光电图像处理5
光电图像处理
光电图像处理XXXXXXXXXXXXXXX一、论述光电图像处理的概念、内容及意义。
概念：光电图像处理是指计算机系统通过光学系统和光电图像传感器，对图像采集和对原始图像的加工，将自然界中的模拟图像转换为计算机中的数字图像，进而对图像进行处理和分析，使之能具备更好的视觉效果或能满足某些应用的特定要求。
内容：光电图像处理是一门多学科的综合学科，它会聚了光学、电子学、数学、摄影技术和计算机技术等众多学科方面。
主要内容包括两方面的，一是光电成像技术，它是为弥补人类视觉缺陷和扩展人类自身的视觉功能；二是数字图像处理技术，它为改善图像的视觉效果，使计算机具有与人类一样的视觉功能。
意义：图像处理的目的是改善图像质量，提取有用信息，识别预定目标等，以此极大改变，方便人们的生活。
二．车牌识别技术1.引言近年来，随着全球经济化形式的不断发展人们的物质生活需要日益提高，私人拥有机动车辆的数量呈几何增长态势，车辆的普及成为了目前的必然趋势。
在此情况下仅仅依靠大力发展交通设施已不能解决现在已经存在的交通拥挤，环境污染加剧，交通事故频发等问题。
汽车数量的增加日益成为制约城市发展的重要因素之一，由于城市空间的严格限制，修建新道路所需的巨额资金以及环境的压力，相比于建设更多的道路基础设施，建立完善的道路网络缓解道路交通增长的需求，大力发展智能交通系统，才有可能真正解决日益严重的交通问题。
2.车牌识别技术简介随着模式识别技术的发展，车牌字符识别已成为智能交通系统的重要组成部分它可以从复杂的背景中准确地提取，识别汽车牌照，车辆类型等信息，在交通控制和监视中占有很重要的地位，具有广泛的应用前景。
所以汽车牌照的识别问题已经成为现代交通工程领域中研究的重点和热点问题之一。
由于受环境待识别车辆的车型复杂和车牌位置不固定等的影响，给车牌定位方法的选择带来一定的困难。
车牌本身的污染，缺损也会影响识别率。
一些车辆由于天气或是路况不好使得车牌被灰尘，泥土沾染，另外还有一些车辆行驶时间较长车牌上的字符已经部分缺损了，严重的时候，人眼也很难辨别车牌上的字符，这些情况都会影响系统的识别工作，导致误识别。
光电图像处理答案
光电图像处理答案Chapter01 绪论1.光电成像技术可以从哪⼏个⽅⾯拓展⼈的视觉能⼒？请每个⽅⾯各举⼀例。
可以开拓⼈眼对不可见辐射的接收能⼒；变像管、红外夜视仪可以扩展⼈眼对微弱光图像的探测能⼒；像增强器可以捕捉⼈眼⽆法分辨的细节；电⼦显微镜可以将超快速现象存储下来；数码摄像机2.为什么CMOS 图像传感器的像素⼀致性要⽐CCD 差？CCD 的每个像元都通过同⼀个放⼤器及电荷/电压转换器进⾏处理，⽽CMOS 图像传感器的每个像元都有独⽴的放⼤器和转换器，由于⼯艺差别，导致像素⼀致性降低。
3.图像处理技术有哪些⽤途？为每种⽤途举出⼀个应⽤实例。
通过增强技术和变换技术来改善图像的视觉效果。
⼴告与平⾯设计；数码照⽚处理对图像进⾏分析以便从图像中⾃动提取信息。
红外成像制导；医学图像分析对图像进⾏编码、压缩、加密等处理，便于图像的存储、传输和使⽤。
图像⽔印4.举出⽣活中使⽤微显⽰技术的例⼦。
家⽤背投电视；商⽤投影仪；近眼显⽰器Chapter02 光度学与⾊度学1.⽇常⽣活中⼈们说40W 的⽇光灯⽐40W 的⽩炽灯亮，是否指⽇光灯的光亮度⽐⽩炽灯的光亮度⾼？解释此处“亮”的含义。
不是。
⼈们所说的“亮”，并⾮指光度学中的物理量－亮度，⽽是指光通量。
在相同的供电功率条件下，⽇光灯由于发光效率较⾼，发出的光通量⽐⽩炽灯要⼤，照明效果更好，主观上认为更“亮”。
2.设有⼀个光通量为2000lm 的点光源，在距点光源1m 的地⽅有⼀个半径为2cm 的圆平⾯，点光源发出的经过圆平⾯中⼼的光线与圆法线夹⾓为60 度，求圆平⾯表⾯的平均照度。
由于圆平⾯的直径远⼩于到点光源的距离，因此可作近似计算。
照度E=(φ*ω/4π)/S，其中ω=(0.02*π^2cos60)/(1^2)。
3.设有⼀台60 英⼨的投影机，幅⾯⽐为16:9，投影屏幕的反射率为80％。
已知投影光源（⾼压汞灯）向屏幕发出的总光通量为1000lm，试求屏幕亮度。
1 光电图像处理实验(图像基本操作).
