数字图像处理-徐秀刚
《数字图像处理》实验教学大纲
《数字图像处理》课程实验教学大纲电子信息工程教研室编信息与电子工程学院2013 年 8 月课程名称：数字图像处理课程编号：056123英文名称： Digital Image Processing 课程负责人：马加庆课程性质：非独立设课课程属性：专业应开实验学期：第6学期学时学分：课程总学时---48 实验学时---16 课程总学分---3 实验学分---0实验者类别：本科生适用专业：电子信息工程、电子信息科学与技术先修课程：线性代数，信号与系统，数字信号处理，计算机仿真及应用一、课程简介数字图像处理是研究数字图像处理的基本理论、方法及其在智能化检测中应用的学科，本课程侧重于数字图像的基本处理理论和方法，并对图像分析的基本理论和实际应用进行系统介绍。
目的是使学生系统掌握数字图像处理的基本概念、基本原理、实现方法和实用技术，了解数字图像处理基本应用和当前国内外的发展方向。
要求学生通过该课程学习，具备解决智能化检测与控制中应用问题的初步能力，为在计算机视觉、模式识别等领域从事研究与开发打下扎实的理论基础。
二、课程实验教学的目的、任务与要求通过实验使学生加深对课堂上所学专业知识的认识，通过理论与实践相结合提高学生的动手能力。
要求学生利用所学知识完成对图像的锐化、模糊、加噪声、读取、变换等处理。
三、实验方式与基本要求实验方式：学生一人一机，独立实验，注意记录实验数据与结果分析。
基本要求：实验前，学生要认真预习实验任务，了解实验目的和实验内容；实验时，要认真上机，做好观察分析和记录；实验后，按要求编写实验报告。
四、实验项目设置注：实验类型：1.演示/2.验证/3.综合/4.设计研究/5.其他；实验类别：1.基础/2.专业基础/3.专业/4.其它；实验要求：1.必修/2.选修/3.其它五、教材（讲义、指导书）：《数字图像处理》，冈萨雷斯著，阮秋琦等译，电子工业出版社，2007.8。
参考书：1．《图像处理》，章毓晋编，清华大学出版社，20052. Digital Image Processing，Castleman R K. 朱志刚等译，清华大学出版社1998六、实验报告要求每个实验均按统一格式编写实验报告。
《数字图像处理》课程教学大纲
二、课程章节主要内容及学时分配第一章、数字图像处理方法概述讲课3课时了解本课程研究的对象、内容及其在培养软件编程高级人才中的地位、作用和任务；了解数字图像处理的应用；了解数字图像的基本概念、与设备相关的位图(DDB)、与设备无关的位图(DIB)；了解调色板的基本概念和应用；了解CDIB类与程序框架结构介绍；了解位图图像处理技术。
重点：CDIB类与程序框架结构介绍。
难点：调色板的基本概念和应用。
第二章、图像的特效显示讲课3课时、实验2学时了解扫描、移动、百叶窗、栅条、马赛克、渐显与渐隐、浮雕化特效显示。
重点：渐显与渐隐。
难点：马赛克。
第三章、图像的几何变换讲课2课时了解图像的缩放、平移、镜像变换、转置、旋转。
重点：镜像变换。
难点：旋转。
第四章、图像灰度变换讲课3课时、实验2学时了解非0元素取1法、固定阈值法、双固定阈值法的图像灰度变换；了解灰度的线性变换、窗口灰度变换处理、灰度拉伸、灰度直方图、灰度分布均衡化。
重点：灰度直方图。
难点：灰度分布均衡化。
第五章、图像的平滑处理讲课3课时了解二值图像的黑白点噪声滤波、消除孤立黑像素点、3*3均值滤波、N*N 均值滤波器、有选择的局部平均化、N*N中值滤波器、十字型中值滤波器、N*N最大值滤波器、产生噪声。
重点：消除孤立黑像素点、中值滤波器。
难点：有选择的局部平均化。
第六章、图像锐化处理及边缘检测讲课3课时、实验2学时了解梯度锐化、纵向微分运算、横向微分运算、双方向一次微分运算、二次微分运算、Roberts边缘检测算子、Sobel边缘检测算子、Krisch边缘检测、高斯-拉普拉斯算子。
重点：Roberts边缘检测算子、高斯-拉普拉斯算子。
难点：梯度锐化。
第七章、图像分割及测量讲课4课时了解图像域值分割、轮廓提取、轮廓跟踪、图像的测量。
重点：轮廓提取、轮廓跟踪。
难点：图像的测量。
包括：图像的区域标记、图像的面积测量及图像的周长测量。
第八章、图像的形态学处理讲课3课时了解图像腐蚀、图像的膨胀、图像开启与闭合、图像的细化、图像的粗化、中轴变化。
一种基于VC实现数字图像的轮廓提取法
ＦｉｎｄＳｔａｒｔＰｏｉｎｔ＝ｆａｌｓｅ；
／／从 初 始 点 开 始 扫 描
ＣｕｒｒｅｎｔＰｏｉｎｔ．ｙ＝ＳｔａｒｔＰｏｉｎｔ．ｙ；
ＣｕｒｒｅｎｔＰｏｉｎｔ．ｘ＝ＳｔａｒｔＰｏｉｎｔ．ｘ；
Ｗｈｉｌｅ（！ ＦｉｎｄＳｔａｒｔＰｏｉｎｔ）
｛
Ｆｉｎｄｐｏｉｎｔ＝ｆａｌｓｅ；
Ｗｈｉｌｅ（！ Ｆｉｎｄｐｏｉｎｔ）
ｉｍａｇｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ，ｏｂｊｅｃｔ ｒｅｇｉｏｎ ｒｅｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｇｉｏｎ ｓｈａｐｅ ｐｉｃｋｉｎｇ－ ｕｐ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｗｅ ｍａｄｅ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒｉｎｇｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ
ｐｉｃｋ ｕｐ ｔｈｅ ｆｒｉｎｇｅ， ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｒｕｌｅｓ ａｎｄ ｓｔｅｐｓ ｏｆ ｉｔ． Ｔｈｅｎ ｗｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｃｏｄｅ ｉｎ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋．
４ 实现代码
ｖｏｉｄ ＣＣｕｓｔｅｒ：： Ｓｋｅｔｃｈ（ ） ／／对图像进行边缘提取
｛
ＧｅｔＦｅａｔｕｒｅ（ ）；
Ｉｎｔ Ｔ＝５０；
／ ／指向源图像的指针
ＬＰＢＹＴＥ ｌｐＳｒｃ；
ＬＰＢＹＴＥ ｌｐＤｓｔ； ／ ／ 指向缓存 ＤＩＢ 图像的指针
ｌｏｎｇ ｗｉｄｅ；
ｌｏｎｇ ｈｅｉｇｈｔ ； ／ ／ 循环变量
新 第一步往往就是边缘检测和跟踪， 目前它以成为机器视觉研究 领域最活跃的课题之一，在工程应用中占有十分重要的地位。
边 缘 跟 踪 的 基 本 方 法 是：先 根 据 某 些 严 格 的“探 测 准 则 ”找 出目标物体轮廓上的像素， 再根据这些像素的某些特征用一定 的“跟 踪 准 则 ”找 出 目 标 物 体 上 的 其 他 像 素 。一 般 的 跟 踪 准 则 是 ： 边缘跟踪从图像左上角开始逐像点扫描， 当遇到边缘点时则开 始 顺 序 跟 踪 ，直 至 跟 踪 的 后 续 点 回 到 起 始 点 （对 于 闭 合 线 ）或 其 后 续 点 再 没 有 新 的 后 续 点 （对 于 非 闭 合 线）为 止 。 如 果 为 非 闭 合 线 ，
《数字图像处理》教学大纲
《数字图像处理》教学大纲
一、课程简介
数字图像处理是机器视觉、模式识别、医学图像处理等的基础，本课程为工程专业的学生提供数字图像处理的基本知识，是理论性和实践性都很强的综合性课程。
课程内容广泛涵盖了数字图像处理的基本原理，包括图像采样和量化、图像算术运算和逻辑运算、直方图、图像色彩空间、图像分割、图像形态学、图像频域处理、图像分割、图像降噪与图像复原、特征提取与识别等。
二、课程目标
通过本课程学习，学生可以掌握数字图像处理的基本方法，具备一定的解决图像处理应用问题的能力，培养解决复杂工程问题的能力。
具体目标如下：
1.掌握数字图像处理的基本原理、计算方法，能够利用专业知识并通过查阅资
料掌握理解相关新技术，对检测系统及处理流程进行创新性设计；
2.能够知晓工程领域中涉及到的数字图像处理技术，理解其适用场合、检测对
象及条件的限制，能根据给定的目标要求，针对工业检测中的工程问题选择和使用合适的技术和编程，进行仿真和分析；
3.能够知晓工程领域中所涉及的现代工具适用原理及方法，根据原理分析和仿
真结果，进行方案比选，确定设计方案，具有检测算法的设计能力；
4.通过校内外资源和现代信息技术，了解数字图像处理发展趋势，提高解决复
杂工程问题的能力。
三、课程目标对毕业要求的支撑关系
四、理论教学内容及要求
四、实验教学内容及要求
五、课程考核与成绩评定
六、教材及参考书。
数字图像处理与模式识别
数字图像处理与模式识别数字图像处理和模式识别是近年来快速发展的技术领域。
随着计算机的普及，数字图像处理和模式识别技术正在越来越广泛地应用于生产、医疗、安全、交通等领域。
本文将介绍数字图像处理和模式识别技术，以及它们的应用。
数字图像处理数字图像处理是对从数字相机、扫描仪等设备中得到的数字图像进行处理的技术。
数字图像处理可以用于增强图像的质量、改变图像的颜色、减少图像噪声、提取图像特征等。
数字图像处理的主要过程包括图像预处理、特征提取和分类。
图像预处理是对图像进行预处理的过程，目的是去除噪声、增强对比度、增加分辨率等。
常用的图像预处理方法包括平滑、边缘检测、二值化等。
平滑技术用于去除图像中的噪声。
边缘检测技术用于提取图像中的边缘信息。
二值化是将图像转换为黑白两色，以便进行下一步的特征提取。
特征提取是指从图像中提取与目标有关的特征。
特征提取通常通过对彩色图像中的像素值进行转换来实现。
在图像处理中，特征可以是形状、颜色、纹理、边缘等。
通过特征提取，可以将目标从图像中分离出来，以便进行下一步的分类。
分类是将图像分为不同类别的过程，目的是区分不同对象，并进行识别和分析。
在图像分类中，常用的方法包括决策树、支持向量机、神经网络等。
决策树是一种通过选择特征来分割数据的方法。
支持向量机是一种通过线性或非线性分类器来分配数据的方法。
神经网络是一种通过训练数据集来识别不同类别的方法。
数字图像处理的应用场景包括生产、医疗、安全、交通等各个方面。
例如，在生产领域中，数字图像处理可以用于检测机器的运行状态，优化流程和提高生产效率。
在医疗领域中，数字图像处理可以用于对医学图像进行处理和分析，以便进行疾病的诊断和治疗。
