数字图像处理第一章
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数字图像处理第一章概论优秀课件
随着计算机技术的发展，逐渐应用于图像领域。 60年代第一台可执行有意义的图像处理任务的大 型计算机出现，逐渐应用于空间图像处理、医学图像、 地球遥感、天文学
Chapter 1: Int像的来源：主要是电磁能谱，此外还 有声波、超声波和电子（用于电子显微镜的电子束形式 ）及计算机产生。
Chapter 1: Introduction
1.2 数字图像处理的起源
最早起源之一是报纸 20年代 伦敦→纽约（海底电缆）
图像→编码→打印 一幅图片1个多星期→ 3个多小时
Chapter 1: Introduction
1.2 数字图像处理的起源
Chapter 1: Introduction
1.2 数字图像处理的起源
Chapter 1: Introduction
1.3 数字图像处理的应用实例
1.3.7 其他图像模式应用的实例 “声音”成像：地质勘探，工业和医学（超
声波）以医学超声波为例： 1、超声波系统（计算机+超声波+接收器） 2、声波传入体内，碰撞组织边缘，一部分返回到
探头，一部分继续传播。 3、反射波被探头收集→计算机 4、根据传播速度及每个回波返回的时间计算从探
1.3 数字图像处理的应用实例
1.3.5 微波波段成像 典型应用是雷
达，其独特之处是不 管在任何范围、任何 时间、任何气候周围 光照条件都可以。可 穿过云层，看到的是 反射到雷达天线的微 波能量。
Chapter 1: Introduction
1.3 数字图像处理的应用实例
1.3.6 无线电波成像 医学中：磁共振成像
电磁波谱：
Chapter 1: Introduction
1.3 数字图像处理的应用实例
Chapter 1: Int像的来源：主要是电磁能谱，此外还 有声波、超声波和电子（用于电子显微镜的电子束形式 ）及计算机产生。
Chapter 1: Introduction
1.2 数字图像处理的起源
最早起源之一是报纸 20年代 伦敦→纽约（海底电缆）
图像→编码→打印 一幅图片1个多星期→ 3个多小时
Chapter 1: Introduction
1.2 数字图像处理的起源
Chapter 1: Introduction
1.2 数字图像处理的起源
Chapter 1: Introduction
1.3 数字图像处理的应用实例
1.3.7 其他图像模式应用的实例 “声音”成像：地质勘探，工业和医学（超
声波）以医学超声波为例： 1、超声波系统（计算机+超声波+接收器） 2、声波传入体内，碰撞组织边缘，一部分返回到
探头，一部分继续传播。 3、反射波被探头收集→计算机 4、根据传播速度及每个回波返回的时间计算从探
1.3 数字图像处理的应用实例
1.3.5 微波波段成像 典型应用是雷
达，其独特之处是不 管在任何范围、任何 时间、任何气候周围 光照条件都可以。可 穿过云层，看到的是 反射到雷达天线的微 波能量。
Chapter 1: Introduction
1.3 数字图像处理的应用实例
1.3.6 无线电波成像 医学中：磁共振成像
电磁波谱：
Chapter 1: Introduction
1.3 数字图像处理的应用实例
数字图像处理第1章概论
通常，一幅图像可以被看成是空间各个坐标点上彩 色强度的集合。
其中，x、y、z是空间坐标，λ是波长，t是时间，I是像 素点的强度。它表示活动的、彩色的、三维的视频图像。 对于静止图像，则与时间t无关；对于单色图像，则波长 λ为常数；对于平面图像，则与坐标z无关。
9
数字图像
21 24 25 24 19 17 24 22 21 20 25 17 17 18 14 11 20 21 17 16 12 12 16 9 15 13 9 8 6 5 17 9 5 6 5 4
左2下021角/3/1
31
❖ 像素：
通常，表示图像的二维数组是连续的，将连续 参数x,y,和f取离散值后，图像被分割成很多小的网 格，每个网格即为像素。
每个像素具有独立的属性。一个像素最少具有
两个属性，即像元的位置 (x,y) 和灰度值（F）。位