光电图像处理实验报告学生姓名：班级：学号：指导教师：实验日期：一、实验名称：图像基本操作二、实验目的：1．掌握MATLAB的操作窗口功能；2．熟练掌握MATLAB的图像处理基本操作，熟练掌握数字图像读取、显示、保存；3．熟练掌握MATLAB各种图像格式文件的互相转换。
三、实验原理：MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB工作环境：桌面包括4个子窗口：命令窗口、工作空间窗口、当前路径窗口、历史命令窗口。
命令窗口是用户在提示符(>>)处键入MATLAB命令和表达式的地方，也是显示那些命令输出的地方。
工作空间窗口显示当前的变量名称和值。
双击可以启动数组编辑器。
当前路径窗口显示当前的工作目录。
工作目录的内容显示在当前目录窗口内。
可通过Set Path改变。
历史命令窗口包含用户已在命令窗口中输入的命令的记录。
如果要重新执行以前的MATLAB命令，可在历史命令窗口中双击该命令即可。
使用MATLAB编辑器创建M文件：MATLAB编辑器既是用于创建M文件的文本编辑器，也是调试器。
M文件用扩展符.m来表示。
可通过在命令输入窗口键入edit命令或在File菜单栏New，Blank M-File实现。
1光电图像处理实验（图像基本操作）
1光电图像处理实验（图像基本操作）光电图像处理实验报告学⽣姓名：班级：学号：指导教师：实验⽇期：⼀、实验名称：图像基本操作⼆、实验⽬的：1．掌握MATLAB的操作窗⼝功能；2．熟练掌握MATLAB的图像处理基本操作，熟练掌握数字图像读取、显⽰、保存；3．熟练掌握MATLAB各种图像格式⽂件的互相转换。
三、实验原理：MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要⾯对科学计算、可视化以及交互式程序设计的⾼科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及⾮线性动态系统的建模和仿真等诸多强⼤功能集成在⼀个易于使⽤的视窗环境中，为科学研究、⼯程设计以及必须进⾏有效数值计算的众多科学领域提供了⼀种全⾯的解决⽅案，并在很⼤程度上摆脱了传统⾮交互式程序设计语⾔（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进⽔平。
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三⼤数学软件。
它在数学类科技应⽤软件中在数值计算⽅⾯⾸屈⼀指。
MATLAB可以进⾏矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建⽤户界⾯、连接其他编程语⾔的程序等，主要应⽤于⼯程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、⾦融建模设计与分析等领域。
MATLAB⼯作环境：桌⾯包括4个⼦窗⼝：命令窗⼝、⼯作空间窗⼝、当前路径窗⼝、历史命令窗⼝。
命令窗⼝是⽤户在提⽰符(>>)处键⼊MATLAB命令和表达式的地⽅，也是显⽰那些命令输出的地⽅。
⼯作空间窗⼝显⽰当前的变量名称和值。
双击可以启动数组编辑器。
当前路径窗⼝显⽰当前的⼯作⽬录。
⼯作⽬录的内容显⽰在当前⽬录窗⼝内。
可通过Set Path改变。
历史命令窗⼝包含⽤户已在命令窗⼝中输⼊的命令的记录。
如果要重新执⾏以前的MATLAB命令，可在历史命令窗⼝中双击该命令即可。
使⽤MATLAB编辑器创建M⽂件：MATLAB编辑器既是⽤于创建M⽂件的⽂本编辑器，也是调试器。
基于光电探测器件的图像处理技术研究
基于光电探测器件的图像处理技术研究摘要：随着光电技术的不断发展，图像处理技术在各个领域得到广泛应用。
本文主要针对基于光电探测器件的图像处理技术进行研究，探讨了光电探测器件的原理、分类以及其在图像处理中的应用。
研究结果表明，基于光电探测器件的图像处理技术具有广阔的应用前景，并在军事、医学、环保等领域取得重要的成果。
一、引言图像处理技术是指通过对图像进行数字化处理以提取、改善或重构图像的技术方法。
光电探测器件是将光信号转换为电信号的重要器件，广泛应用于图像处理领域。
本文将通过对光电探测器件的原理和分类进行研究，深入探讨基于光电探测器件的图像处理技术。
二、光电探测器件的原理和分类光电探测器件是指能够将光信号转换为电信号的器件，其工作原理主要基于光电效应。
光电效应是指当光照射到物质表面时，使其电子发生激发或从物体中释放出来的现象。
光电探测器件根据其工作原理和材料特性可分为光电二极管、光电倍增管、光电导、光电晶体等几种类型。
