数字图像处理第1章概论
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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
遥感数字图像处理复习资料(1-4章)
第一章概论1、按图像的明暗程度和空间坐标的连续性，可以分为数字图像和模拟图像。
数字图像：可用计算机存储和处理，空间坐标和灰度均不连续。
模拟图像：计算机无法直接处理，空间坐标和明暗程度连续变化。
2遥感数字图像中的像素值称为亮度值（灰度值/DN值），它的高低由传感器所探测到的地物电磁波的辐射强度决定。
2、遥感数字图像处理的主要内容包括以下三个方面：图像增强、图像校正、信息提取。
1）图像增强：用来改善图像的对比度，突出感兴趣的地物信息，提高图像大的目视解译效果，它包括灰度拉伸、平滑、锐化、滤波、变换（K—L/K—T）、彩色合成、代数运算、融合等。
图像显示：为了理解数字图像中的内容，或对处理结果进行对比。
图像拉伸：为了提高图像的对比度（亮度的最大值与最小值的比值），改善图像的显示效果。
2）图像校正（恢复/复原）：为了去除和压抑成像过程中由各种因素影响而导致的图像失真。
注意：图像校正包括辐射和几何校正，前者通过辐射定标和大气校正等处理将像素值由灰度级改变为辐照度或反射率，后者利用已有的参照系修改像素坐标，使得图像能够与地图匹配或多景图像之间可以相互匹配。
3）信息提取：从校正后的遥感数据中提取各种有用的地物信息。
包括图像分割、分类等。
图像分割：用于从背景中分割出感兴趣的地物目标。
分割的结果可作为监督分类的训练区。
图像分类：按照特定的分类系统对图像中像素的归属类别进行划分。
3、遥感数字图像处理系统：硬件系统（输入、存储、处理、显示、输出），软件系统。
4、数字图像处理的两种观点：离散方法（空间域）、连续方法（频率域）2.遥感图像的获取和存储1、遥感是遥感信息的获取、传输、处理以及分析判读和应用的过程。
遥感的实施依赖于遥感系统2、遥感系统是一个从地面到空中乃至整个空间，从信息收集、储存、传输、处理到分析、判读、应用的技术体系，主要包括遥感试验、信息获取（传感器、遥感平台）、信息传输、信息处理、信息应用等5个部分。
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。
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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)
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(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。
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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。
数字图像处理第1章 绪论
1.4 人类的视觉
视觉研究可分为视觉生理,视觉特性,视觉模型3个方面.
人眼构造和视觉现象Βιβλιοθήκη 1.4.1 人眼构造和视觉现象
上图为人眼的横截面的简单示意图.前部为一圆球,其平均直径 约为20mm左右,由3层薄膜包着,即角膜和巩膜外壳,脉络膜和 视网膜. 角膜是一种硬而透明的组织,盖着眼睛的前表面; 角膜 巩膜与角膜连在一起,是一层包围着眼球剩余部分的不透明膜. 巩膜 脉络膜位于巩膜的里边,这层膜包含有血管网,它是 眼睛的重要 脉络膜 滋养源,脉络膜外壳着色很重,因此有助于减少进入眼内的外来 光和眼球内的回射.
图像信号的数字化
图像信号的数字化
设采样之后的离散图像 fs(x,y) 的灰度值即为 f(x,y) 的幅度,且灰 度值取在 [r0,rk] 范围内,并设该幅图像的所有像素的取值均匀 分布在各量化层,即其概率 p(r)=p .在这种条件下采用均匀量 化效果最佳,即总量化误差最小. 把整个取值范围[r0,rk]分为 k 个子区间[ri,ri-1], i=0,1,2,…, k-1.计算机图像处理中 k常取2^n,如64,128,256,….每 个子区间赋予唯一确定的 qi 值,每个qi值在计算机内用1个码字 表示.每个f(x,y) 离散值相应赋予1个qi值,其中 i=0,1,2,…,k-1. 对应关系是,当 r=f(x,y)∈[ri,ri-1]时,f(x,y)=qi
一幅 m×n 的数字图像可用矩阵表示为
f (0,1) f (0,0) f (1,0) f (1,1) F = ... ... f (m1,0) f (m1,1)
f (0, n 1) ... f (1, n 1) ... ... ... f (m1, n 1) ...