置由像元所在的行列坐标决定，通常用坐标对
（x,y）表示。
对角相邻像素集用ND(p)表示。 ND(p)与N4(p)合起来称为p的８邻域，用N8(p)表示。
ss p
ss
(b) 对角邻域ND(p)
2021/3/1
(x-1,y-1) (x+1,y-1)
(x-1,y+1) (x,y)
(x+1,y+1)
sr s rpr sr s
(c) ８邻域N8(p)
35
(2)连通性：判断像素间是否连通的两个要素： 像素是否相邻、灰度值是否满足特定的相似性准则。
20
1.2.3主要应用：
计算机科学：计算机辅助设计、人工智能研究 和多媒体计算机研究等。 通信技术：图像传真、可视电话、卫星通信等。 生物医学：X射线、超声、显微图片分析，温图 谱分析，断层及核磁共振分析等。
其中，x、y、z是空间坐标，λ是波长，t是时间，I是像 素点的强度。它表示活动的、彩色的、三维的视频图像。 对于静止图像，则与时间t无关；对于单色图像，则波长 λ为常数；对于平面图像，则与坐标z无关。
9
数字图像
21 24 25 24 19 17 24 22 21 20 25 17 17 18 14 11 20 21 17 16 12 12 16 9 15 13 9 8 6 5 17 9 5 6 5 4
左2下021角/3/1
31
❖ 像素：
通常，表示图像的二维数组是连续的，将连续 参数x,y,和f取离散值后，图像被分割成很多小的网 格，每个网格即为像素。
每个像素具有独立的属性。一个像素最少具有
两个属性，即像元的位置 (x,y) 和灰度值（F）。位
置由像元所在的行列坐标决定，通常用坐标对
（x,y）表示。
对角相邻像素集用ND(p)表示。 ND(p)与N4(p)合起来称为p的８邻域，用N8(p)表示。
ss p
ss
(b) 对角邻域ND(p)
2021/3/1
(x-1,y-1) (x+1,y-1)
(x-1,y+1) (x,y)
(x+1,y+1)
sr s rpr sr s
(c) ８邻域N8(p)
35
(2)连通性：判断像素间是否连通的两个要素： 像素是否相邻、灰度值是否满足特定的相似性准则。
20
1.2.3主要应用：
计算机科学：计算机辅助设计、人工智能研究 和多媒体计算机研究等。 通信技术：图像传真、可视电话、卫星通信等。 生物医学：X射线、超声、显微图片分析，温图 谱分析，断层及核磁共振分析等。
【课件】数字图像处理01ppt
通常，三元组的每个数值也是在0到255之间，0表示相应的 基色在该像素中没有，而255则代表相应的基色在该像素中 取得最大值，这种情况下每个像素可用三个字节来表示。
彩色图像(128x128)及其对应的数值矩阵（仅列出一 部分(25x31)）
1 什么是数字图像
2 数字图像处理系统的基本结构
Terrain Model of Mars' Mojave Crater
4 数字图像处理应用_视觉监控
视频监视、公安：
银行防盗，人脸识别等。
4 数字图像处理应用_工业检测
工业检测与测量：
3 数字图像处理术语
运算
全局运算：对全幅图像所有像素做相同的处理。 点 运 算：输出图像每个像素的灰度值只依赖于对应
输入图像像素的灰度值。
局部运算：输出图像每个像素的灰度值依赖于对应输
入图像该像素邻域的灰度值。
几何运算：…… 代数运算：…… 邻域预算：……
4 数字图像处理应用
数字图像处理：是指将一幅图像转变为另一幅图像。 数字图像分析：是指将一幅图像转换为一种非图像的
表示。但数字图像处理通常又包括数字图像分析。如天 气预报，视频统计等。
计算机图形学：用计算机将由概念或数学描述所表示
的物体图像（非实物）进行处理和显示的过程。如机械 图、建筑图等，通过建筑图统计水泥、钢筋用量等。
图像数字化设备：扫描仪、数码相机、摄象机与图像采集卡 等
图像处理计算机：PC、工作站等（通常将存储设备也包括在 内）
图像输出设备：打印机、绘图仪等
图像显示 硬拷贝
SAN网络
计算机 特殊图像处理硬件
图像传感器 问题域
大规模存储 图像处理软件
彩色图像(128x128)及其对应的数值矩阵（仅列出一 部分(25x31)）
1 什么是数字图像
2 数字图像处理系统的基本结构