其中，光电二极管是最早研究的光电探测器件之一，它基于光电效应将光能转换为电能。
光电倍增管是利用光电子倍增机制来放大光信号的器件，可以提高光电探测器件的灵敏度。
光电导是用于从光信号中提取图像信息的一种光电探测器件，它具有高灵敏度和低噪声的特点。
光电晶体则是通过光电效应将光信号转换为电信号的一种新型光电探测器件，具有快速响应和高信噪比的优点。
三、基于光电探测器件的图像处理技术及应用基于光电探测器件的图像处理技术在军事、医学、环保等领域具有重要的应用，主要包括光电探测、图像获取、图像增强和图像分析等方面。
1. 光电探测光电探测是光电探测器件在图像处理中最基本的应用之一。
通过光电探测器件的感光元件，可以将光信号转换为电信号并进行采集。
这一步骤是图像处理的基础，为后续的图像获取和处理提供了数据基础。
2. 图像获取图像获取是指将光电探测器件采集到的电信号转换为数字信号，并进行图像显示和存储的过程。
第五章光电信息处理技术图像稳定
DS算法的特点在于它分析了视频图像中运动矢量的 基本规律，选用了大小两种形状的搜索模板LDSP 和SDSP。先用LDSP搜索，由于步长大，搜索范围 广，可以进行粗定位，使搜索过程不会陷于局部最 小；当粗定位结束后，可以认为最优点就在LDSP 周围8个点所围的菱形区域中，这时再用SDSP来准 确定位，使搜索不结果
背景
图像稳像技术广泛应用于民用测绘仪器、军事领域 和摄影系统中。图像不稳定主要是由摄像机载体的运 动导致的，这是因为载体姿态的变化会传递给摄像系 统的瞄准线，从而造成摄像系统的光轴与目标之间有 无效的相对运动。
2 2020-8-14
图像不稳定的因素
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菱形搜索法
DS算法采用了两种控制模扳，分别是有9个检测点 的大模板 (LargeDiamond Search Pattern) LDSP和有5 个检测点的小模板 (Small Diamond SearchPattern) SDSP，如图所示。
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搜索时先用大模板计算，当最小块误差MBD点出现在中心 点处时，将大模板LDSP换为SDSP，再进行匹配计算，这 时5个点中的MBD即为最优匹配点。
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电子稳像技术的意义
电子稳像不仅可以稳定光学系统的移动，也可以对 目标进行跟踪，可能补偿任何形式的作用量，且不 依赖任何的支撑体系。
同时由于大规模集成电路技术的不断提高，也便于 实现设备的小型化和轻量化。
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电子稳像的基本原理
电子稳像是利用电子设备和数字图像处理技术相 结合的方法，通过检测出参考图像和被比较图象 的运动矢量，并利用其补偿被比较图像，从而消 除或减轻视频图像序列帧间的不稳定，获取清晰 而稳定的视频图像序列。
新型光电技术在图像处理中的应用实践
新型光电技术在图像处理中的应用实践第一章：引言图像处理是一门旨在对图像进行数字化处理的学科。
随着科技的不断进步，图像处理技术已经得到了广泛的应用，其中光电技术是其中一种重要的技术手段。
在本文中，将着重介绍新型光电技术在图像处理中的应用实践。
第二章：新型光电技术的优势新型光电技术相比于传统的光电技术有着明显的优势。
首先，它具有更高的分辨率和更快的数据处理速度。
其次，由于采用了新型的半导体材料，它具有更好的抗干扰能力和更大的光电转换效率。
此外，新型光电技术还具有更低的功耗和更小的尺寸，使得它可以被广泛地应用于各种场合中。
第三章：新型光电技术在图像采集中的应用实践新型光电技术在图像采集方面有着广泛的应用。
例如，在数字相机和手机摄像头中采用了新型的CMOS和CCD传感器。
这些传感器具有更高的像素密度和更低的噪声水平，从而可以得到更高质量的图像。
此外，这些传感器还具有更快的拍摄速度和更快的自动对焦速度，使得图像采集更加方便快捷。
第四章：新型光电技术在图像处理中的应用实践新型光电技术在图像处理中也有着广泛的应用。
例如，在数字图像处理中，可以采用新型光电器件进行信号的放大和筛选。
这样可以得到更准确的图像数据，使得后续的图像处理更加精确有效。
此外，新型光电技术还可以用于数字图像传输和存储中，可以使得图像数据的传输和存储更加安全可靠。
第五章：新型光电技术的未来发展尽管新型光电技术已经在图像处理中得到了广泛的应用，但是它的发展仍然有很大的潜力。
