计算机数字图像处理.
数字图像处理的主要内容
数字图像处理的主要内容
数字图像处理是将原始数字图像经过一系列特定步骤处理达到所需要的修改或
者提取图像相关信息的一种技术。
它包括图像采样、数字图像处理技术、图像参数维度，以及图像状态分析与特征抽取的等多种技术，是计算机视觉技术的一个重要组成部分。
数字图像采样，是将复杂的现实世界的信息片段，利用计算机进行图像编码处理，编码后进行数据采样，将采样结果以图像数据形式表示或显示出来，它通常将摄取到的图像数据编排成一系列矩阵，空间分辨率越高，代表的信息量越大，所采样出的图像就越清晰，通常采用RGB三原色或者灰度级，将原始图像进行信息处理，使图像变换成采样图形序列。
数字图像处理技术，是指对已经采样的图像进行编码与处理，将所采样的图像
数据变换成另一种形式，进行增强、转换、滤波、压缩、边缘检测、分割、提取特征等等，在不同参数精度上都得到所期望的结果。
比如，在处理图像边缘时，利用Robert、Prewitt等运算来实现图像边缘的提取，将图像中非边缘部分消除，是广
泛应用的数字图像处理技术。
图像参数的维度是指它所收集的图像参数的测量方法，其中包括图像尺寸、像
素数、色彩模式、分辨率等。
它可以影响到图像的色彩细节和色调等的变化，也可以用来改变图像的视觉效果，因此，有必要根据图像的数字图像处理要求，首先了解图像参数的维度，以决定有效操作方法。
最后，图像状态分析和特征抽取，即分析图像特征，提取好特征和信息，以用
于一些应用场景或参考，常见的技术有空间和时间域的处理方法，将图像变换成一系列特征向量，以用于特征相似度的评估，以及图像的聚类和分类等，可以用于分析图像的状态和特征，以支撑和管理图像应用中的信息抽取。
《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。
5-数字图像处理
数字图像处理数字图像处理(Digital Image Processing)是通过计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。
数字图像处理的产生和迅速发展主要受三个因素的影响：一是计算机的发展；二是数学的发展（特别是离散数学理论的创立和完善）;三是广泛的农牧业、林业、环境、军事、工业和医学等方面的应用需求的增长基本特点处理信息量很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～22.5Mbit数据量。
因此对计算机的计算速度、存储容量等要求较高。
占用频带较宽数字图像处理占用的频带较宽。
与语言信息相比，占用的频带要大几个数量级。
如电视图像的带宽约5.6MHz，而语音带宽仅为4kHz左右。
所以在成像、传输、存储、处理、显示等各个环节的实现上，技术难度较大，成本亦高，这就对频带压缩技术提出了更高的要求。
各像素相关性大数字图像中各个像素是不独立的，其相关性大。
在图像画面上，经常有很多像素有相同或接近的灰度。
就电视画面而言，同一行中相邻两个像素或相邻两行间的像素，其相关系数可达0.9以上，而相邻两帧之间的相关性比帧内相关性一般说还要大些。
因此，图像处理中信息压缩的潜力很大。
无法复现全部信息由于图像是三维景物的二维投影，一幅图象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。
在理解三维景物时需要知识导引，这也是人工智能中正在致力解决的知识工程问题。
受人的因素影响较大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。
数字图像处理期末考试答案
数字图像处理期末考试答案数字图像处理》复指南选择题1.在采用幂次变换进行灰度变换时，当幂次取大于1时，该变换是针对哪一类图像进行的？（B）A。
图像整体偏暗B。
图像整体偏亮C。
图像细节淹没在暗背景中D。
图像同时存在过亮和过暗背景2.图像灰度方差说明了图像的哪一个属性？（B）A。
平均灰度B。
图像对比度C。
图像整体亮度D。
图像细节3.计算机显示器主要采用哪一种彩色模型？（A）A。
RGBB。
CMY或CMYKC。
HSI4.采用模板[-11]T主要检测哪个方向的边缘？（A）A。
水平B。
45度C。
垂直D。
135度5.下列算法中属于图像锐化处理的是：（C）A。
低通滤波B。
加权平均法C。
XXX滤波D。
中值滤波6.维纳滤波器通常用于哪种情况？（C）A。
去噪B。
减小图像动态范围C。
复原图像D。
平滑图像7.彩色图像增强时，可以采用哪种处理方法？（C）A。
直方图均衡化B。
同态滤波C。
加权均值滤波D。
中值滤波8.在对图像进行复原的过程中，B滤波器需要计算哪些功率谱？（B）A。
逆滤波B。
维纳滤波C。
约束最小二乘滤波D。
同态滤波9.XXX滤波后的图像通常较暗，为改善这种情况，可以将高通滤波器的转移函数加上一定的常数以引入一些低频分量。
这样的滤波器称为什么？（B）A。
XXX高通滤波器B。
高频提升滤波器C。