Terrain Model of Mars' Mojave Crater
4 数字图像处理应用_视觉监控
视频监视、公安：
银行防盗，人脸识别等。
4 数字图像处理应用_工业检测
工业检测与测量：
3 数字图像处理术语
运算
全局运算：对全幅图像所有像素做相同的处理。 点 运 算：输出图像每个像素的灰度值只依赖于对应
输入图像像素的灰度值。
局部运算：输出图像每个像素的灰度值依赖于对应输
入图像该像素邻域的灰度值。
几何运算：…… 代数运算：…… 邻域预算：……
4 数字图像处理应用
数字图像处理：是指将一幅图像转变为另一幅图像。 数字图像分析：是指将一幅图像转换为一种非图像的
表示。但数字图像处理通常又包括数字图像分析。如天 气预报，视频统计等。
计算机图形学：用计算机将由概念或数学描述所表示
的物体图像（非实物）进行处理和显示的过程。如机械 图、建筑图等，通过建筑图统计水泥、钢筋用量等。
图像数字化设备：扫描仪、数码相机、摄象机与图像采集卡 等
图像处理计算机：PC、工作站等（通常将存储设备也包括在 内）
图像输出设备：打印机、绘图仪等
图像显示 硬拷贝
SAN网络
计算机 特殊图像处理硬件
图像传感器 问题域
大规模存储 图像处理软件
第1章 数字图像处理概述
举例：人眼所见 照片 电视电影
第1章 数字图像处理概述
3
人眼所见
第1章 数字图像处理概述
4
照片
第1章 数字图像处理概述
5
电视电影
第1章 数字图像处理概述
6
（2）图像的表达
图像表示 2-D数组 f (x, y)
x ， y：2-D空间XY中坐标点的位置 f：代表图像在(x, y)的性质F 的数值 f，x，y 的值可以是任意实数
23
空间分辨率和幅度分辨率
数字图像
f (0, 0) f (1, 0) f ( x, y ) = M f ( N − 1, 0) f (0,1) f (1,1) L L f (0, M − 1) f (1, M − 1) M f ( N − 1, M − 1)
数字图像是对连续场景的近似
为达到较好的近似，需要多少个采样和灰度级 呢？ 理论上，M N G越大，近似越好
但图像的数据量随M N G的增加而迅速增 加，故采样和灰度级数也不能太大
第1章 数字图像处理概述
25
图象质量与采样和量化
图像空间分辨率变化所产生的效果
第1章 数字图像处理概述
26
512*512
第1章 数字图像处理概述
34
64级 级
第1章 数字图像处理概述
35
16级 级
第1章 数字图像处理概述
36
8级 级
第1章 数字图像处理概述
37
4级 级
第1章 数字图像处理概述
38
2级 级
第1章 数字图像处理概述
39
空间和幅度分辨率同时变化所产生的效果
第1章 数字图像处理概述
40
第1章 数字图像处理概述
3
人眼所见
第1章 数字图像处理概述
4
照片
第1章 数字图像处理概述
5
电视电影
第1章 数字图像处理概述
6
（2）图像的表达
图像表示 2-D数组 f (x, y)
x ， y：2-D空间XY中坐标点的位置 f：代表图像在(x, y)的性质F 的数值 f，x，y 的值可以是任意实数
23
空间分辨率和幅度分辨率
数字图像
f (0, 0) f (1, 0) f ( x, y ) = M f ( N − 1, 0) f (0,1) f (1,1) L L f (0, M − 1) f (1, M − 1) M f ( N − 1, M − 1)
数字图像是对连续场景的近似
为达到较好的近似，需要多少个采样和灰度级 呢？ 理论上，M N G越大，近似越好
但图像的数据量随M N G的增加而迅速增 加，故采样和灰度级数也不能太大
第1章 数字图像处理概述
25
图象质量与采样和量化
图像空间分辨率变化所产生的效果
第1章 数字图像处理概述
26
512*512
第1章 数字图像处理概述
34
64级 级
第1章 数字图像处理概述
35
16级 级
第1章 数字图像处理概述
36
8级 级
第1章 数字图像处理概述
37
4级 级
第1章 数字图像处理概述
38
2级 级
第1章 数字图像处理概述
39
空间和幅度分辨率同时变化所产生的效果
第1章 数字图像处理概述
40
数字图像处理及应用(MATLAB)第1章