未来，新型光电技术还可以在图像识别、3D成像和虚拟现实方向上得到更广泛的应用。
此外，随着人工智能技术的不断发展，新型光电技术也可以用于人工智能的视觉感知和图像识别中，从而为智能制造和智能交通等领域提供更加可靠的技术支持。
第六章：结论总的来说，新型光电技术在图像处理中的应用实践已经得到了广泛的验证和应用。
未来，随着新型光电技术的不断发展和应用，我们相信它可以为各个领域带来更加精确和高效的图像处理技术，并且取得更加显著的应用效果。
光电图像处理 第二章 图像处理基础知识
第二章§2.1 数字图像的表示关键词图像坐标系§2.2 数字图像的空间分辨率及灰度级分辨率空间分辨率分别用1024x1024、512x512、256x256、128x128、64x64、32x32的网格对原图进行数字化的结果空间分辨率采样数目由1024×1024 逐次减至32×32 像素原图256级128级64级32级16级8级4级2级§2.3 像素间的基本关系（2）邻接性与连通性3 2 14 3 2 10 1 3 2 2 3 43 3 2 1 0 1 1（3）像素间的距离是一个度量函数，并满足：]三种距离的定义本节小结作§2.4 数字图像文件格式矢量图与位图的比较数字图像文件格式常用的图像文件格式BMP文件格式BMP文件格式详解文件信息头数据结构文件信息头数据结构调色板的数据结构BMP图像文件使用中的注意事项2、GIF格式GIF图像文件演示3、TIFF格式4、JPEG格式图像格式小结作§2.5 Matlab图像处理简介3、4Matlab5、Matlab 软件启动后的画面指令窗口(Command Window)指令历史记录窗口(Command History)工作空间窗口（Workspace ）指令窗口(Command Window)工作空间窗口（Workspace）指令历史记录窗口(Command History)Matlab二、Matlab。
光电图像处理实验
光电图像处理实验实验 1 离散图像的傅立叶变换选题意义： 傅立叶变换是数字图像处理中应用最广的一种变换，其中图像增强、图像复原 和图像分析与描述等，每一类处理方法都要用到图像变换，尤其是图像的傅立叶变换。
要 求：结合相关课程，完成实验内容所列条款，写出实验报告。
实验目的： （1）计算离散图像的傅立叶变换（2）掌握图像的傅立叶频谱图及离散傅立叶变换性质。
实验原理： 二维傅立叶变换的 Matlab 实现，是利用图像处理软件对给出的图像进行傅立 叶变换处理。
在 Matlab 中，函数 fft2表示二维傅立叶变换，函数 ifft2 则表示二维傅立叶反变换。
实验仪器及设备：(1) 微型计算机(2) Matlab图像处理软件。
实验内容及步骤：(1)利用 Matlab 图像处理软件进行离散图像傅立叶变换，如给出一幅图 像（w01.tif），其傅立叶变换程序如下：i=imread('w01.tif'); %装入原始图像figure(1);imshow(i); %显示原始图像colorbar;j=fft2(i); %进行傅立叶变换k=fftshift(j);figure(2);l=log(abs(k));imshow( l , [ ] ); %显示傅立叶变换图像colorbar结果显示如下图所示：（2）分析图像的傅立叶频谱图；（3）自行设计一幅图像，验证离散傅立叶变换的性质，如：频谱图中高频分量迅速衰减，可分离性，平移，周期性与共轭对称性，旋 转、线性和比例性，平均值。
下图是 X，Y 平移后傅立叶图。
原始图像 原始图像的傅立叶谱X 轴平移图像 X 轴平移图像的傅立叶谱Y 轴平移图像 Y 轴平移图像的傅立叶谱预习要求： 光电图像处理中的第 4 章图像的傅立叶变换；Matlab 图像处理软件，设 计程序。
实验报告： 整理程序、数据，分析实验结果。
思考题：描述空间频率的概念。
实验 2 修改直方图图像增强选题意义： 图像增强是数字图像处理过程中常采用的一种方法，为了改善视觉效果或便于 人和机器对图像的理解和分析， 根据图像的特点或存在的问题采取的改善方法或加强特征的 措施称为图像增强。
《光电图像处理》图像的数学表征
图2-5 不同量化级别对图像质量的影响 （a） 原始图像(256色)； （b） 量化图像1(64色)； （c） 量化图像2(32色)； （d） 量化图像3(16色)； （e） 量化图像4(4色)； （f） 量化图像5(2色)
F (u, v) xy
m n
f (mx, ny)e
j 2 ( mxu nyv)
（a）原图像的频谱
（b）采样信号的频谱
采样信号的频谱
2.3
图像的量化
