数字图像处理第1章概论

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此时，图像为平面上静止的单色图像，其数学表达
式为： I f(x,y)
另外一种描述图像的方法是以统计学为基础的 统计性表征法，即把图像信息作为随机信号。
3.计算机图像处理
利用计算机对数字图像进行系列操作，从而获得 预期的结果的技术。
基于计算机的图像处理学是从信息处理、自动控 制系统论、计算机科学、数据通信、电视技术等学科 中脱颖而出的，成为研究“图像信息的获取、传输、 存储、变换、显示、理解与综合利用”的一门崭新学
5.数字图像处理的特点：
（1）直观形象，信息量大； （2）精度高,容易实现； （3）再现性好； （4）通用性、灵活性高。
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1.2数字图像处理研究内容与应用
1.2.1研究内容：
图形数字化（图像获取）：把连续图像用一组数字 表示，便于用计算机分析处理。
图像变换：对图像进行正交变换，以便进行处理。
二维图像及其离散傅立叶频谱的显示
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几幅图像
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图像与图片(picture)和图形(graphic)有何区别？
图像的分类：
图像可以根据其形式或产生的方法来分类。 人眼视觉图像：照片、图、画等。 数学图像：由连续函数或离散函数生成的抽象图像。 物理图像：反映物体的电磁波辐射能，包括可见光和 不可见光。绝大部分的物理图像是数学图像。
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图像分析：对图像中感兴趣的目标进行检测和测量， 从而获得所需的客观信息。
图像识别：找到图像的特征，以便进一步处理。 图像理解：在图像分析的基础上得出对图像内容含义 的理解及解释，从而指导和规划行为。
a) 一幅免疫细胞图像
b) 指纹图像
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图像处理学三层次示意图
高 高层
抽
象语 程义
中层
度
低 低层
图像处理 图像分析 狭义图像处理
a) 原始图像 b) 离散傅立叶频谱
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图像增强：对图像的某 些特征进行强调或锐化而 不增加图像的相关数据。
图像增强图例
图像复原：去除图像中 的噪声干扰和模糊，恢复 图像的客观面目。
a) 原图
b) 图像增强后的图
图像复原图例
c) 原图
d) 经过复原的图17
图像编码：在满足一定的图形质量要求下对图像进行 编码，可以压缩表示图像的数据。
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。
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ຫໍສະໝຸດ Baidu 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
像图
数学函数
可见图像
连续函数
照片
物
体
离散函数
画
图
(数字图像)
不可见的物理图像
光图像
图像的分类
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2.数字图像的概念(定义)
从物理和数学角度看，图像是记录物体辐射能量的 空间分布，这个分布是空间坐标、时间坐标和波长的函
数，即 I f(x,y,z, ,，t) 这样的图像能被计算机处理，
计算机图像处理即数字图像处理。
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数字图像的发展：
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主动脉造影图像
胸部x射线图像
显微镜获得图像—— 音频CD的表面（1750 倍）
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卫星多光谱图像
反射到雷达天线的微波图像
三维计算机模型产生的图像
超声波成像——肌肉层有损害
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4.数字图像处理获得的途径：
将传统的可见光图像经过数字化处理转换为数字 图像。
例如：将一幅照片通过扫描仪输入到计算机中。 应用各种光电转换设备直接得到数字图像。 直接由离散数学函数生成数字图像。
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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。
遥感技术：自然灾害预报、监测，地质结构测绘， 找矿，水文、农林资源调查等。
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军事技术：导弹制导，雷达、声纳图像处理，军事 仿真等。 考古：恢复珍贵的文物图片、名画和壁画等。 侦查破案和商业应用：指纹鉴别，手迹分析， 伪钞 识别等。 其它应用：材料分析、服装试穿显示、发型设计显 示、现场视频管理等。
计算机图像处理
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教 学 要 求：
计 1）成绩分布：实验成绩20分，
算
平时成绩10分，卷面70分。
机 2）听课要求：认真听课，做笔
图
记，及时复习。
像 3）实验要求：有预习报告，认
处
真实验，做实验报告。
理
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第1章 绪论
计
第2章 图像获取
算
机
第3章 图像变换
图
第4章 图像增强
像
处
第5章 图像复原
理
第7章 图像编码
第9章 图像检测与分割
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计算机图像处理课程性质：
本课程作为专业主干课，是电子信息专业本科生 的必修课，通过学习，掌握计算机图像处理与分析 的基本概念，典型算法和基本实用技术。
课程内容：
本课程主要为两部分内容： 第一部分为图像处理的基础。包括绪论、图像
处理的基本概念和图像变换。 第二部分为图像处理的理论和方法。包括图像
增强、图像复原、图像编码与压缩、图像分析与识 别基础等。
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第1章 绪论
1.1计算机图像处理概述
1.图像处理的概念(image)
什么是图像?
图像是与之相对应的物体或目标(object)的一个表 示，这个表示可以通过某种技术手段得到。
包括照片、绘画、传真、卫星遥感图片、X光片、 红外热成像、超声波图像、心脑电图、B超、CT图 像、显微图像等。
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1.2.4图像处理学与其他相关学科的关系
图像
狭义图像处理
图像
客 观
计 算
计算机图形学
图像分析
模 式
新新新
世 界
机 视 觉
数据
图像理解
（转换）
识 理工技 别 论具术
(人)
图像理解
符号
图像处理学与相关学科和领域的联系和区别
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1.３数字图像处理系统
一个图像处理和分析系统的基本组成有：采集、 显示、存储、通信、处理和分析五个模块。
符号 小
目标
操 作 对 象
数 据 量
像素 大
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1.2.2数字图像处理方法
图字图像处理方法分为大两类：空间域处理（空域 法）和变换域处理（频域法）。 空域法：直接对获取的数字图像进行处理。 频域法：对先对获取的数字图像进行正交变换，得
到变换系数阵列，然后再进行处理，最后 再逆变换到空间域，得到图像的处理结果。