图 采样示意图 如果是彩色图像，则是以三基色(RGB)的明亮度作为分量的二 维矢量函数来表示。即
f(x,y)=
f R ( x, y)
f G ( x, y)
f B ( x, y)
T
同一维信号一样，二维图像信号的采样也要遵循采样定理。二 维信号采样定理与数字电路中讲的一维信号采样定理类似。
2. 量化
(4) 数码摄像机 数码摄像机进行工作的基本原理简单的说就是光-电-数字信号 的转变与传输。即通过感光元件将光信号转变成电流，再将模拟电 信号转变成数字信号，由专门的芯片进行处理和过滤后得到的信息 还原出来就是我们看到的动态画面了。 数码摄像机的感光元件能 把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号。
量化示意图
一幅图像在采样时，行、列的采样点与量化时每个像素量化的 级数，既影响数字图像的质量，也影响到该数字图像数据量的大小。 假定图像取M×N个样点，每个像素量化后的灰度二进制位数为Q， 一般Q总是取为2的整数幂，即Q = 2k, 则存储一幅数字图像所需的 二进制位数b为
b M N Q
编著化学工业出版社数字图像处理实验第一章数字图像处理基础11图像及图像的数字化12图像的采集及常用格式13数字图像处理及主要应用14matlab及其在图像处理中的应用11图像及图像的数字化111图像及分类图像是自然界景物的客观反映是人类认识世界和人类本身的重要源泉
高等教育 “ 十二五 ” 规划教材
数字图像处理及应用
1.2.3 数字图像类型 1.二值图像 只有黑白两种颜色的图像 称为黑白图像或单色图像，是 指图像的每个像素只能是黑或 者白，没有中间的过度，故又 称二值图像。二值图像的像素 值只能为0或1，图像中的每个 像素值用1位存储。一幅 640×480像素的黑白图像只 需要占据37.5KB的存储空间，
数字图像处理课件_第1章(160831)
7.1 计算机图形学
用计算机将由概念所表示的物体
（不是实物）图像进行处理和显示。侧
重于根据给定的物体描述模型、光照及
想象中的摄像机的成像几何，生成一幅
图像。 包括称之为 “计算机艺术”的
艺术创作。
计算机图形学操作示意图
计算机图形学示例
—— 具有逼真感
计算机图形学示例
拟光照
—— 虚
‹#›
7.2
二维处理
由于图像是三维景物的二维投影，一幅图像本身 不具备复现三维景物的全部几何信息的能力，很 显然三维景物背后部分信息在二维图像画面上是 反映不出来的。因此，要分析和理解三维景物必 须作合适的假定或附加新的测量，例如双目图像 或多视点图像。
主观评价
数字图像处理后的图像一般是给人观察和评价的， 因此受人的因素影响较大。由于人的视觉系统很 复杂，受环境条件、视觉性能、人的情绪爱好以 及知识状况影响很大，作为图像质量的评价还有 待进一步深入的研究。
计算机视觉
计算机视觉的目的是发展出能够
理解自然景物的系统。在机器人领域中，
计算机视觉为机器人提供眼睛的功能。
计算机视觉操作示意图
需要一块三角形的积木
‹#›
8.几个当今热点的研究方向
1）因特网上的图像检索 2）图像在网上的传输 3）图像的安全技术 4）图像的处理技术 5）图像的自动识别 6）图像作为检测手段的一种 7）其它视频方面的研究与需求
数据量大
数字图像处理的信息大多是二维信息，处理信息
量很大。如一幅256×256低分辨率黑白图像，要
求约64kbit的数据量；对高分辨率彩色512×512
图像，则要求768kbit数据量；如果要处理30帧/
秒的电视图像序列，则每秒要求500kbit～
《数字图像处理_第三版_中_冈萨雷斯》第一章笔记
《数字图像处理_第三版_中_冈萨雷斯》第⼀章笔记
前⾔：没有做过系统性的学习，如何能对⼀个领域达到深究的地步。
《数字图像处理》——冈萨雷斯版只是零零碎碎的阅读过，未曾做过系统性的通读，故⽤博客记录，以便后续的巩固和温习，帖⼦只记录⼀些个⼈觉得⽐较有⽤的知识。
第⼀章笔记
数字图像处理领域
各种成像实例：伽马摄像成像、X射线成像、紫外波段成像、可见光及红外波段成像、微波波段成像、⽆线电波段成像。
超声图像成像步骤
数字图像处理的基本步骤
图像获取：图像起源
图像增强：对⼀幅图像进⾏某种操作。