在安全领域中，数字图像处理可以用于实时监测和识别危险行为和违规行为。
在交通领域中，数字图像处理可以用于车辆和行人的识别，以提高道路安全性。
模式识别模式识别是一种人工智能技术，旨在建立模型，使计算机能够自动从输入数据中学习，从而识别或分类到新的数据。
(完整word版)数字图像处理_胡学龙_许开宇_课后答案
胡学龙、许开宇编著《数字图像处理》思考题与习题参考答案第1 章概述1。
1 连续图像和数字图像如何相互转换？答：数字图像将图像看成是许多大小相同、形状一致的像素组成。
这样，数字图像可以用二维矩阵表示.将自然界的图像通过光学系统成像并由电子器件或系统转化为模拟图像（连续图像）信号,再由模拟/数字转化器(ADC）得到原始的数字图像信号。
图像的数字化包括离散和量化两个主要步骤。
在空间将连续坐标过程称为离散化，而进一步将图像的幅度值(可能是灰度或色彩）整数化的过程称为量化。
1。
2 采用数字图像处理有何优点？答：数字图像处理与光学等模拟方式相比具有以下鲜明的特点：1．具有数字信号处理技术共有的特点。
（1)处理精度高。
（2）重现性能好.（3）灵活性高。
2．数字图像处理后的图像是供人观察和评价的，也可能作为机器视觉的预处理结果.3．数字图像处理技术适用面宽。
4．数字图像处理技术综合性强。
1。
3 数字图像处理主要包括哪些研究内容？答：图像处理的任务是将客观世界的景象进行获取并转化为数字图像、进行增强、变换、编码、恢复、重建、编码和压缩、分割等处理，它将一幅图像转化为另一幅具有新的意义的图像。
1.4 讨论数字图像处理系统的组成.列举你熟悉的图像处理系统并分析它们的组成和功能。
答:如图1.8，数字图像处理系统是应用计算机或专用数字设备对图像信息进行处理的信息系统.图像处理系统包括图像处理硬件和图像处理软件。
图像处理硬件主要由图像输入设备、图像运算处理设备（微计算机）、图像存储器、图像输出设备等组成。
软件系统包括操作系统、控制软件及应用软件等。
图1。
8 数字图像处理系统结构图11。
5 常见的数字图像处理开发工具有哪些？各有什么特点?答．目前图像处理系统开发的主流工具为 Visual C++（面向对象可视化集成工具）和 MATLAB 的图像处理工具箱（Image Processing Tool box)。
两种开发工具各有所长且有相互间的软件接口。
数字图像处理第二版夏良正著
数字图像处理第二版夏良正著（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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数字图像处理系统毕业设计论文
毕业设计说明书基于ARM的嵌入式数字图像处理系统设计学生姓名：张占龙学号： 0905034314学院：信息与通信工程学院专业：测控技术与仪器指导教师：张志杰2013年 6月摘要简述了数字图像处理的应用以及一些基本原理。
使用S3C2440处理器芯片，linux内核来构建一个简易的嵌入式图像处理系统。
该系统使用u-boot作为启动引导程序来引导linux内核以及加载跟文件系统，其中linux内核与跟文件系统均采用菜单配置方式来进行相应配置。
应用界面使用QT制作，系统主要实现了一些简单的图像处理功能，比如灰度话、增强、边缘检测等。
整个程序是基于C++编写的，因此有些图像变换的算法可能并不是最优化的，但基本可以满足要求。
在此基础上还会对系统进行不断地完善。
关键词：linnux 嵌入式图像处理边缘检测AbstractThis paper expounds the application of digital image processing and some basic principles. The use of S3C2440 processor chip, the Linux kernel to construct a simple embedded image processing system. The system uses u-boot as the bootloader to boot the Linux kernel and loaded with file system, Linux kernel and file system are used to menu configuration to make corresponding configuration. The application interface is made using QT, system is mainly to achieve some simple image processing functions, such as gray, enhancement, edge detection. The whole procedure is prepared based on the C++, so some image transform algorithm may not be optimal, but it can meet the basic requirements. On