高频加强滤波器D。
理想高通滤波器10.图像与灰度直方图之间的对应关系是什么？（B）A。
一一对应B。
多对一C。
一对多D。
都不对应11.下列算法中属于图像锐化处理的是：（C）A。
低通滤波B。
加权平均法C。
XXX滤波D。
中值滤波12.一幅256x256的图像，若灰度级数为16，则存储它所需的比特数是多少？（A）A。
256KB。
512KC。
1MD。
2M13.一幅灰度级均匀分布的图像，其灰度范围在[0，255]，则该图像的信息量为多少？（D）A。
0B。
255C。
6D。
814.下列算法中属于局部处理的是什么？（D）A。
灰度线性变换B。
二值化C。
数字图像处理的基础知识
数字图像处理的基础知识数字图像处理是一种以计算机为基础的处理图像的技术。
它的核心是数字信号处理技术，其中包括数字滤波、傅里叶变换、数字图像处理等等。
数字图像处理主要是针对图像进行数字信号处理和计算机算法处理，从而得到使图像更加美观、清晰，同时也可对其进行各种分析和处理。
数字图像处理的基础知识包括图像的获取、表示和处理。
在此，我们将分别阐述这些基础知识。
一、图像的获取图像的获取方式有很多种，包括摄影、扫描、数码相机等等。
这些方式都可以将图像转化为数字信号，以便于计算机的处理。
在数字相机中，传感器采集光线信息并将其转化为电信号，再经过模数转换后保存在内存卡中。
而在扫描仪中，可以通过光线照射样品，然后采集样品的反射信息，保存成数字图像的形式。
二、图像的表示图像可以用矩阵的形式进行表示，其中每个矩阵的元素都对应图像中的一个像素点。
这个像素值可以代表颜色、灰度和亮度等信息。
将图像信息存储成数字矩阵的方式称为栅格画。
在黑白影像中，每个像素点只有黑和白两种颜色，每个像素点都用1或0表示。
在彩色图像中，每个像素中则由红绿蓝三原色按一定比例混合而成的颜色值来表示，并用数值表示。
这些数值也可以是整数或浮点数等形式。
另外，还有图像的压缩技术。
图像压缩通常包括有损压缩和无损压缩。
有损压缩会使压缩的图像失去一些细节，但能帮助减少图像的尺寸。
无损压缩则不会丢失图像的任何信息。
常见的无损压缩格式为PNG、BMP、TIFF等，常见的有损压缩格式为JPEG、GIF等。
三、图像的处理图像的处理包括预处理、增强、分割、检测和识别等等。
其中预处理指图像的去噪、灰度平衡、色彩校正等，以利用后续处理。
增强指通过调整图像的对比度、亮度等等，使图像更加清晰、唯美。
分割技术可以将图像分为多个区域，每个区域有独特的特征。
例如，我们可以用分割技术将人体和背景分开。
检测技术用于在图像中找到我们感兴趣的点，例如在医学图像中检测肿瘤。
识别技术允许计算机对图像中的对象进行分类，例如人脸识别技术和指纹识别技术等等。
数字图像处理技术
数字图像处理技术数字图像处理技术是一种针对数字图像进行处理和分析的技术。
随着计算机技术的不断发展和普及，数字图像处理技术在图像处理领域中扮演着越来越重要的角色。
本文将详细介绍数字图像处理技术的概念、原理、应用及未来发展方向。
概念数字图像处理技术是指利用计算机对数字图像进行处理和分析的技术。
数字图像是通过像素表示的图像，而像素是图像最小的单元，每个像素都有其特定的数值表示颜色和亮度。
数字图像处理技术可以对图像进行各种操作，如增强图像的质量、提取图像特征、恢复图像信息等。
原理数字图像处理技术的原理主要包括图像获取、图像预处理、图像增强、图像分割、特征提取和图像识别等基本步骤。
1.图像获取：通过相机或扫描仪等设备获取数字图像，将图像转换为数字信号。
2.图像预处理：对原始图像进行去噪、几何校正、尺度变换等预处理操作，以提高后续处理的效果。
3.图像增强：通过直方图均衡化、滤波等方法增强图像的对比度、亮度等特征。
4.图像分割：将图像分割成若干个区域或对象，以便更好地分析和处理图像。
5.特征提取：提取图像中的特征信息，如颜色、纹理、形状等，为图像识别和分类提供依据。
6.图像识别：利用机器学习、深度学习等算法对图像进行分类、识别和分析。
应用数字图像处理技术在各个领域都有广泛的应用，如医疗影像分析、无人驾驶、安防监控、智能交通等。
以下列举一些典型的应用场景：•医疗影像分析：利用数字图像处理技术分析医学影像，辅助医生进行疾病诊断和治疗。
•安防监控：通过视频监控系统、人脸识别技术等实现对安全领域的监控和警报。
•智能交通：通过交通监控系统、车辆识别技术等提高交通管理效率和道路安全。
未来发展数字图像处理技术在人工智能、物联网等新兴技术的推动下不断发展和创新，未来的发展方向主要包括以下几个方面：1.深度学习在图像处理中的应用：深度学习技术在图像分类、目标检测等方面取得重大突破，将在数字图像处理领域得到更广泛的应用。
2.虚拟现实与增强现实：数字图像处理技术将与虚拟现实、增强现实技术结合，实现更加沉浸式的用户体验。
数字图像处理与计算机视觉技术
数字图像处理与计算机视觉技术数字图像处理与计算机视觉技术是现代科学和技术领域的重要分支，广泛应用于图像识别、模式识别、人脸识别、智能监控、医学图像处理等各个领域。