图像复原：改进图像外观的处理领域，倾向于图像退化的数学或者概率模型为基础。
⼩波：不同分辨率描述图像的基础。
形态学处理：提取图像分量的⼯具，描述图像形状。
分割：将⼀幅图像划分它的组成部分或者⽬标。
图像处理系统的组成
趋势：⼤型图像处理系统朝着⼩型化和通⽤化的⼩型机并且带有专⽤图像处理硬件的混合系统的⽅向发展。
数字图像处理课件第一章
用3个二进制位表示：
23＝8（称为8色图像
或3位图像）
2020/7/18
（a）连续图像
2020/7/18
（b）数字化结果
（c）像素
2020/7/18
（d）灰度级
1.1.4 数字图像的基本属性
在计算机中的二维阵列（网格）：二维数组
i :行 I(i,j):j :列最小单位 :象素
I :值
• 两个基本属性： • ① 几何属性：坐标
。 • （3）为了存储和传输庞大的图像和视频信息，常常对这类数据进行
有效的压缩。 • （4）信息的可视化。 • （5）信息安全的需要。
2020/7/18
1.2.2 图像处理的任务
• 图像处理的主要任务：
– 图像获取与数字化 – 图像增强 – 图像恢复 – 图像重建 – 图像变换 – 图像编码与压缩 – 图像分割
2020/7/18
计算机视觉研究的特点
• 多学科交叉
计算机视觉
计算机 心理学 生理学 物理学 信号处理 数学
等等
2020/7/18
概率统计 随机过程
高度代数
线性系统
高等几何
最优化理论
计算机视觉研究的途径
• 硬件： • 第四代计算机（人工智能计算机） • 软件： • 通过研究人的视觉机理，提高计算机图像处理能力： • 传感器（眼睛）：成像机理及前期处理 • 处理机理（大脑）：人工神经网络
Ponzo错觉
2020/7/18
Hering错觉
2020/7/18
Orbison错觉
2020/7/18
Pogendoff错觉
2020/7/18
Zollnar错觉
图像表示与转换
数字图像处理第1章绪论附：工程应用
•建筑精选课件
•24
1.4.1 数字图像处理的主要应用
• 办公室自动化图像应用：邮政编码图像识别、OCR （字符识别系统）、自动判卷系统、各类图纸自动识 别与录入系统等
• 军事公安图像应用：自动跟踪技术、指纹识别、不完 整图片的复原、监控等
•建筑精选课件
•13
1.2.2 数字图像处理的主要研究内容
• 表达：
建模，图像采样、数字化
• 图像和视觉基础
• 图像变换： 提高图像质量
图像基础
图像增强： 改善图像质量 图像几何处理： 平移、缩放、旋转、扭曲 图像复原： 去噪声、去模糊 图像重建： 重建原始图像
图像处理
•建筑精选课件
•14
1.2.2 数字图像处理的主要研究内容
• 图像编码压缩
减少存储量和传输量
• 图像分割
图像区域分割和理解、目标表达和描述
•建筑精选课件
•15
1.2.2 数字图像处理的主要研究内容
图像增强
•建筑精选课件
•16
1.2.2 数字图像处理的主要研究内容
图像复原
•建筑精选课件
•17
1.3 相关学科和领域
1.3.1 数字信号处理学 1.3.2 计算机图形学 1.3.3 计算机视觉
•建筑精选课件
•23
1.4 数字图像处理的主要应用与趋势
1.4.1 数字图像处理的主要应用
• 遥感图像应用：资源调查、灾害监测、农林业规划、城市 规划、环境保护等
• 医学图像应用:计算机断层摄影计算成像CT技术、X射线、 染色体分析等
• 工业和实验图像应用:无损探伤、自动检查和识别、智能机 器人等
•建筑精选课件
•18
数字图像处理第一章
电磁波谱，按每个光子能量排列（电子伏特）
Gamma线 • 核医学
• 宇宙观察，天鹅座15000年 前的新星热气云
• X线胸透，大动脉的血管造影，头部CT，
电路版
• 天鹅座新星气云，X线|Gamma线|紫外线成像
正常玉米|患黑穗病玉米 的紫外线显微成像
胆固醇40|氧化镍薄膜600 |CD表面1750 的可见光显微成像
保存下来的第一张照片
The first image of the moon taken by a U.S. spacecraft. July 31,1964 at 9:09am, about 17 minutes before impacting the lunar surface