数字图像中的每个像素都对应于矩阵中相应的元素. 把数字图像表示成矩阵的优点在于,能应用矩阵理论对图 像进行分析处理.
1 数字图像处理概论
板内所有的颜色都是重要的
©2007董吉文制作
版权所有
•调色板数据: 调色板数据紧接在图像信息之后，用于说明位图的颜色， 它有若干个表项，每个表项是一个结构体，确定了一种颜 色，每个结构体是由4个域组成： BYTE rgbBlue; 蓝色的亮度值。此值0～255 BYTE rgbGreen; 绿色的亮度值。此值0～255 BYTE rgbRed; 红色的亮度值。此值0～255 BYTE rgbReserved; 此值必须0
ห้องสมุดไป่ตู้
像素
数字化
g11 g12 g1N g g g 21 22 2N G g M 1 g M 2 g MN
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版权所有
为什么学习图像处理？
图像是人们从客观世界获取信息的重要来源，据统计 在人类接受的信息中，视觉信息占 60% ，听觉信息占 20%，触觉、嗅觉等其它的信息总和占20%； 图像信息处理是人类视觉延续的重要手段，人的眼睛 只能看到可见光 ( 波长为 0.38~0.8 m) 部分，但目前能够 成像的射线已有多种(,x,紫外,红外等)，利用图像处理可 以把它们的成像进行处理并转化成可见图像； 图像处理对国计民生有重要意义，随着发展，许多图 像处理技术已经成熟，在各个领域得到广泛应用：
数字图像处理(Digital Image Processing)：我们把利用计算机 对图像进行去除噪声、 增强、复原、分割、提取特征等的 理论、 Digital Image Processing）。一般用计算机处理或实时硬件处理，也称为 计算机图像处理(Computer Image Processing)。特点是精度 高，处理内容丰富，图像数据量庞大、图像处理技术综合 性强、可进行非线性处理和具有灵活的变通能力，缺点是 速度慢。
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•调色板数据: 调色板数据紧接在图像信息之后，用于说明位图的颜色， 它有若干个表项，每个表项是一个结构体，确定了一种颜 色，每个结构体是由4个域组成： BYTE rgbBlue; 蓝色的亮度值。此值0～255 BYTE rgbGreen; 绿色的亮度值。此值0～255 BYTE rgbRed; 红色的亮度值。此值0～255 BYTE rgbReserved; 此值必须0
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像素
数字化
g11 g12 g1N g g g 21 22 2N G g M 1 g M 2 g MN
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为什么学习图像处理？
图像是人们从客观世界获取信息的重要来源，据统计 在人类接受的信息中，视觉信息占 60% ，听觉信息占 20%，触觉、嗅觉等其它的信息总和占20%； 图像信息处理是人类视觉延续的重要手段，人的眼睛 只能看到可见光 ( 波长为 0.38~0.8 m) 部分，但目前能够 成像的射线已有多种(,x,紫外,红外等)，利用图像处理可 以把它们的成像进行处理并转化成可见图像； 图像处理对国计民生有重要意义，随着发展，许多图 像处理技术已经成熟，在各个领域得到广泛应用：
数字图像处理(Digital Image Processing)：我们把利用计算机 对图像进行去除噪声、 增强、复原、分割、提取特征等的 理论、 Digital Image Processing）。一般用计算机处理或实时硬件处理，也称为 计算机图像处理(Computer Image Processing)。特点是精度 高，处理内容丰富，图像数据量庞大、图像处理技术综合 性强、可进行非线性处理和具有灵活的变通能力，缺点是 速度慢。
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
第一章概论一、数字图像与像素数字图像是由一个个的像素（Pixel）构成的，各像素的值(灰度，颜色)一般用整数表示。
二、数字图像处理的目的1、提高图像的视觉质量。
2、提取图像中的特征信息。
3、对图像数据进行变换、编码和压缩。
三、工程三层次图像处理、图像分析和图像理解图像理解符号目标像素高层中层低层高低抽象程度数据量操作对象小大语义图像分析图像处理四、图像处理硬件系统组成图像输入设备（采集与数字化设备，如数码相机），图像处理设备（如PC机）和图像输出设备（如显示器，打印机）第二章数字图像处理基础一、图像数字化过程----采样与量化模拟图像的数字化包括采样和量化两个过程。
细节越多，采样间隔应越小。
把采样后得到的各像素的灰度值进一步转换为离散量的过程就是量化。
一般，灰度图像的像素值量化后用一个字节(8bit)来表示。
二、采样、量化与图像质量的关系采样点数越多，图像质量越好；量化级数越多，图像质量越好。