本文将以此为主题，介绍数字图像处理与计算机视觉技术的基本概念、原理和应用。
数字图像处理是指使用计算机对数字图像进行各种处理和分析的过程。
数字图像是由离散的像素点组成的，每个像素点都包含图像上某一位置的亮度值或颜色值。
通过数字图像处理技术，我们可以对图像进行增强、滤波、去噪、边缘检测等操作，使得图像更加清晰、准确。
计算机视觉是通过计算机模拟人类视觉系统进行图像识别和智能分析的过程。
计算机视觉技术借鉴了人类视觉系统的工作原理，通过图像采集、图像处理、特征提取和模式识别等过程，将图像转化为计算机可以理解和处理的数据，从而实现对图像内容的自动分析和理解。
计算机视觉技术是人工智能领域的重要组成部分，具有广泛的应用前景。
数字图像处理与计算机视觉技术的应用范围十分广泛。
在工业领域，它可以用于产品质量检测、缺陷检测、自动化生产等方面。
在医学领域，它可以用于医学图像的分析和诊断，如CT扫描、MRI等。
在安防领域，它可以用于智能监控系统的设计和优化，实现对异常行为的自动检测和报警。
在交通领域，它可以用于车辆识别、交通流量统计等方面。
在生物医学工程领域，它可以用于细胞图像分析、生物识别等。
在互联网领域，它可以用于图像搜索、人脸识别、虚拟现实等方面。
在人工智能领域，它可以用于图像识别、物体跟踪、行为分析等。
数字图像处理与计算机视觉技术的实现主要依赖于算法和软件工具的开发。
常用的数字图像处理算法包括直方图均衡化、滤波算法、边缘检测算法、图像分割算法等。
计算机视觉方面，常用的算法包括特征提取算法、模式识别算法、深度学习算法等。
此外，还有一些常用的软件工具，如OpenCV、Matlab等，可以提供方便的图像处理和计算机视觉开发环境。
然而，数字图像处理与计算机视觉技术也面临一些挑战和问题。
《数字图像处理》课程教学大纲
数字图像处理课程教学大纲课程简介数字图像处理是计算机科学与技术领域的一门重要课程，它研究如何使用计算机和算法来处理和分析数字图像。
本课程旨在介绍数字图像处理的基本原理、方法和应用，并培养学生的图像处理能力和技巧。
课程目标本课程的主要目标是让学生掌握数字图像处理的基本理论和方法，具备图像处理算法设计、图像增强、图像分割、图像压缩等技术的基本能力。
同时，通过实践项目的实施，培养学生的问题解决能力和团队合作能力。
课程安排第一周：课程介绍与基本概念•课程介绍•数字图像的基本概念与特点•数字图像处理的基本步骤第二周：图像预处理•图像采集与获取•图像灰度变换•图像噪声模型与去噪方法第三周：图像增强•直方图均衡化•空域滤波与频域滤波•边缘增强与锐化第四周：图像压缩•图像压缩的基本概念与方法•离散余弦变换（DCT）与JPEG压缩算法•小波变换与JPEG2000压缩算法第五周：图像分割与边缘检测•阈值分割•基于边缘的图像分割•基于区域的图像分割第六周：实践项目1 - 图像识别•项目需求分析与设计•图像特征提取与选择•分类器的训练与测试第七周：实践项目2 - 图像恢复•项目需求分析与设计•图像模型与图像去模糊•图像去噪与图像修复第八周：实践项目3 - 图像处理工具开发•项目需求分析与设计•图像处理算法的实现•图形界面设计与用户交互评估方式•平时成绩：30%•作业与实验报告：30%•期末考试：40%参考教材•Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods. 数字图像处理（第三版）. 清华大学出版社，2018.•Richard Szeliski. 计算机视觉：算法与应用. 电子工业出版社，2014.参考资源•MATLAB图像处理工具箱文档•OpenCV计算机视觉库官方文档以上是《数字图像处理》课程的教学大纲，希望通过本门课程的学习，能够让学生对数字图像处理有一个全面的了解，并具备实践应用的能力。
数字图像处理技术
数字图像处理技术数字图像处理技术是一种利用计算机对图像进行处理和分析的技术。
随着计算机技术和图像采集设备的不断发展，数字图像处理技术已经广泛应用于影像处理、医学图像分析、机器视觉、模式识别等领域。
本文将重点介绍数字图像处理技术的基本原理、常见的图像处理方法和应用领域。
一、数字图像处理技术的基本原理数字图像处理是在计算机中对图像进行数值计算和变换的过程。
图像是由像素组成的二维数组，每个像素包含了图像中某一点的亮度或颜色信息。
数字图像处理技术主要包括如下几个基本步骤：1. 图像采集：利用摄像机、扫描仪等设备将实际场景或纸质图像转换成数字图像。
2. 图像预处理：对采集到的图像进行预处理，包括图像增强、去噪、几何校正等操作，以提高图像质量。
3. 图像变换：通过一系列的数值计算和变换，改变图像的亮度、对比度、颜色等特征，以满足特定的需求。
4. 图像分析：对图像进行特征提取、目标检测、模式识别等操作，以获取图像中的各种信息。
5. 图像展示：将处理后的图像显示在计算机屏幕上或输出到打印机、投影仪等设备上，以便人们观看和分析。
二、常见的图像处理方法1. 图像增强：通过调整图像的亮度、对比度、颜色等参数，使图像更清晰、更鲜艳。