this basis, but also on the system constantly improve.Keywords:linux embedded system image processing edge detection目录第一章绪论 (1)1.1 数字图像处理概述 (1)1.2 数字图像处理现状分析 (5)1.3 本文章节简介 (8)第二章图像处理理论 (8)2.1 图像信息的基本知识 (8)2.1.1 视觉研究与图像处理的关系 (8)2.1.2 图像数字化 (10)2.1.3 图像的噪声分析 (10)2.1.4 图像质量评价 (11)2.1.5 彩色图像基本知识 (11)2.2 图像变换 (13)2.2.1 离散傅里叶变换 (13)2.2.2 离散沃尔什-哈达玛变换（DWT-DHT） (20)2.2.3 离散余弦变换（DCT） (21)2.2.4 离散图像变换的一般表达式 (23)2.3 图像压缩编码 (24)2.3.1 图像编码的基本概念 (24)2.4 图像增强和复原 (24)2.4.1 灰度变换 (24)2.4.2 图像的同态增晰 (26)2.4.3 图像的锐化 (27)2.5 图像分割 (27)2.5.1 简单边缘检测算子 (27)2.6 图像描述和图像识别 (28)第三章需求分析 (28)3.1 系统需求分析 (28)3.2 可行性分析 (28)3.3 系统功能分析 (29)第四章概要设计 (29)4.1 图像采集 (30)4.2 图像存储 (31)4.3 图像处理（image processing） (31)4.4 图像显示 (32)4.5 网络通讯 (32)第五章详细设计 (32)5.1 Linux嵌入式系统的构建 (33)5.1.1 启动引导程序的移植 (33)5.1.2 Linux内核移植 (33)5.1.3 根文件系统的移植 (34)5.2 图像处理功能的实现 (34)5.2.1 彩色图像的灰度化 (34)5.2.2 灰度图的直方图均衡化增强 (35)5.2.3 图像二值化 (35)5.2.4 边缘检测 (36)第六章调试与维护 (36)附录 A (37)参考文献 (43)致谢 (44)第一章绪论1.1 数字图像处理概述数字图像处理(Digital Image Processing)又称为计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。
数字图像处理毕业设计
安徽建筑大学毕业设计（论文）毕业设计 (论文)专业电子信息工程班级学生姓名学号课题数字图像处理方法研究与实现——基于VC++的图像增强实现指导教师摘要图像在传送和转换时会造成图像的某些降质，所以有必要对降质的图像进行改善处理。
其中的一种方法是不考虑图像质量降低的原因，只将图像中感兴趣的特征有选择的突出，从而衰减次要信息。
这种方法能够提高图像的可读性，改善后的图像不一定逼近原始图像，但能够突出目标的轮廓、衰减各种噪声、将黑白图像转换成色彩图形等。
这类方法通常称为图像增强技术。
图像增强技术通常有两种方法：空间域法和频率域法。
空间域法主要是在空间域中对图像像素灰度值直接进行运算处理。
本文围绕空间域法，对数字图像的增强处理进行了研究，着重介绍其中的直方图、直方图均衡化及图像平滑处理中的邻域平均和中值滤波。
并利用VC++实现上述方法对图像的处理。
关键词：图像增强；直方图；图像平滑；邻域平均；中值滤波AbstractThe image in the transmission and conversion cases will cause some blurred image, so，it is necessary for the image to have an improved treatment. One way is to not consider the reasons for degradation of image quality, the characteristics of the image selected outstanding, thereby attenuating less important information. This method can improve the readability of the image, the image after improvement is not necessarily approximate to the original image, such as highlighting the outline of the target, the attenuation of noise, the black and white images into color graphics. This kind of method is usually called the image enhancement technology.Image enhancement technology usually has two kinds of methods: spatial domain and