为了得到质量较好的图像采用如下原则：对缓变图像，细量化，粗采样，以避免假轮廓。
对细节化图像，细采样，粗量化，以避免模糊。
三、图像尺寸、数据量、颜色数量的计算灰度图像的像素值量化后用一个字节(8bit)来表示。
彩色图像的像素值量化后用三个字节(24bit)来表示。
一幅512X512（256K）的真彩色图像，计算未压缩的图像数据量是多少？（必考）图像总像素：512px*512px=256K总数据量：256K*3Byte=768KB一幅256X256（64K）的真彩色图像，计算未压缩的图像数据量是多少？图像总像素：256px*256px=64K总数据量：64K*1Byte=64KB四、数字图像类型二值图像、灰度图像、索引颜色图像)和真彩色图像。
五、数字图像文件的类型jpg、bmp、tif、gifJPEG采用基于DCT变换的压缩算法,为有损压缩。
六、图像文件三要素文件头、颜色表、图像数据七、读取一个图像，并将其尺寸缩小0.5倍，将缩小后的图像旋转30度。
数字图像处理讲课ppt
可见光及红外线成像
左图为放大250倍的 紫杉汾 右图为放大40倍的 胆固醇
华盛顿地区的卫星图像
1 对水有最大的穿透 5 植被和土壤含水量
2 测量植物生活力
3 植被鉴别 4 生物图案和海岸线
6
7
土壤湿度热量
矿物测绘
可见光及红外线成像
微波图像
雷达像一个闪光照相机， 自己提供照明（微波脉 冲），去照明一个区域， 并快速拍摄图像，与照相 机镜头不同，雷达用天线 和计算机记录图像。在雷 达图像中，只能看到反射 到雷达天线的微波能量。
人类最早的图像处理是光学处理，如放大、 缩小、显微等。
1、光学处理：光学滤波器、激光全息技术 2、电子处理：照相、电视信号处理、遥感 图像处理 特点：速度快、实时、并行处理； 精度差、灵活性差。
数字图像处理
一般用数字计算机处理或其他高速、大规模集成数 字硬件处理，所以亦称为计算机图像处理。
对从图像信息转换来的数字电信号进行某些数字 运算或处理，以期提高图像的质量或达到人们所 要求的某些预期的结果。 特点：精度高、灵活性强可以长期保存不失
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
1921年通过海底电缆传送 ，用电报打印机采用特殊 字符在编码纸带中打印出 来的图像。
到15灰度。
1922年，两次穿越大西 洋后，采用光学还原技
术，从穿孔纸带得到图
像。
简明历史
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“旅行者 7 号”太空船送回的四千多张月球照 片进行了处理。
真。分辨率高、但速度受限。
数字图像处理 第1章 概述
1. BMP格式文件 BMP文件是Windows采用的图形文件格式，在Windows环境 下运行的所有图像处理软件都支持BMP图像文件格式。 Windows系统内部各图像绘制操作都是以BMP为基础的。 Windows 3.0以前的BMP图像文件格式与显示设备有关，因 此把这种BMP图像文件格式称为设备相关位图DDB。此后出现 了与显示设备无关的BMP图像文件格式，把这种BMP图像文件 格式称为设备无关位图DIB，使用设备无关位图DIB目的是为 了让Windows能够在任何类型的显示设备上显示图像。BMP 格式文件包含位图文件头、位图信息头、彩色查找表（真彩图 像无此项）和图像数据 。
3
qi＋ 1 qi－ 1
255 5 1 254
3 0 3 3
6
127
7
1 128 2 2
…
5
3
0
1 4
5 12
图1.4 8级灰度图像 连续灰度值 量化值 (整数值) 灰度子图像矩阵表示法
灰度标度 灰度量化 (a) (b)
图1.5 6×6个像素8级
128 37 78 99 34 1 77 66
54 17 89
【例1.7】 图1.6为256级图像，以tu3.JPG为文件名存于c盘 matlab目录下，用matlab 编成实现(1)将其以8级灰度图像显 示；(2) 将其以100- 200灰度范围显示；(3) 将其转换为二值 图像，并以数值0显示为红色，数值1显示为蓝色显示。(4) 不 用imread( )函数先输入图像的情况下，直接显示图像文件。 其matlab代码如下： Clear I=imread(‘c:\matlab\tu2.jpg’)； %输入文件 imshow(I,8) %显示文件 imshow(I,[100 200]) %显示文件 J=im2bw(I) imshow(J,[1 0 0,0 0 1]) %显示文件
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
数字图像处理(翟瑞芳)第1章
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图1-4 数字图像
华中农业大学计算机科学与技术系
1.1 数字图像基本概念
在计算机中，图像被分割成图1-1所示的像素（Pixel），各 像素的灰度值用整数表示。一幅M×N个像素的数字图像，其像 素灰度值可以用M行、N列的矩阵G表示：