2. 图像滤波：利用滤波器对图像进行低通滤波、高通滤波、中值滤波等操作，以去除噪声、平滑图像或增强边缘。
3. 图像分割：将图像分成若干个区域，以便更好地分析和识别图像中的目标。
4. 特征提取：从图像中提取出与目标相关的特征，如纹理特征、形状特征、颜色特征等。
5. 目标检测：利用机器学习、模式识别等方法，从图像中检测和识别出目标，如人脸、车辆等。
三、数字图像处理技术的应用领域数字图像处理技术在很多领域都有广泛的应用，以下列举几个主要的应用领域：1. 影像处理：数字图像处理技术可以应用于电影特效、动画制作、数字摄影等领域，提高影像的质量和逼真度。
2. 医学图像分析：数字图像处理技术可以应用于医学影像的分析、诊断和治疗，如CT扫描、核磁共振等。
数字图像处理的应用
数字图像处理的应用引言数字图像处理是一种通过对数字图像进行一系列操作和处理来改变图像的外观或提取有用信息的技术。
随着计算机技术的进步，数字图像处理在很多领域中得到了广泛的应用。
医学图像处理医学图像处理是数字图像处理的一个重要应用领域。
通过对医学图像的处理和分析，可以帮助医生进行疾病的诊断和治疗。
例如，通过对CT扫描图像进行分割和重建，可以获取人体内部组织的三维结构信息。
另外，医学图像处理还可以应用于肿瘤检测、病变识别、器官配准等方面。
印刷图像处理数字图像处理在印刷行业中也有着重要的应用。
通过对印刷图像的处理，可以提高图像的质量和清晰度，使得印刷品更加美观。
例如，可以通过去除图像中的噪声、调整图像的亮度和对比度来改善图像的质量。
此外，数字图像处理还可以用于自动化印刷检测和识别技术。
安全监控图像处理数字图像处理在安全监控领域中也起着重要的作用。
通过对监控图像的处理和分析，可以实现对安全隐患的监测和预警。
例如，可以通过人脸识别技术对监控图像中的人物进行识别和跟踪。
此外，还可以通过图像处理技术对图像中的异常行为进行检测和分析。
遥感图像处理遥感图像处理是数字图像处理的一个重要领域。
通过对遥感图像的处理，可以获取地表覆盖的信息，并进行环境监测和资源调查。
例如，可以通过遥感图像进行土地利用和地形分析，以及植被分类和水体检测等。
艺术图像处理数字图像处理在艺术领域中也有着广泛的应用。
通过对艺术图像的处理，可以创造出各种视觉效果和艺术效果。
例如，可以通过滤镜和特效对图像进行处理，使得图像具有独特的艺术风格和表达方式。
此外，数字图像处理还可以应用于虚拟现实、增强现实等艺术形式。
结论数字图像处理在医学、印刷、安全监控、遥感和艺术等领域中都有着广泛的应用。
随着技术的不断发展，数字图像处理将在更多领域中发挥重要作用，并为我们的生活带来更多便利和创新。
因此，深入理解和研究数字图像处理技术对于我们来说非常重要。
数字图像处理,第1章
第一章 概 论 1.2.2 数字图像处理的主要内容 不管图像处理是何种目的，都需要用计算机图像处理系统 对图像数据进行输入、加工和输出，因此数字图像处理研究的 内容主要有以下7个过程。 1. 图 像 获 取 、 表 示 和 表 现 （ Image Acquisition ，
Representation and Presentation）
第一章 概 论
1.2 数字图像处理的目的和主要内容
1.2.1 数字图像处理的目的
一般而言， 对图像进行加工和分析主要有如下三方面的目 的： （1） 提高图像的视感质量， 以达到赏心悦目的目的。如去 除图像中的噪声， 改变图像的亮度、颜色，增强图像中的某些 成份、 抑制某些成份，对图像进行几何变换等，从而改善图像 的质量， 以达到或真实的、或清晰的、或色彩丰富的、或意想 不到的艺术效果。
第一章 概 论
图像编码主要是利用图像信号的统计特性及人类视觉的生 理学及心理学特性，对图像信号进行高效编码，即研究数据压 缩技术，目的是在保证图像质量的前提下压缩数据，便于存储 和传输，以解决数据量大的矛盾。一般来说，图像编码的目的 有三个： ①减少数据存储量；②降低数据率以减少传输带宽； ③压缩信息量， 便于特征提取，为后续识别作准备。
第一章 概 论 （5） 处理费时。由于图像数据量大，因此处理比较费时。特
别是处理结果与中心像素邻域有关的处理过程（如第四章介绍的
区处理方法）花费时间更多。 （6） 图像处理技术综合性强。数字图像处理涉及的技术领域 相当广泛，如通信技术、计算机技术、电子技术、电视技术等， 当然，数学、物理学等领域更是数字图像处理的基础。
络的编码法、模型基编码法等。这些编码方法有如下特点： ① 充分考虑人的视觉特性； ②恰当地考虑对图像信号的分解与表 述； ③采用图像的合成与识别方案压缩数据。
数字像处理与计算机视觉
数字像处理与计算机视觉数字图像处理与计算机视觉数字图像处理与计算机视觉是目前计算机科学与技术领域中的重要研究方向。
它涉及到对图像进行获取、处理、分析和理解的一系列技术与方法。
本文将探讨数字图像处理与计算机视觉的定义、应用领域、技术方法以及未来发展趋势。
1. 定义数字图像处理是指利用计算机技术对图像进行获取、处理和分析的过程。