frequency domain method. The spatial domain method is direct computation of pixel gray values in the spatial domain. This paper focuses on the spatial domain method, enhancement of digital image processing are studied, emphatically introduces the histogram equalization and histogram of image smoothing, neighborhood averaging and median filtering. And VC++ is used to realize the method for image processing.Keywords：Image Enhancement; Histogram; Image smooth; Neighborhood averaging; Median filtering目录摘要 (II)Abstract (III)1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2 图像增强的研究及发展现状 (2)1.3 论文组织结构 (3)2 图像增强的基本理论 (4)2.1 数字图像的基本理论 (4)2.1.1数字图像的表示 (4)2.1.2图像的灰度 (4)2.1.3灰度直方图 (4)2.2 数字图像增强概述 (4)2.3 图像增强概述 (6)2.3.1图像增强的定义 (6)2.3.2常用的图像增强方法 (6)2.4 图像增强流程图 (8)2.5本章小结 (8)3 图像增强方法与原理 (9)3.1 直方图变换 (9)3.1.1直方图修正基础 (9)3.1.2直方图均衡化 (10)3.2 图像平滑 (11)3.2.1图像平滑 (11)3.2.2邻域平均 (11)3.2.3中值滤波 (12)3.4本章小结 (12)4 VC++6.0以及图像增强的实现 (13)4.1 VC++6.0简介 (13)4.1.1 VC++6.0 简介 (13)4.1.2开发环境 (13)4.1.3 图片应用程序的创建 (14)4.2图像增强实现方法 (14)4.2.1灰度修正的实现 (14)4.2.2邻域平均的实现 (18)4.2.3中值滤波的实现 (19)4.3本章小结 (21)5总结与展望 (22)5.1总结 (22)5.2展望 (22)参考文献 (23)致谢 (24)附录 (25)部分程序代码 (25)1.读入图片 (25)2.绘制直方图 (25)3.灰度直方图 (26)4.直方图均衡化 (27)安徽建筑大学毕业设计（论文）数字图像处理方法研究与实现——基于VC++的图像增强实现电子与信息工程学院电子信息工程 10电子1班胡水清 10205010107指导老师宋杨1 绪论数字图像处理是用计算机对图像信息进行处理的一门技术，使利用计算机对图像进行各种处理的技术和方法。
第1章数字图像基础禹晶老师
Imaging Sensor
Line of Image Sensors
Array of Image Sensors 图像是像素的二维排列
13
图像获取
数字图像的储存方式以像素为单位，
传感器阵列上每一个感光元对应数字图像中的一个 像素，
每一个像素值反映自然场景中相应成像点的亮度。
自然场景及其对应的数字图像
表示一幅数字图像：
y
0 1 2
. . . . . .
M ¡ 1
像素
f (x;y)
x
其中，M×N为空间分辨率。
16
空间分辨率
The spatial resolution of an image is determined by how sampling was carried out Spatial resolution simply refers to the smallest discernable detail in an image – Vision specialists will often talk about pixel size – Graphic designers will talk about dots per inch (DPI)
颜色深度对数字图像质量的影响
39
非均匀采样与量化
非均匀采样
– 在变化大细节多的区域——较精（密）采样
– 平坦变化缓慢区域——较粗（稀）采样
非均匀量化
– 在边界附近（灰度剧烈变化区）——量化级少 – 灰度级变化比较平滑的区域——量化级多，避免或减 少由于量化的太粗糙，在灰度级变化比较平滑的区域 出现假轮廓的现象
γ射线
X射线
紫外线
数字图像边缘检测经典算法研究
在图像没有噪声的情形下，Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子、LOG算子和Canny算子都能比较准确的检测出边缘。当图像加入高斯白噪声时，相对于Roberts算子来说，Sobel算子和Prewitt算子受噪声的影响比较小，LOG算子总会产生伪边缘，这和其过零点的检测方法有关。而Canny算子无论是在有噪声还是无噪声的情况下，都能得到比较好的检测效果，也优于其它边缘检测算子。