g11
g12
• 勤于动手，勤于编写程序。 • 要和实际应用相结合，创造性地应用图像处
理方法。 • 更重要的是……
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华中农业大学计算机科学与技术系
如何学习本课程？
千里之行 始于足下
MDeasigrniead bPy eRutirfaonguZ.HAIImage Procesing: The Fu华n中d农a业m大学e计n算ta机l科s学. 与2技00术2系
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华中农业大学计算机科学与技术系
1.2 图像处理目的、内容和特点
（5）图像分析 图像处理应用的目标几乎均涉及到图像分析， 即对图像中
的不同对象进行分割、 特征提取和表示，从而有利于计算机对 图像进行分类、 识别和理解。
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1.2 图像处理目的、内容和特点
（6）图像重建 图像重建是指从数据到图像的处理，CT就是图像重建处
理的典型应用实例。
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1.2 图像处理目的、内容和特点
（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
数字图像处理 第一章 概述-刘建明
彩色图象(128x128)及其对应的数值矩阵（仅列出一部分(25x31)）
2.什么是数字图像处理
数字图像处理 就是利用计算 机系统对数字 图像进行各种 目的的处理
三、数字图像的表示方法
空间上，图像抽样
对连续图像f（x，y）进行数字化
y
幅度上，灰度级量化 x方向，抽样M行 y方向，每行抽样N点
整个图像共抽样M×N个像素
数字图像处理 Digital Image Processing
刘建明 博士 Email:845444792@
课程介绍
教材及参考书 上课主要内容 课程目的和主要要求 考试内容 国内外相关会议和杂志
教材与参考书
教材
Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods著，阮秋琦、阮 宇智等译，数字图像处理（第三版），电子工业出版 社，2011年。 Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods著，阮秋琦、阮 宇智等译，数字图像处理（Matlab版），电子工业出版 社，2005年。 章毓晋，图象工程上册—图象处理和分析，清华大学出 版社，2003年。 姚敏等著，数字图像处理，机械工业出版社，2006年 。
参考书
上课主要内容
概述 空间域图像增强 彩色图像处理 傅里叶变换 频率域图像增强 图像复原压缩（2） 形态学图像处理 图像分割 表示与描述 图像识别与检索
课程目的与要求
掌握数字图像处理的基本概念、原理和方 法 初步运用所学知识解决实际问题 为图像处理及相关领域的研究打下基础
x=0,1,••• ,N-1 y=0,1, ••• ,N-1
数字图像处理概述精选ppt课件
图像处理计算机：PC、工作站等 图像存储设备：磁盘、光盘、硬盘等 图像输出设备：显示器、打印机等
精选编辑ppt 26
第一章 数字图像处理概论
图像输入系统
图像处理与 分析系统
图像输出系统
图像存储系统
精选编辑ppt 27
第一章 数字图像处理概论
采集：x光透视成像仪、扫描仪、数码相机等 处理和分析：主要是利用计算机运算，还可
精选编辑ppt 65
第一章 数字图像处理概论
Anonymous
精选编辑ppt 3
第一章 数字图像处理概论
精选编辑ppt 4
第一章 数字图像处理概论
第一章 数字图像处理概论
• 图像的基本概念 • 数字图像的基本类型 • 数字图像处理系统 • 数字图像处理的发展及特点 • 数字图像处理的主要内容及应用 • 图像的统计特征
精选编辑ppt 5
第一章 数字图像处理概论
--图像复原和图像增强的研究和发展。
精选编辑ppt 43
第一章 数字图像处理概论
1964 年 ： 美 国 喷 气 推 进 实 验 室 (JPL) 用计算机对“徘徊者七号”太空船发回 的大批月球照片进行处理。
精选编辑ppt 44
第一章 数字图像处理概论
精选编辑ppt
美国航天器传 送的第一张月 球照片，“旅 行者7号”卫 星1964年7月 31日9点09分 （东部白天时 间）在光线影 响月球表面17 分钟时摄取的 图像
1922年在信号两次穿 越大西洋后，从穿孔 精选编辑p纸pt 带得到的数字图像
41
第一章 数字图像处理概论
精选编辑ppt
1929年从伦敦 到纽约用15级 色调设备传送 的照片
42
第一章 数字图像处理概论
精选编辑ppt 26
第一章 数字图像处理概论
图像输入系统
图像处理与 分析系统
图像输出系统
图像存储系统
精选编辑ppt 27
第一章 数字图像处理概论
采集：x光透视成像仪、扫描仪、数码相机等 处理和分析：主要是利用计算机运算，还可