通过数字图像处理，可以改善图像的质量、提取图像的特征、实现图像的压缩和存储。
而计算机视觉是指利用计算机对图像进行理解与分析的过程，目标是让计算机具备理解图像、模拟人类视觉能力的能力。
2. 应用领域数字图像处理与计算机视觉在很多领域都有广泛的应用。
在医学领域，可以利用数字图像处理技术对医学图像进行分析，以辅助疾病的诊断和治疗。
在工业领域，可以利用计算机视觉对产品进行质量检测和表面缺陷检测。
在智能交通领域，可以利用计算机视觉对交通信号进行识别和分析，以实现智能交通管理。
在安防领域，可以利用计算机视觉对视频图像进行实时监控和异常检测。
3. 技术方法数字图像处理与计算机视觉的技术方法包括图像获取、预处理、特征提取、图像分割、目标识别与跟踪等。
在图像获取方面，可以利用传感器对物体进行采集，获取数字图像。
在预处理方面，可以对图像进行去噪、增强、滤波等操作，以提高图像质量和减少噪声。
在特征提取方面，可以通过边缘检测、纹理分析等方法提取图像的特征。
在图像分割方面，可以将图像分割成不同的区域以实现对不同目标的分析。
在目标识别与跟踪方面，可以利用机器学习和深度学习方法对图像中的目标进行识别和跟踪。
4. 未来发展趋势随着人工智能和深度学习技术的快速发展，数字图像处理与计算机视觉领域也正面临着许多新的机遇和挑战。
未来的发展趋势包括更加智能化的图像处理算法和更加快速高效的计算机视觉系统。
同时，与其他领域的交叉融合也将成为数字图像处理与计算机视觉的重要发展方向，如与机器人技术的结合、与虚拟现实技术的结合等。
数字图像处理
数字图像处理概述数字图像处理是一项广泛应用于图像处理和计算机视觉领域的技术。
它涉及对数字图像进行获取、处理、分析和解释的过程。
数字图像处理可以帮助我们从图像中提取有用的信息，并对图像进行增强、复原、压缩和编码等操作。
本文将介绍数字图像处理的基本概念、常见的处理方法和应用领域。
数字图像处理的基本概念图像的表示图像是由像素组成的二维数组，每个像素表示图像上的一个点。
在数字图像处理中，我们通常使用灰度图像和彩色图像。
•灰度图像：每个像素仅包含一个灰度值，表示图像的亮度。
灰度图像通常表示黑白图像。
•彩色图像：每个像素包含多个颜色通道的值，通常是红、绿、蓝三个通道。
彩色图像可以表示图像中的颜色信息。
图像处理的基本步骤数字图像处理的基本步骤包括图像获取、前处理、主要处理和后处理。
1.图像获取：通过摄像机、扫描仪等设备获取图像，并将图像转换为数字形式。
2.前处理：对图像进行预处理，包括去噪、增强、平滑等操作，以提高图像质量。
3.主要处理：应用各种算法和方法对图像进行分析、处理和解释。
常见的处理包括滤波、边缘检测、图像变换等。
4.后处理：对处理后的图像进行后处理，包括去隐私、压缩、编码等操作。
常见的图像处理方法滤波滤波是数字图像处理中常用的方法之一，用于去除图像中的噪声或平滑图像。
常见的滤波方法包括均值滤波、中值滤波、高斯滤波等。
•均值滤波：用一个模板覆盖当前像素周围的像素，计算平均灰度值或颜色值作为当前像素的值。
•中值滤波：将模板中的像素按照灰度值或颜色值大小进行排序，取中值作为当前像素的值。
•高斯滤波：通过对当前像素周围像素的加权平均值来平滑图像，权重由高斯函数确定。
边缘检测边缘检测是用于寻找图像中物体边缘的方法。
常用的边缘检测算法包括Sobel 算子、Prewitt算子、Canny算子等。
•Sobel算子：通过对图像进行卷积运算，提取图像中的边缘信息。
•Prewitt算子：类似于Sobel算子，也是通过卷积运算提取边缘信息，但采用了不同的卷积核。
数字图像处理技术的基本原理和应用
数字图像处理技术的基本原理和应用随着科技的不断发展，数字图像处理技术在各个领域得到了广泛应用，例如计算机视觉、医学、遥感、安防等。
数字图像处理技术可以对图像进行各种处理和分析，以提取有用的信息。
本文将介绍数字图像处理技术的基本原理和应用。
一、数字图像处理技术的基本原理数字图像处理技术是利用计算机对数字图像进行处理和分析的一种技术。
数字图像是以数字的形式表示的图像，可以由数字相机、扫描仪等设备生成。
数字图像通常由像素组成，每个像素包含了图像的信息。
数字图像处理技术的基本原理包括以下几个方面。
1. 图像采集图像采集是将实际场景中的图像转换为数字图像的过程。
现代数字相机、扫描仪等设备可以将图像转换为数字信号。
数字信号存储在计算机中，可以进行进一步的处理和分析。
2. 图像预处理图像预处理是对数字图像进行预处理的过程。
常见的图像预处理包括去噪、平滑、增强等。
去噪是指去除图像中的噪声，可以通过滤波等方法实现。
平滑是指将图像中的峰谷等不规则部分去除，可以通过平滑滤波器等方法实现。
增强是指提高图像的对比度等，可以通过直方图均衡化等方法实现。
3. 图像处理图像处理是对数字图像进行处理的过程，包括图像分割、特征提取、相似性匹配等。
图像分割是将图像分成若干个部分的过程，可以通过阈值分割、区域生长等方法实现。