2011级
学术硕士
电路与系统
数字图像处理
学期
学时
学分
课程类型
修课方式
考核时间
一年级
第一学期
作业题目
数字图像边缘检测经典算法研究
评分：
导师签字：
年月日
数字图像边缘检测经典算法研究
【摘要】数字图像的边缘检测被广泛应用于数字图像处理领域，本文从原理方面讨论了几种经典的边缘检测方法，如Rebort算子、Prewitt算子和sobel算子，拉普拉斯(Laplaoian)算子、Canny算子，并系统的对其进行了分析比较，分析了各种边缘检测算子的特点，并对它们的检测效果进行了分类比较。
d(x,y)=▽2[g(x,y)*f(x,y)]
其中▽2代表二阶求导，根据卷积求导法则，有
d(x,y)=▽2[g(x,y)]*f(x,y)
其中，
为高斯函数的标准差，上面的算子称为墨西哥草帽算子。
2.3 Canny算子
John Canny于1986年提出了一种边缘检测算法，即Canny算子。Canny算子在边缘检测方面获得了良好的效果，很快就称为评价其他边缘检测方法的标准准则。近年来，Canny算子在灰度图像的边缘检测中得到了很广泛的应用，它根据边缘检测的有效性和定位的准确性，研究了最优边缘检测器所需要的特性，并据此推导出了最优边缘检测器的数学表达式，给出了评价边缘检测性能优劣的三个指标。其基本思想是在图像中找出具有局部最大梯度幅值的像素点，检测平滑图像的二阶方向导数的过零点(zero-crossings)，由下式求出:
《数字图像处理》实验指导书
数字图像处理实验指导书电气信息工程系实验中心2008年8月目 录实验一、数字图像获取实验二、图像的傅立叶变换实验三、图像增强实验四、图像压缩实验一、数字图像获取一、实验目的1．掌握使用扫描仪等数字化设备以及计算机获取数字图像的方法；2．修改图像的存储格式。
二、实验仪器1．计算机；2．扫描仪（或数码相机、数字摄像机）及其驱动程序盘；3．图像处理软件（画图，photoshop， Microsoft photo edit等）；4．记录用的笔、纸。
三、 实验内容用扫描仪获取图像也是图像的数字化过程的方法之一，扫描仪按种类可以分为手持扫描仪，台式扫描仪和滚筒式扫描仪（鼓形扫描仪）。
扫描仪的主要性能指标有x、y方向的分辨率、色彩分辨率（色彩位数）、扫描幅面和接口方式等。
各类扫描仪都标明了它的光学分辨率和最大分辨率。
分辨率的单位是dpi，dpi是英文Dot Per Inch的缩写，意思是每英寸的像素点数。
扫描仪工作时，首先由光源将光线照在欲输入的图稿上，产生表示图像特征的反射光（反射稿）或透射光（透射稿）。
光学系统采集这些光线，将其聚焦在CCD上，由CCD将光信号转换为电信号，然后由电路部分对这些信号进行A/D转换及处理，产生对应的数字信号输送给计算机。
当机械传动机构在控制电路的控制下，带动装有光学系统和CCD的扫描头与图稿进行相对运动，将图稿全部扫描一遍，一幅完整的图像就输入到计算机中去了。
图1.1扫描仪的工作原理扫描仪扫描图像的步骤是:首先将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者图纸照片；然后启动扫描仪驱动程序后，安装在扫描仪内部的可移动光源开始扫描原稿。
为了均匀照亮稿件，扫描仪光源为长条形，并沿y方向扫过整个原稿；照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成沿x方向的光带，又经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜，经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色光带分别照到各自的CCD上，CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A/D变换器转变为数字电子信号。
数字图像处理文献综述
数字图像处理文献综述摘要数字图像处理是指将数字图像与计算机进行交互，将图像进行数字化处理以获得更好的视觉效果或用于其他应用领域。
本文对数字图像处理近期的研究文献进行综述，探讨数字图像处理的基本理论和在实际应用中的应用情况。
数字图像处理基本理论数字图像通常以灰度或彩色的方式呈现。
在数字图像处理中，基本的操作包括滤波，变换和复原等。
其中，滤波是最常用的操作之一，它用于去除图像中的噪声和其它干扰项。
变换用于将图像从一种形式转换为另一种形式，包括傅里叶变换、小波变换和Hough变换等。
复原则用于恢复由噪声和失真所造成的信息丢失。
数字图像处理的另外一个重要问题是图像分割。
图像分割是将图像分成不同的区域，这些区域可以是同质的，也可以是具有不同特征的。
在数字图像中，图像分割可以用于物体识别、边缘检测和目标跟踪等应用。
数字图像处理的应用场景数字图像处理可以应用于多个领域，如医学、机器人、安全监控、虚拟现实和自动驾驶。
在医学领域，数字图像处理可以用于医学图像的增强、识别和分析。
例如，数字图像处理可以用于诊断肿瘤、分析眼底图像和检查CT扫描图像等。