量化：使连续信号的幅度用有限级的数码表 示的过程。 量化的准则不同，会导致不同的量化效果。 从不同的角度将量化方法分成4类：
图像的数学表征
连续图像的一般数学描述
非发光物体的成像不仅与摄像机的光电转换特 性有关，而且还与光源强度、光源到物体的距离， 入射光与物体表面法线的夹角，入射光与摄像机 的夹角，物体表面法线与摄像机的夹角以及物体 表面的反射率等因素有关。 对于二维图像，可以把光强度I看作是
随空间坐标（x, y）、光线波长 λ和时间t
标量量化和矢量量化。
图像的量化与数字图象的质量
256灰度级
16灰度级
8灰度级
4灰度级
图2-4 不同采样点数对图像质量的影响 （a）原始图像(256×256)；（b）采样图像1(128×128)；（c） 采样图像 2(64×64)； （d）采样图像3(32×32)； （e）采样图像4(16×16)；（f） 采样图像 5(8×8)
(b)
采样网格 (a) 正方形网格; (b) 正六角形网格
二维采样
图像在取样时，必须满足二维采样定理，确 保无失真或有限失真地恢复原图像 。
光电图像处理
要针对独立的像素点进行处理，通过改变原始图像数据所占
有的灰度范围而使图像在视觉上得到改观。
（直方图规定化：将一幅图像通过灰度变换，使其具有特定
的直方图形式。）
*—*
6000
4000
•
2000
0
0
100
200
100
200
4
x 10
3
2
1
0
0
图
像
处
理
prewitt算 子
*-*
程序：
*-*
clear all;
close all;
A=imread('9.png');
I=rgb2gray(A);
J=edge(I,'roberts');
k=edge(I,'sobel');
l=edge(I,'prewitt');
figure,subplot(221),imshow(I);title('原图');
主要内容：
• *灰度变换
➢�*直方图均衡化
➢�*图像二值化
➢�*图像平滑
➢�*图像锐化
➢�*图像的傅立叶变换
➢�*图像的伪彩色处理
一．灰度变换
介绍：灰度即使用黑色调表示物体。每个灰度对象都具有从
0%（白色）到100%（黑色）的亮度值。灰度变换处理是图像
增强技术中一种非常基础、直接的空间域图像处理方法，也
傅立叶频谱图上我们看到的明暗不一的
亮点，实际上是图像上某一点与领域点
差异的强弱，即梯度的大小，也即该点
的频率的大小。
光电信息处理中的图像处理技术
光电信息处理中的图像处理技术咱先来说说啥是光电信息处理中的图像处理技术哈。
这东西听起来好像挺高深莫测的，其实啊，它就在咱们身边，而且还特别有用！就说我前几天遇到的一件事儿吧。
我去参加一个朋友的聚会，大家都拿着手机拍照留念。
有个朋友拍了一张大合影，结果因为光线不好，照片看起来特别暗，人脸都看不清楚。
这时候，我就想到了图像处理技术。
图像处理技术呢，就像是给照片或者图像来一场魔法变身。
它能把那些不清晰、不好看的图像变得清晰、漂亮。
比如说，它可以调整图像的亮度、对比度，让暗的地方变亮，让亮的地方不至于太刺眼。
还能把模糊的图像变清晰，就好像给图像戴上了一副清晰的眼镜。
就拿刚才说的那张合影来说，通过图像处理技术，把亮度调高，对比度增强，哇塞，大家的笑脸一下子就清晰可见了！这就是图像处理技术的厉害之处。
在光电信息处理中，图像处理技术的应用那可太广泛了。
比如说医疗领域，医生们用的 X 光片、CT 图像，都得靠图像处理技术来帮忙，才能更准确地诊断病情。
想象一下，如果没有图像处理技术，那些片子看起来模模糊糊的，医生怎么能准确判断咱们身体里哪里出了问题呢？还有安防监控领域，大街小巷的摄像头拍下来的画面，也得经过图像处理，才能让警察叔叔们更清楚地看到有没有坏人在捣乱。
比如说，在一个黑漆漆的夜晚，摄像头拍到一个可疑的身影，通过图像处理技术把图像提亮、增强清晰度，说不定就能抓住坏人的蛛丝马迹。
在工业生产中，图像处理技术也大显身手。
检查产品的质量，比如说检查手机屏幕有没有瑕疵，汽车零件有没有缺陷，靠人眼一个个去看，那得多累啊，而且还容易出错。
这时候图像处理技术就派上用场了，它能快速又准确地找出有问题的地方，提高生产效率和产品质量。
再说说咱们平常看的电影、电视剧。
那些特效画面，什么飞天遁地、神奇魔法，很多都是通过图像处理技术做出来的。
让咱们观众看得是眼花缭乱，沉浸在精彩的剧情里。
图像处理技术的实现，可不是一件简单的事儿。
它背后有好多复杂的算法和数学原理呢。
光电信号处理方法
光电信号的增强
光电信号的增强主要通过光电倍增管、 雪崩二极管等器件实现，这些器件可 以在放大信号的同时，进一步提高信 号的信噪比。
增强后的光电信号可以更好地满足后 续处理的需求，提高整个光电系统的 性能和可靠性。