特征提取是从图像中提取出有用的信息，例如边缘、纹理等。
相似性匹配是将两幅图像进行匹配，以比较它们之间的相似程度。
4. 图像分析图像分析是对数字图像进行分析的过程，例如目标检测、物体跟踪等。
目标检测是从图像中检测出目标的位置、大小等信息。
物体跟踪是跟踪目标的运动轨迹。
二、数字图像处理技术的应用数字图像处理技术在各个领域得到了广泛应用。
以下列举几个例子。
1. 计算机视觉计算机视觉是利用计算机对图像进行处理和分析的一种技术。
计算机视觉可以实现自动驾驶、人脸识别、图像搜索等功能。
例如，自动驾驶的核心技术之一就是计算机对道路、路标等信息进行分析和识别。
数字图像处理名词解释
数字图像处理名词解释数字图像是由像素组成的二维矩阵，每个小块区域称为像素（pixel）。
数字图像处理是指利用数字计算机及其它数字技术，对图像进行某种运算和处理，从而达到某种预期目的的技术。
8-连通是指对于具有值V的像素p和q，如果q在集合N8(p)中，则称这两个像素是8-连通的。
灰度直方图反映了一幅图像中各灰度级像元出现的频率，是灰度级的函数，描述的是图像中该灰度级的像素个数。
直方图只反映该图像中不同灰度值出现的次数，而未反映某一灰度值像素所在位置。
直方图可用于判断图像量化是否恰当，给出了一个简单可见的指示，用来判断一幅图象是否合理的利用了全部被允许的灰度级范围。
数字图像通常有两种表示形式：位图和矢量图。
点位图由像素构成，包含不同色彩信息的像素的矩阵组合构成了千变万化的图像。
矢量图形指由代数方程定义的线条或曲线构成的图形，由许多矢量图形元素构成，这些图形元素称为“对象”。
两种图像的构成方式不同，其绘画方式也存在差别。
点位图是通过改变像素的色彩实现绘画和画面的修改，而矢量图操纵的是基本的图形（对象）。
在矢量图中，以Corel Draw为例，选择贝赛尔曲线工具，用鼠标在页面上定出一些节点，节点之间有线段，构成一个封闭图形。
用修改工具把这个图形调整圆滑。
傅里叶变换是一种将空间域中复杂的卷积运算转化为频率域中简单的乘积运算的方法，其应用主要有以下三方面：简化计算、处理空间域中难以处理或处理起来比较复杂的问题、以及实现特殊目的的应用需求。
通过傅里叶变换，可以将图像从空间域变换到频率域，利用频率域滤波或频域分析方法对其进行处理和分析，然后再将处理后的图像变换回空间域，从而实现图像的增强、特征提取、数据压缩、纹理分析、水印嵌入等效果。
对于M*N的图像f(x,y)，其基矩阵的大小为M*N，也即及图像由M*N块组成。
当（x，y）取遍所有可能的值（x=0，1，2….m-1;y=0,1…n-1）时，就可得到由（M*N）*（M*N）块组成的基图像，所以其基图像大小为M平方*N平方。
数字图像处理与计算机视觉实验课程大纲
数字图像处理与计算机视觉实验课程大纲一、课程简介数字图像处理与计算机视觉实验课程旨在介绍数字图像处理和计算机视觉的基本概念、原理和应用。
通过该课程的学习，学生将深入了解图像处理技术的基础知识，掌握图像处理的常用算法和工具，同时还将学习计算机视觉的相关理论和实践。
本大纲将详细说明课程的教学目标、内容和考核方式。
二、教学目标1. 了解数字图像处理和计算机视觉的基本概念和发展历程；2. 掌握数字图像的获取、表示和处理方法；3. 学习数字图像处理的基础算法，如图像增强、滤波和分割等；4. 熟悉计算机视觉的相关理论和技术，如目标检测、特征提取和图像识别等；5. 能够运用所学知识解决实际图像处理和计算机视觉问题。
三、教学内容1. 数字图像处理基础1.1 数字图像的基本概念和特性；1.2 图像获取和表示方法；1.3 图像的数学变换和编码技术。
2. 图像增强与滤波2.1 灰度增强和直方图处理；2.2 空间域滤波和频域滤波；2.3 噪声抑制和锐化处理。
3. 图像分割与描述3.1 阈值分割和边缘检测；3.2 区域生长和分水岭算法；3.3 形态学图像处理。
4. 计算机视觉基础4.1 计算机视觉的基本原理和任务；4.2 特征提取和描述方法；4.3 目标检测和跟踪技术。
5. 图像识别与机器学习5.1 图像分类和识别方法；5.2 深度学习在计算机视觉中的应用；5.3 实际案例分析和应用展望。
四、教学方法本课程将采用理论讲授、实验操作和案例分析相结合的教学方法。
1. 理论讲授：通过课堂讲解，详细介绍数字图像处理和计算机视觉的基本概念、原理和算法。
2. 实验操作：安排实验环节，让学生亲自操作图像处理和计算机视觉软件，实践所学知识。
3. 案例分析：通过实际案例分析，引导学生分析和解决实际图像处理和计算机视觉问题。
五、考核方式1. 平时成绩：包括参与度、作业完成情况和实验报告等。
2. 期中考试：对数字图像处理和计算机视觉的基础知识进行考查。
数字图像处理(DigitalImageProcessing)
图像变换
傅里叶变换
将图像从空间域转换到频率域，便于分析图 像的频率成分。
离散余弦变换
将图像从空间域转换到余弦函数构成的系数 空间，用于图像压缩。
小波变换
将图像分解成不同频率和方向的小波分量， 便于图像压缩和特征提取。
