至少要用6bit来表示,一般采用， 高精度的可用12bit或16bit。一般分辨率的图像像素数为 256×256 、512×512，高分辨率图像像素数可达1024×1024 或2048×2048。
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