03 光电信号的数字化处理
数字信号处理的基本概念
数字信号
将连续时间信号转换为离散时间信号的过程。
小波变换
将信号分解成不同频率的子信号，可以对信号进行多尺度分析。
04 光电信号的调制与解调
调制与解调的基本概念
调制
将低频信号转换为高频信号的过程， 以便传输或处理。
解调
将调制后的高频信号还原为低频信号 的过程。
模拟调制技术
AM（调幅）
通过改变载波的振幅传递信息。
FM（调频）
通过改变载波的频率传递信息。
微型化
利用人工智能和机器学习等技术，实现光 电信号处理的智能化和自主化。
随着微纳技术的发展，光电信号处理将朝 着微型化的方向发展，实现更小体积、更 低功耗的系统。
02 光电信号的采集与预处理
光电信号的采集
1
光电信号的采集是光电信号处理的第一步，其目 的是将光信号转换为电信号，以便后续处理。
2
常用的光电信号采集器件包括光电二极管、光电 晶体管、光电池等，它们能够将光信号转换为电 流或电压信号。
光电信号处理
利用电子学和信息处理技术对光电信号进行采集、传 输、转换、增强、分析和理解的过程。
光电信号处理的应用领域
光学通信
利用光电信号处理技术实现高速、大容量的信息 传输。
环境监测
利用光电信号处理技术实现对大气、水质等环境 参数的实时监测。
ABCD
生物医学成像
光电图像的概念
光电图像的概念光电图像（Photoelectron Image）是指利用光电效应原理将物体的图像信息转换为电子信号，并通过电子光学系统处理和捕捉这些电子信号，最终形成呈现物体的二维图像。
光电图像的应用非常广泛，包括数字摄影、医学成像、太阳能电池、军事导航等领域。
光电图像的产生是基于光电效应的原理。
光电效应是指当光照射到物体表面时，如果光的能量大于物体表面材料的逸出功（也叫做阈值能量），则光子与材料发生相互作用，将能量转化为电子动能，从而使电子从物体表面逸出。
这些逸出的电子即为光电子，它们携带着物体表面的信息。
通过控制逸出电子的方向和能量，我们可以在光电图像中获取物体的形状和表面特征。
在光电图像中，常用的光电转换材料包括碱金属、半导体以及其他具有较低逸出功的材料。
这些材料对光的能量和波长有一定的响应范围。
当光照射到这些材料上时，光子会与材料内部的原子或分子发生相互作用，使得光电子被激发并逸出。
激发过程中，光电子的能量和速度与光子的能量、波长以及光电转换材料的性质有关。
为了捕获光电子并形成图像，通常需要使用电子光学系统来引导和聚焦光电子束。
这些电子光学系统包括透镜、场电子发射探测器、电子束聚焦器等。
通过这些元件的组合和优化，可以实现对光电子的探测和成像，从而形成具有高分辨率和清晰度的光电图像。
同时，电子光学系统还可以通过增加或减小光电子束的能量，改变图像的对比度和深浅程度。
光电图像的应用非常广泛。
在数字摄影中，光电图像传感器用于将光信号转换为电信号，捕捉和存储图像信息。
目前，常用的图像传感器包括CCD和CMOS两种类型。
在医学成像中，光电图像用于诊断和检测疾病。
例如，X射线成像和核磁共振成像等技术就是利用光电图像的原理来形成人体的内部结构图像。
此外，太阳能电池也是利用光电图像原理将光能转换为电能的一种应用。
光电图像技术还广泛应用于军事导航领域，例如红外成像仪、激光雷达等设备都是利用光电图像技术来获取目标的信息。
光电成像技术的图像处理与优化研究与探索
光电成像技术的图像处理与优化研究与探索哎呀，说起光电成像技术，这可真是个神奇又有趣的领域！你知道吗？就像我们平常拍照，手机或者相机咔嚓一下，这图像就出来了。
但这背后啊，可有着一大堆的门道，这就是光电成像技术。
咱们先来说说图像处理。
想象一下，你拍了一张美丽的风景照，可天有点阴，照片看起来暗暗的。
这时候，图像处理就派上用场啦！它就像一个神奇的魔法师，能把这暗淡的照片变得明亮清晰。
比如说，它能调整对比度，让亮的地方更亮，暗的地方更暗，这样照片一下子就有了层次感。
还能调整色彩，让蓝天更蓝，绿草更绿，整个画面变得鲜艳夺目。
我记得有一次，我和朋友去爬山。
那山景美极了，可我拍出来的照片却不尽人意。
天空灰蒙蒙的，山的轮廓也不清晰。
回到家，我就用图像处理软件试着调整。
一点点地增加对比度，哇塞，山峰一下子就挺拔起来了，天空也变得湛蓝湛蓝的。
那种成就感，就像自己亲手打造了一幅美丽的画作！再来说说优化。
这就像是给图像做个“瘦身操”，让它变得更小、更清晰，传输和存储起来更方便。
比如说，有一种压缩算法，能在不损失太多图像质量的前提下，把图像文件的大小大大减小。
这可太重要了，不然咱们手机里存不了几张照片，内存就满啦！还有啊，在医疗领域，光电成像技术更是大显身手。