沃尔什-哈达玛变换
将图像转换为沃尔什函数或哈达玛函数构成 的系数空间，用于图像分析。
理的自动化和智能化水平。
生成对抗网络（GANs）的应用
02
GANs可用于生成新的图像，修复老照片，增强图像质量，以及
进行图像风格转换等。
语义分割和目标检测
03
利用深度学习技术对图像进行语义分割和目标检测，实现对图
像中特定区域的识别和提取。
高动态范围成像技术
高动态范围成像（HDRI）技术
01
通过合并不同曝光级别的图像，获得更宽的动态范围
动态特效
数字图像处理技术可以用于制作动态特效，如电影、广告中的火焰、 水流等效果。
虚拟现实与增强现实
数字图像处理技术可以用于虚拟现实和增强现实应用中，提供更真 实的视觉体验。
05
数字图像处理的未 来发展
人工智能与深度学习在数字图像处理中的应用
深度学习在图像识别和分类中的应用
01
利用深度学习算法，对图像进行自动识别和分类，提高图像处
医学影像重建
通过数字图像处理技术，可以将 CT、MRI等医学影像数据进行重建， 生成三维或更高维度的图像，便于 医生进行更深入的分析。
医学影像定量分析
数字图像处理技术可以对医学影像 进行定量分析，提取病变区域的大 小、形状、密度等信息，为医生提 供更精确的病情评估。
安全监控系统
视频监控
数字图像处理的算法及其应用
数字图像处理的算法及其应用数字图像处理是一种计算机技术，通过对数字图像进行处理，使其变得更加清晰、精确和易于分析。
数字图像处理的算法及其应用广泛，涉及到医疗、工业、环境等多个领域。
本文将介绍数字图像处理的算法及其应用。
一、数字图像处理算法1. 图像滤波算法图像滤波是一种数字滤波处理过程，用于去除图像噪声、增强图像边缘等。
最常用的滤波算法有均值滤波、中值滤波和高斯滤波等。
均值滤波是一种最简单的滤波算法，它将每个像素的数值替换为其周围像素值的平均值。
中值滤波将每个像素替换为其周围像素的中位数，它比均值滤波更好地保留了图像边缘特征。
高斯滤波则是通过将每个像素替换为周围像素的加权平均值来平滑图像，权重取决于它们相对于中心像素的位置。
2. 图像分割算法图像分割是指将一副图像划分为若干个不同的区域，每个区域与其他区域有着明显的不同。
最常用的图像分割算法有阈值分割和区域生长等。
阈值分割是指将图像分成两个部分，其划分是通过将图像的灰度值与设定的阈值进行比较而得到的。
区域生长则是通过将某个种子像素与其周围的相邻像素进行比较，如果它们在阈值范围内，则将它们合并到一个区域中。
3. 图像增强算法图像增强是指通过调整图像的亮度、对比度和色彩等属性，从而使图像更加清晰、明亮、有趣。
最常用的图像增强算法有直方图均衡化和灰度映射等。
直方图均衡化是一种使图像亮度均匀分布的技术，它通过对图像灰度级分布进行调整，从而扩展输入图像中低灰度值像素的范围和压缩高灰度值像素的范围。
灰度映射则是将图像灰度值映射到一定的范围内，从而调整图像的亮度和对比度。
二、数字图像处理应用1. 医学影像处理数字图像处理在医学影像处理中得到了广泛应用。
例如，医生们可以使用数字图像处理技术来增强医疗影像，从而更好地观察病人的身体情况，研究病情，制定治疗计划。
2. 工业检测数字图像处理技术还被广泛用于工业检测。
例如，在生产线上，使用数字图像处理可以检测产品表面的缺陷、确定产品质量，并将有缺陷的产品从产品流中剔除。
数字图像处理技术简介
数字图像处理技术简介在现代科技的飞速发展中，数字图像处理技术扮演了至关重要的角色。
无论是在医疗、工业、艺术还是娱乐领域，数字图像处理技术都有着广泛而深远的应用。
本文将对数字图像处理技术进行简要介绍，包括其基本概念、常见应用以及发展趋势。
1. 数字图像处理技术的基本概念数字图像处理技术是一种能够通过计算机对图像进行处理、分析和改善的方法。
它涵盖了图像获取、图像增强、图像恢复、图像压缩、图像分析和图像识别等多个方面。
在数字图像处理技术中，最常用的图像表达方式是像素矩阵，每个像素包含图像中一个单元的亮度值。
2. 数字图像处理技术的常见应用2.1 医疗图像处理在医疗领域，数字图像处理技术使得医生能够更轻松地观察和分析医疗图像，如X射线、MRI和CT扫描等。
通过数字图像处理技术，医生可以提高诊断准确性，同时减少对患者的侵入性检查。
2.2 工业品质控制数字图像处理技术在工业品质控制中也有着广泛应用。
通过对产品的图像进行处理和分析，能够快速检测和识别产品中的缺陷，实现质量的自动化控制。
这项技术不仅节省了人力成本，还提高了产品的一致性和可靠性。
2.3 艺术和娱乐数字图像处理技术在艺术和娱乐领域中揭示出了无限的想象力。
从电影特效到游戏设计，数字图像处理技术为创作者提供了广阔的创作空间。
通过对图像的处理和渲染，创作者能够打造栩栩如生的虚拟世界，为观众带来沉浸式的体验。
3. 数字图像处理技术的发展趋势随着计算机技术的不断进步，数字图像处理技术也在不断发展和创新。
下面将从三个方面展望数字图像处理技术的未来发展趋势。
3.1 深度学习的应用深度学习是人工智能领域的一个重要分支，它通过多层次的神经网络模拟人脑的工作原理，实现对图像的自动学习和分析。