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第一章 数字图像处理概论
Anonymous
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第一章 数字图像处理概论
精选编辑ppt 4
第一章 数字图像处理概论
第一章 数字图像处理概论
• 图像的基本概念 • 数字图像的基本类型 • 数字图像处理系统 • 数字图像处理的发展及特点 • 数字图像处理的主要内容及应用 • 图像的统计特征
精选编辑ppt 5
第一章 数字图像处理概论
--图像复原和图像增强的研究和发展。
精选编辑ppt 43
第一章 数字图像处理概论
1964 年 ： 美 国 喷 气 推 进 实 验 室 (JPL) 用计算机对“徘徊者七号”太空船发回 的大批月球照片进行处理。
精选编辑ppt 44
第一章 数字图像处理概论
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美国航天器传 送的第一张月 球照片，“旅 行者7号”卫 星1964年7月 31日9点09分 （东部白天时 间）在光线影 响月球表面17 分钟时摄取的 图像
1922年在信号两次穿 越大西洋后，从穿孔 精选编辑p纸pt 带得到的数字图像
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第一章 数字图像处理概论
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1929年从伦敦 到纽约用15级 色调设备传送 的照片
42
第一章 数字图像处理概论
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符号 小
目标
操 作 对 象
数 据 量
像素 大
19
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。
22
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
23
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。
理
第7章 图像编码
第9章 图像检测与分割
2021/3/1
3
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
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
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。
15
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
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。
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。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。
7
11
数字图像的发展：
12
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）
13
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
14
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。
计算机图像处理
1
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
2021/3/1
2
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
10
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
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
18
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
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
8
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。
a) 原始图像 b) 离散傅立叶频谱
16
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。
增强、图像复原、图像编码与压缩、图像分析与识 别基础等。
4
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。