在机器人领域，数字图像处理可以用于机器人感知和导航。
例如，在自主驾驶汽车中，数字图像处理可以用于识别道路标记和行人，帮助汽车进行自主导航。
在安全监控领域，数字图像处理可以用于识别和跟踪可疑人员或物品。
例如，在机场或车站，数字图像处理可以用于识别和跟踪行李和车站内的人员。
在虚拟现实领域，数字图像处理可以用于增强虚拟世界的真实感和交互性。
例如，数字图像处理可以用于识别用户手势，帮助用户进行更加自然的交互。
数字图像处理的未来发展数字图像处理的未来发展将越来越多地涉及到深度学习和人工智能的技术，这些技术将用于图像识别和分析。
随着机器学习技术的增强，数字图像处理将可以更加准确地识别和分析图像，为实际应用带来更多的价值。
除此之外，数字图像处理的实际应用将与物联网、大数据和云计算等新技术结合在一起，从而开创出更多的可能和机会。
面向光照变化下的图像分割技术研究
面向光照变化下的图像分割技术研究随着现代数字图像技术的不断发展和应用，图像分割技术成为了研究的热点之一。
在实际应用中，图像分割技术可以将图像中的目标、背景等不同区域分开，为图像处理和计算机视觉领域的应用提供了有力的支持。
但是，在面对光照变化等复杂环境的情况下，如何提高图像分割的准确度成为了一个严峻的问题。
光照变化是影响图像分割效果的一个重要因素，它会导致同一个物体在不同光照条件下呈现出不同的亮度、颜色等特征。
这样一来，传统的图像分割算法就会因为缺少鲁棒性而难以奏效，从而影响图像分割的准确度。
因此，对于面向光照变化下的图像分割技术研究，必须充分考虑光照变化引起的影响，寻求更加鲁棒的分割算法，并探索更加精细化的特征提取方法。
在现有的图像分割技术中，基于传统的图像分割算法往往具有计算复杂度低、运算速度快等优点，但在面对复杂环境时准确度有限。
因此，新型的算法才能更好地适应复杂的环境。
例如，基于深度学习的图像分割算法，能够利用深度神经网络对图像进行语义分割，进而精细化地进行物体识别和分割，准确度更高。
此外，在光照变化下的图像分割中，传统的图像分割算法往往会受到光照对颜色的影响，导致图像分割的准确度下降。
因此，改进的算法应该在特征提取上，寻求更加鲁棒、不受光照变化影响的特征描述子。
此外，光照变化下的图像分割还需要考虑到实际应用场景的不同需求，例如高精度、高速度等要求。
基于此，研究者们在算法设计和实现方面进行了大量努力，取得了一些进展。
例如，在传统的阈值分割算法中，通过对图像像素的灰度值进行统计，再根据阈值进行划分，能够简单快速地进行图像分割，但由于对像素值精度要求高，受到光照变化影响大。
因此，研究者提出了基于自适应阈值的算法，能够自动调整阈值从而适应光照变化，并以此提高图像分割的准确度。
此外，在面向光照变化下的图像分割中，还需要考虑场景的实时性需求。
例如，在车载行驶过程中需要对道路标记、障碍物等进行实时的分割识别。
数字图像处理综述
数字图像处理综述龙雪玲 11 华中师范大学计算机学院，湖北武汉，430079摘要:随着计算机的发展，数字图像处理也得到了广泛应用与发展。
本文对数字图像处理研究背景、现状和应用进行了总体阐述。
并对图像处理研究方法的六个主要方面增强、复原、压缩、分割、表示和描述和识别进行了粗略概述。
最后，对数字图像处理的现存问题和发展趋势进行了简要分析。
关键词:数字图像处理；研究方法；现存问题；发展趋势1 数字图像处理概述数字图像处理又称计算机图像处理主要是将图像信号转化为数字信号通过计算机进行处理。
主要包括图像增强、图像复原、图像压缩、图像分割等主要方法。
近几年图像处理随着计算机、数学的发展以及医学、军事和农牧业等方面应用需求的增长而发展迅速。
2 数字图像处理研究背景及现状早在20世纪20年代，巴特兰电缆图片传输系统把横跨大西洋传送一幅图片所需的时间由数个星期减到三小时。
这也是数字图像最早的应用之一。
随之而来的是在20世纪60年代，出现了功能强大到足以执行有意义图像处理的大型计算机，伴随着这些进展，数字图像处理所需的大容量存储和显示系统也飞速发展。
数字图像处的应用领域可以说是多种多样。
无论是在航空航天空间领域，还是在医学成像、天文学、地球资源遥感监测领域，数字图像处理都在不断渗透，并为这些领域带来了不可估量的新发现。
这也促使人们进一步在数字图像领域进行研究，为计算机领域带来新的活力。
在第三代计算机问世之后，数字图像处理技术得到了高速的发展。
从20世纪60年代至今，图像处理领域一直在勃勃生机的发展。
比起之前，数字图像处理的应用范围变得更为广泛了。
计算机方法用于增强对比度或者将灰度编码为彩色，以便解释工业、医学及生物科学领域中的X射线图像和其他图像。
类似地，在天文学、生物学、法律实施及工业领域等等，图像处理技术也得以成功的应用。
人们对高质量或者是特殊效果的图像需求越来越大。
图像去噪技术方面也取得了很大的飞跃，基于常见的空间域滤波和频率域滤波，近几年又提出了效果更好的去噪方法，例如小波阈值法、多幅图像平均法。
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中国海洋大学本科生课程大纲