数字图像处理首次获得实际成 功应用
什么是图像处理？？？
去模糊
Jpg压缩
为什么要研究图像处理？ ——使机器具有视觉感知能力
为什么要研究图像处理？ ———Every image tells a story
为什么要研究图像处理？ ———每时每刻海量图像数据
为什么要研究图像处理？？
大量的图像、视频需要自动处理、理解 应用驱动 从一幅或多幅图像构建三维世界表达(VR、电影、动画) 监控(W4, who’s doing what at where and when) 电影的后处理 人脸感知 … 大量的科学问题有待深入 对生理学、神经生物学、人类认知等的研究有待深入，对侧 抑制现象的揭示是这方面的典型例证； 关于这一点并非绝对，汽车之与动物行走方式的不同、飞机 之与鸟类飞行方式的不同是很好的反例；
扣图与合成
漫画上色
基于视觉的导航
三维重建
卡通自动生成
第一章_数字图像处理概论
参考文献
Kenneth R. Castleman, Digital Image Processing，清华 大学出版社，1998。
“MATLAB 6.X图像处理”（孙兆林，清华大学出版社， 2002）。（实验教材）
R.C.冈萨雷斯等， 《数字图像处理》，电子工业出版社， 2003。
章毓晋， 《图象处理和分析》 ，清华大学出版社，1999。 容观澳， 《计算机图象处理》 ，清华大学出版社，2000。 荆仁杰等，《计算机图象处理》 ，浙江大学出版社，1990。
可见图像、不可见图像
波段
单波段、多波段、超波段
图像的类型
图像空间坐标和明暗的连续性
模拟图像
空间坐标和明暗程度都是连续变化的、计算机无法直接 处理的图像
数字图像
空间坐标和灰度均不连续的、用离散的数字（一般整数） 表示的图像（计算机能处理）
数字图像
是图像的数字表示，像素是其最小的单位。
遥感图片
气象预报
气象云图 气象预报
计算机合成图像
计算机合成图像
广告设计
动画
网 页 设 计
Wallpaper
娱乐
军事应用 目标跟踪
军事应用 隐形飞机、定位轰炸
军事应用
军事应用
1.6 数字图像处理的发展动向
提高精度，提高处理速度 加强软件研究，开发新方法 加强边缘学科的研究工作 加强理论研究 图像处理领域的标准化问题
数字图像处理的特点
（1）处理精度高，再现性好。 （2）易于控制处理效果。 （3）处理的多样性。 （4）图像数据量庞大。 （5）处理费时。 （6）图像处理技术综合性强。
1.2 数字图像处理的目的和主要研究内容
目的
提高图像的视感质量， 以达到赏心悦目的目的
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图像处理、图像分 割、图像分析
过程： 由数学公式生成仿 真图形或图像
由原始图像处理出 分析结果
计算机图形学与图像处理是逆过程。
1.3.2 计算机图形学
图像处理
计算机 图形学
图像 描述
图像识别 图像理解
1.3.3 计算机视觉
计算机视觉 研究对象： 图像或图像序列
图像处理 图像
研究内容： 视觉感知、 图像理解
1.1.1 数字图像的基本概念
数字图像
由连续的模拟图像采样和量化而得。组成数字图像 的基本单位是像素，所以数字图像是像素的集合。
像素为元素的矩阵，像素的值代表图像在该 位置的亮度，称为图像的灰度值。
数字图像像素具有整数坐标和整数灰度值。
1.1.2 数字图像的基本特点
图像是人类信息获取的重要手段 数字图像的分辨率逐步提高 数字图像可以充分利用现代化的数字通讯和
70年代以来迅猛发展。广泛应用 于太空探索，遥感应用，生物医 学工程，工业应用，军事应用等 方面。
1.5 数字图像处理的主要应用
航天航空 生物医学工程 通讯领域 工业
军事公安 文化艺术 资源环境
低空飞行探测火星
CT图像中缺陷的快速定位方法
模拟CT断 层图像
图像处理、图像分割、 图像分析
过程： 由图像特征感知、 由原始图像处理出 识别和理解三维场景 分析结果
1.4 数字图象处理的发展历史
上世纪20年代，纽约－伦敦海底电缆传输数字化的新闻 图片。传递时间从一个多星期减少到3个小时。
1921年电报打印机采用特 殊字符在编码纸处理的主要研究内容
图像编码压缩