医生们通过 X 光、CT 等设备得到的图像，都需要经过精细的处理和优化，才能更准确地诊断病情。
就像有一次，我陪家人去做体检，做了个胸部的X 光。
那片子上的图像一开始很模糊，经过医生用专业的软件处理和优化后，肺部的细节一下子清晰可见，有没有问题一目了然。
在工业检测中，光电成像技术也功不可没。
比如说检测电路板上的微小瑕疵，如果图像不清晰，那一点点的小毛病可能就被忽略了，会造成很大的损失。
所以图像处理和优化在保证产品质量方面，那可是起着至关重要的作用。
另外，在安防监控领域，清晰的图像对于保障我们的安全至关重要。
想象一下，要是监控画面模糊不清，坏人的脸都看不清，那可就麻烦了。
光学图像处理
¾ 图像的重要性
人类离不开图像，计算机图像技术渗透到各 个科技领域。画面比文字更直观、更生动，人类 75%以上信息来自视觉。
• 图像：对客观存在的物体的一种相似性的生动模 仿或描述。是一种不完全的、不精确的，但在某 种意义上是适当的表示。
• 模式识别包含两个部分： 特征提取和决策分析。
• 模式识别的方法： 模板匹配方法，统计分类，模糊分类以及
人工神经网络
• 图像处理 1. 图像采集、获取和存储（包括各种成像方法，摄像机校正等） 2. 图像重建 3. 图像滤波、增强、复原，拼接等 4. 图像压缩编码 • 图形分析 1. 边缘检测，图像分割 2. 目标表达、描述和测量（包括二值图像处理等） 3. 目标颜色，形状、纹理、空间、运动等的分析 4. 目标检测，提取、跟踪、识别和分类 • 图像理解 1. 图像配准和特征匹配、融合 2. 3-D表示，建模、场景恢复 3. 图像解释、推理（包括语义描述，信息模型和专家系统等）
革命 1981年IBM公司的个人计算机的问世 大规模的存储设备和显示设备的发展
1.3 数字图像处理的概念
1、图像的类型
物
体
数学
函数
图像
可见的图像
光
图
照片、
像
图与画
不可见的 物理图像
•1
•2012‐5‐4
2、图像的表现形式
图像 数字化后描述形式
备注
二值图像 f（X，Y）=1或0 文字、线条图、指纹等
CT(computed tomograph)就是图像重建处 理的典型应用。
7、图像压缩编码
数字图像的特点之一是数据量庞大，尽管 现在有大容量的存储器，但仍不能满足对 图像数据（尤其是动态图像、高分辨率图 像）处理的需求，因此在实际应用中图像 压缩是必要的。
光电图像处理重难点精讲智慧树知到答案章节测试2023年天津大学
第一章测试1.直方图均衡化适用于什么样的图像？A:图像对比度较高B:图像模糊C:图像噪声较大D:图像整体较暗答案:D第二章测试1.图像平移后傅里叶频谱如何变化？A:幅值变化相位变化B:幅值不变相位不变C:幅值不变相位变化D:幅值变化相位不变答案:C2.如果一个函数是两个函数的卷积，它们的DFT是什么关系？A:与两个函数各自傅里叶变换的乘积成正比B:与两个函数各自傅里叶变换成正比C:与两个函数各自傅里叶变换的乘积成反比D:与两个函数各自傅里叶变换成反比答案:A3.高斯低通滤波器在选择大的截止频率时存在振铃效应和模糊现象。
A:对B:错答案:B4.下列有关二维离散傅里叶频谱的图像化说法正确的有：A:和傅里叶变换的相位谱相比，图像的傅里叶谱对恢复图像的细节起到更大的作用。
B:傅里叶谱的零频分量是图像灰度均值的倍数。
C:利用傅里叶变换的平移特性，可以将傅里叶谱的零频移动到图像的几何中心。
D:采用对数变换，可以改善傅里叶谱图像的视觉效果。
答案:BCD5.下列有关离散傅里叶变换（DFT）的频率范围说法正确的有：A:连续函数被采样的间隔越小，频率范围越大。
B:DFT的频率范围取决于连续函数被取样的持续时间。
C:连续函数被采样的间隔越小，频率范围越小。
D:DFT的频率范围取决于连续函数被取样的间隔。
答案:AD第三章测试1.椒盐噪声的特点是？A:大小不定位置不定B:大小一定位置一定C:大小一定位置不定D:大小不定位置一定答案:C2.不属于高斯噪声的是？A:椒盐噪声B:宇宙噪声C:起伏噪声D:散粒噪声答案:A3.卷积模板的定义中需要哪些要素？A:模板的中心B:模板的大小C:模板的形状D:模板元素的系数答案:ABCD4.卷积运算包含几个步骤？A:两个函数对应部分相乘B:两个函数之一反转C:两个函数之一滑动D:相乘结果相加答案:ABCD5.下列关于图像的梯度说法正确的有？A:边缘方向平行于梯度方向B:边缘方向垂直于梯度方向C:梯度大小表征了灰度变化的快慢D:梯度方向表征了灰度变化最快的方向答案:BCD第四章测试1.下列有关四邻域和八邻域说法正确的有？A:八邻域包含着四邻域B:邻域像素和当前像素具有相同的属性值C:四邻域像素到当前像素的距离为1D:四邻域像素到当前像素的距离为root(2)答案:AC2.