课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修
一、课程介绍
1.课程描述：
数字图像处理课是地球物理勘探、数字图像等多学科交叉的一门学科基础课，课程学习不仅让本科学生学习数字图像处理、应用地球物理的专业基础知识，而且通过上机实践锻炼和提高学生运用Matlab语言或者C语言等编程工具进行图形图像处理算法的计算机编程能力，既提高学生的基础理论知识，又锻炼了学生的实践动手能力，提高了学生的综合素质和解决实际问题的能力。
2.设计思路：
本课程采用理论教授与上机实践相结合的方式开展授课，理论讲解过程中加入上机实践，让学生边学习理论知识，边动手实践，通过这种方式，加深他们对于专业知识的认识与理解。
理论讲授内容包括：系统学习数字图像处理的基本概念和方法理论，如图像采集和输出、图像变换(傅里叶变换、小波变换等)、图像增强（空域增强、频域增强）、图像退化与恢复、图像重建、彩色图像处理等方面的基本理论和基本方法。
理论讲授过程中，为了实现数字图像处理知识能够和地球物理专业知识相结合，每个章节的授课过程中，都融入了数字图像处理方法在地球物理勘探的应用实例，通过这种方式，实现学科基础知识和专业知识的紧密结合。
上机实践内容共安排了七次上机实践，上机实践内容除了融会贯通数字图像处理的基本理论与基本方法外，还安排了二次数字图像处理方法如何对于地球物理资料处理的上机实践，通过这种方式，让学生在实践中更好的体会数字图像处理与应用地球物理勘探的密切联系，激发他们学习
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专业课程的兴趣。
3. 课程与其他课程的关系
本课程以具有一定数理基础的本科生为授课对象，需要学生前期掌握地球物理专业的部分专业基础课程，如地震勘探原理或者勘探地震学、数字信号分析、MATLAB或者C语言编程等，以便学生能够更好的学习本门课程。
二、课程目标
通过本课程的学习，使学生不仅能够系统学习数字图像处理的基本概念和方法理论，还能够锻炼和提高他们运用MA TLAB编程语言或C语言实现图像处理基本算法的编程能力。
此外，通过将应用地球物理的知识融入到数字图像处理中，实现应用数字图像处理的理论和方法技术进行地球信息科学领域的相关图像处理和软件开发，培养学生应用数字图像处理技术解决实际问题的能力。
三、学习要求
数字图像处理是一门理论和实践性结合紧密的课程，作为地球信息科学工程师，在校期间不仅要有扎实的理论基础和熟练的专业技能，而且要有一定的实践经验。
要达到以上学习任务，学生必须：
1、按时上课,上课认真听讲，积极参与课堂讨论。
本课程包含有课下作业、数字图像处理与地球物理勘探讨论、上机实践等教学活动。
2、保质保量的按时完成课下作业。
课下作业是对课堂学习内容的复习、巩固与提高，因此要求学生需按时完成相应的课下作业，只有在作业中才能够不断掌握所学习的内容。
3、在前期各阶段课上讨论、上机实践、课外作业的基础上，学期结束前每位同学准备一个5-10分钟的PPT，以“数字图像与地球物理”为主题开展一堂研讨课，让学生各抒己见，以交流学习本门课程的心得体会，促进学生专业知识和能力的提高。
四、教学内容
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五、参考教材与主要参考书
1、参考教材
1）章毓晋.图像工程（上册）图像处理，清华大学出版社,2012,12（第三版）
2、主要参考书
1）章毓晋.图像工程（上册）图像处理，清华大学出版社,2006,3（第二版）
2）章毓晋.图像处理和分析（图像工程上册），清华大学出版社, 1999,3（第一版）
3）R.C. Gonzalez, R.E. Woods，（阮秋琦等译）.数字图像处理（Matlab版），电子工业出版社，2005,9（第一版）
4）R.C. Gonzalez, R.E. Woods，（阮秋琦等译）.数字图像处理，电子工业出版社& Prentice Hall, 2003（第二版）
5）周长发.精通Visual C++ 图象编程，电子工业出版社，2000.1
6）吕凤军.数字图象处理编程入门，清华大学出版社，1999.9
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7）冈萨雷斯等著，阮秋琦等译.数字图像处理（MA TLAB 版），电子工业出版社，2005
六、成绩评定
（一）考核方式 A. ：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他
（二）成绩综合评分体系：
七、学术诚信
学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等，均属造假行为。
他人的想法、说法和意见如不注明出处按盗用论处。
本课程如有发现上述不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。
八、大纲审核
教学院长：院学术委员会签章：
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