减少存储量和传输量
图像分割
图像区域分割和理解、目标表达和描述
1.2.2 数字图像处理的主要研究内容
图像增强
1.2.2 数字图像处理的主要研究内容
图像复原
1.3 相关学科和领域
1.3.1 数字信号处理学 1.3.2 计算机图形学 1.3.3 计算机视觉
[3]计算机图像处理与识别技术.王耀南编著.高等教育出版社 [4] 章毓晋．图像处理和分析．清华大学出版社，1999
第1章 绪论
1.1 数字图像 1.2 数字图像处理 1.3 相关学科和领域 1.4 数字图像处理的发展历史 1.5 数字图像处理的主要应用
1.1 数字图像
1.1.1 数字图像的基本概念 1.1.2 数字图像的基本特点
1.3.1 数字信号处理学
数字信号处理 研究对象： 一维数字信号
图像处理 二维数字信号
研究内容： 数字滤波器、数字 图像滤波器、图像
正交变换、数字编 正交变换、图像编
码等
码等
数字信号处理与图像处理是紧密相关学科。
1.3.2 计算机图形学
计算机图形学
图像处理
研究对象： 图形
图像
研究内容： 图形生成、透视、 消隐
美国航天器传送的第一张月 球照片，1964年7月31日在光 线影响月球表面17分钟摄取
的图像。
1.4 数字图象处理的发展历史
60年代末，数字图象处理形成一 个比较完整的理论与技术体系， 从而构成了一门独立的技术
70年代，CT的发明，血球自动分 类仪的商业化
CT发明获得1979年诺贝尔医学奖。 X射线1901年物理学奖。
1.1.1 数字图像的基本概念
色彩：黑白、彩色 图像处理:
是对图像信息进行加工处理，以满足人的视 觉心理和实际应用的需求
1.1.1 数字图像的基本概念
模拟图像
连续的，采用数字化（离散化）表示和数字技 术出现之前，图像是连续的，这一类图像称为 模拟图像或连续图像 连续的：指从时间上和从数值上是不间断的
X射线 紫外光 可见光 红外光 微波 根据光子能量排布的电磁波谱
无线电波 长波 低频
1.1 数字图像
1.1.1 数字图像的基本概念 图：反射光或透射光的分布，或自身发出的能量
(客观) 像：人的视觉系统对图的接收在大脑中形成的印象
或认识 （主 观）
观察系统使用的光波段：可见光、红外、X射线、 微波超声 波、γ射线等
图像： 静止——文字、图片等 运动——飞行物、 心脏图
数字图像处理
张利辉
参考书
[1] Refael C.Gonzalez & Richard E.Woods．数字图像处理 （第二版）．阮秋琦，阮宇智，等译．北京：电子工业 出版，2003．
[2] K. R. Castleman．Digital Image Processing．清华大学 出版社，1998
实际CT图像
实验结果
实验结果
北京颐和园高分 辨率卫星影像，拍 摄时间为2003年9
月。
水体界线的确定
在近红外图像上，水体呈黑色；
遥感图像
增强前后的 遥感图像
高分辨率遥感图像1
高分辨率遥感图像2
香 港 新 机 场 遥 感 图 像
航 片
遥感多光谱图例
处 理 前 后
伽马射线 短波 高频
像素相关性大：压缩潜力大 评价受人的影响大
1.2.2 数字图像处理的主要研究内容
表达：
建模，图像采样、数字化
图像和视觉基础
图像变换： 提高图像质量
图像基础
图像增强： 改善图像质量 图像几何处理： 平移、缩放、旋转、扭曲 图像复原： 去噪声、去模糊 图像重建： 重建原始图像
到专用。
1929年从伦敦 到纽约15级色 调通过电缆传 递照片。从早 期5个灰度到
15灰度。
1.4 数字图象处理的发展历史
五十年代中期在太空计划的推动下 开始这项技术的研究。重要标志是 1964年美国喷气推进实验室（JPL） 正式使用数字计算机对“徘徊者7 号”太空船送回的四千多张月球照 片进行了处理。
信息传输技术 数字图像可以长期保存和永不失真
1.2 数字图像处理
1.2.1 数字图像处理的基本特点 1.2.2 数字图像处理的主要研究内容
1.2.1 数字图像处理的基本特点
信息量大：512×512×8bit＝256KB 256KB×25帧/s＝6400KB=6.25MB
占用的频带较宽：电视图像的带宽5～ 6MHz，而语言带宽4KHz，频带越宽，技 术实现难度越大