未来，深度学习将广泛应用于数字图像处理技术中，从而实现更高效、更精确的图像处理和识别。
3.2 虚拟现实的融合虚拟现实技术的融合将使数字图像处理技术更具沉浸感和交互性。
未来，人们将能够通过虚拟现实设备直接与数字图像进行互动，创造全新的沉浸式体验。
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CH2 数学预备知识
一、傅立叶级数 1、定义 2、举例
《计算机数字图像处理》 张卫平
《计算机数字图像处理》 张卫平
2 x bn sin n d 1 n 0 2 d 2 an g ( x) cos n x dx d 0 d 0 n 0
x
2 d 2 d 2 2 2 bn g ( x) sin n x dx sin n x dx 0 d 0 d d d
程严格来说都是非周期的。有些物理过程可以用周期函数
来近似描述，象前面介绍的矩形光栅的例子，只有当光栅
常数ｄ比光栅总宽度小得多的时，也就是总缝数很大时才 可以用周期函数来描写这种光栅，当然这种描写仍是近似
C0
jn x 1 x0 T Cn g ( x)e T dx T x0
a jbn 1 x0 t 2 2 g ( x) cos(n x) j sin(n x) dx n T x0 T T 2 Cn
jn x 1 x0 T g ( x)e T dx T x0 2
a0 2 a n cos n 2 n1 T
2 x bn sin n T
x
得证。
CH2 数学预备知识
一、傅立叶级数 1、定义 2、举例 3、指数形式 二、傅立叶变换 1、导出
《计算机数字图像处理》 张卫平
事实上周期函数只是数学上的描述，对于一切物理过
周期为 T 的函数将它展开成傅立叶三角级数时展开式，
只是要根据对应关系将θ换算成 x ，它们之间的换算关系 是 2 x ，所以有
T
a0 2 g ( x) a n cos n 2 n1 T
2 x bn sin n T
x
其中：
a0 g ( ) a n cos(n ) bn sin(n ) 2 n1
其中：
an bn 1
1
g ( ) cos( n )d
g ( ) sin( n )d
CH2 数学预备知识
一、傅立叶级数 1、定义 周期为T
《计算机数字图像处理》 张卫平
a jbn 1 x0 t 2 2 g ( x) cos(n x) j sin(n x) dx n T x0 T T 2
CH2 数学预备知识
一、傅立叶级数 1、定义 2、举例 3、指数形式 即：
g ( x)
n
《计算机数字图像处理》 张卫平
C e
1 2 2 2 2 、 sin 2 πx 、 sin 6 πx 、 sin 10 πx 、 sin 14 πx 2 π 3π 5π 7π
绘图如下：
CH2 数学预备知识
一、傅立叶级数 1、定义 2、举例
《计算机数字图像处理》 张卫平
CH2 数学预备知识
一、傅立叶级数 1、定义 2、举例 3、指数形式 指数形式
第三讲 傅立叶变换
一、傅立叶级数 二、傅立叶变换
《计算机数字图像处理》
伪装工程教研室
张卫平
二ＯＯ六年三月
CH2 数学预备知识
一、傅立叶级数 1、定义 周期为2π
《计算机数字图像处理》 张卫平
周期为2π的函数g(θ)，若在一个周期内只有有限个
极值点和不连续点，并且在一个周期内绝对可积，则它可
以展成傅里叶三角级数：
2 1 [1 cos(n )] n n 0 n 1,3,5,...(2k 1) n 2,4,6,...2k
其中k=0,1,2,…。于是：
1 2 2 g ( x) sin (2k 1) x 2 k 0 (2k 1) d 取前五项：
《计算机数字图像处理》 张卫平
通过欧拉公式，把正弦函数、余弦函数和指数函数联
系起来，不难证明傅里叶三角级数可以写成指数级数的形
式。 若 g(x) 的周期为 T ，在一个周期内只有有限个极值点
和不连续点，并且在一个周期内绝对可积。则g(x)可以展
开成傅立叶指数级数：
g ( x)
n
C e
n
jn
2 x t
其中：
jn x 1 x0 T Cn g ( x)e T dx T x0 2
CH2 数学预备知识
一、傅立叶级数 1、定义 2、举例 3、指数形式
a0 1 x0 T g ( x ) dx T x0 2
2
《计算机数字图像处理》 张卫平
证明如下：取n为任一正整数
n
jn
2 x T
2 2 jn x jn x C 0 C n e T C n e T n 1
a n jbn 2 2 cos n x j sin x n 2 T T C0 a jb 2 2 n 1 n n cos n x j sin n x 2 T T
有一缝宽和缝距相等的矩形光栅，振幅透过率为：
d 1 m d x m d g 成傅立叶三角级数。函数图形
如下所示：
g ( x)
d
0
d
2d
x
CH2 数学预备知识
一、傅立叶级数 1、定义 2、举例
a 2 0 解： g ( x) a n cos n 2 n1 d