根据点线霍夫变换公式q=-xp+y，下列说法正确的是：A:对于XY空间斜率大于且接近90度的直线上的两点，映射之后在PQ空间的两条直线相交于Q轴负无穷远处B:对于XY空间斜率大于且接近90度的直线上的两点，映射之后在PQ空间的两条直线相交于P轴正无穷远处C:对于XY空间斜率大于且接近90度的直线上的两点，映射之后在PQ空间的两条直线相交于P轴负无穷远处D:对于XY空间斜率大于且接近90度的直线上的两点，映射之后在PQ空间的两条直线相交于Q轴正无穷远处答案:C3.有关最小误判准则算法说法正确的有？A:把背景点误判为目标点的概率是背景像素概率密度函数从阈值t到正无穷大的积分。
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（1）利用 Matlab 图像处 理软件进行离散图像傅 立叶变换； （2）分析图像的傅立叶
2
必做 验证
1
学校计 本科生 算 机 实
验中心
频谱图；
（3）自行设计一幅图像，
验证离散傅立叶变换的
性质，如：频谱图中高频
分量迅速衰减，可分离
性，平移，周期性与共轭
对称性，旋转、线性和比
例性等。
(1) 输 入 一 幅 图 像 ， 用
histeq ( ) 函 数 均 衡 化 图
像，分析变化后图像的效
果。
(1) 输入一幅图像，使用
imnoise( )函数产生图像
噪声；分析它的直方图分
布及反映图像的特点；
(2) 对加入噪声的图像使
图像的平 用线性滤波，分析图像前
滑处理及 后变化； 3 频域低通 (3) 对加入噪声的图像使 2
滤波
用中值滤波，分析图像前
高通滤波和巴特沃斯高
通滤波，分析图像前后变
化。
必做 综合 必做 综合 必做 综合
学校计 1 本科生 算 机 实
验中心
学校计 1 本科生 算 机 实
验中心
学校计 1 本科生 算 机 实
验中心
大纲制定人：陈晓东 大纲审定人：蔡怀宇
系实际，增加学生对图像处理过程的感性认识。学生在实验中，要掌握图像处理的一些基本
方法，深化理论知识，能设计基本 MATLAB 图像处理程序，培养学生实验能力。学生利用
实验结果和数据，分析图像的性质，运用文字及图像编写实验报告。
四、 实验具体要求
1． 要求学生根据实验指导书在课下进行预习，设计实验程序；
《光电图像处理》课程实验教学大纲
（2005-2008 级适用）
课程名称：光电图像处理 课程编号：2020258 课程性质：必修 实验指导书名称：光电图像处理实验指导书 开课学院：精仪学院 适用专业: 信息工程、生物医学工程
一、 学时、学分
总学时：48
总学分：3
实验学时：8
二、课程简介
本课程共分为基础篇和应用篇。基础篇主要讨论光电图像处理的理论基础、概念与设计，
imhist( )函数产生图像的
直方图，分析它的直方图
分布及反映图像的特点；
(2) 输入一幅图像，使用
修改直方 imadjust( )函数产生图像
图图像增 的 对 比 度 图 ， 并 使 用 2 强及自动 imhist( )函数产生两个图 2
阈值分割 像的直方图，分析图像对
比度变化后的效果；
(3) 输入一幅图像，使用
包括光度学与色度学基础，图像的数字表征、变换、增强、复原、压缩与编码、分割与描述。
本部分作为高年级大学生的教学参考内容。应用篇涉及的内容有小波分析与应用，计算机层
析与医学图像处理，光电图像相关识别，遥感图像处理和视频图像处理。
三、 实验的目的和作用
光电图像处理是光电信息专业的必修课程，课上理论内容较多，通过实验，可以理论联
2． 实验前，实验指导教师布置实验内容及要求；
3． 实验每组 1 人（一台计算机），学生独立完成实验；
4． 将实验设备和数据记录在磁盘中，写实验报告用；
5． 周内完成实验报告。
五、 考核与报告
学生进入实验室后，点名并记录。每次实验结束后，检查实验结果，并对其上机操作、
实验结果、实验纪律等方面记录。全部实验结束后，由实验报告，平时记录，给学生实验分
数，实验分数占该课程的 10%。
六、 实验主要仪器设备
计算机，MATLAB 图像处理软件
七、实验项目
序 实验项目 号 名称
内容提要
实验 实验 实验 每组 实验者 所在 时数 要求 类型 人数 类别 实验室
1
离散图像 的傅立叶 变换
后变化。
(4) 对加入噪声的图像使
用理想低通滤波、巴特沃
斯低通滤波，分析图像前
后变化。
(1) 输 入 一 幅 较 模 糊 图
像；分析它的直方图分布
及反映图像的特点；
图像的锐 (2) 对模糊图像使用锐化
4
化处理及 sobel 算子和拉普拉斯算 频域高通 子，分析图像前后变化；
2
滤波
(3) 对模糊图像使用理想