数字图像处理与分析第1章
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。
数字图像处理知到章节答案智慧树2023年武汉科技大学
数字图像处理知到章节测试答案智慧树2023年最新武汉科技大学第一章测试1.一个图像处理和分析系统的基本组成结构通常包括（）、（）、（）、（）、（）和（）。
____，____，____，____，____，____。
参考答案:null2.图像的种类很多，根据人眼的视觉特性可将图像分为（）和（）两类。
____，____。
参考答案:null3.数字图像处理学所包含的内容是相当丰富的。
根据抽象程度不同，数字图像可分为三个层次：（）、（）和（）。
____，____，____。
参考答案:null4.对图像进行一系列的操作，以达到预期目的的技术称为图像处理。
图像处理分为（）和（）两种方式。
____，____。
参考答案:null5.同模拟图像处理相比，数字图像处理有很多优点。
主要表现在：（）、（）、（）和（）四个方面。
____，____，____，____。
null第二章测试1.对于一个大小为2560×1440的图像，如果其灰度范围为0到255，不对图像进行压缩的情况下，大约需要多少KB（1KB=1024Bytes）来存储这样一幅图像？（）参考答案:3600KB；2.通过你对光子能量频谱图的理解，以下哪个关于图像采集的表述是正确的？（）参考答案:可见光频段很窄，大部分频段的光信号都是不可见的；3.以下关于人类眼球结果的表述哪一个是正确的？（）参考答案:每只眼球中的锥状细胞的数量大概是6-7百万个，分布在视网膜的中心区域，他们对色彩非常敏感；4.对一幅连续图像进行数字化处理的过程中，一般来说，采样间隔越大，图像的空间分辨率越（）；量化等级越多，图像的灰度分辨率越（）。
____，____。
null5.在对图像数字化时，采样间隔太大会画面出现（）效应；而量化等级太低时画面会出现（）：____，____。
参考答案:null6.图像成像模型的表达式为（）。
包含的三项分别表示（）、（）、（）。
____，____，____，____。
数字图像处理及应用（MATLAB）第1章习题答案
第一章：习题与思考题参考答案1-1 什么是数字图像? 数字图像处理有哪些特点?数字图像是将连续的模拟图像经过离散化处理后变成计算机能够辨识的点阵图像。
数字图像处理具有以下特点：（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）数字图像中各个像素间的相关性大，压缩的潜力很大。
（5）图像数据量庞大。
(6) 占用的频带较宽。
(7) 图像质量评价受主观因素的影响。
（8）图像处理技术综合性强。
1-2 数字图像处理的目的及主要内容。
一般而言，对图像进行处理主要有以下三个方面的目的(1) 提高图像的视感质量，以达到赏心悦目的目的。
(2) 提取图像中所包含的某些特征或特殊信息，以便于计算机分析。
(3) 对图像数据进行变换、编码和压缩，以便于图像的存储和传输。
数字图像处理的主要研究内容：根据其主要的处理流程与处理目标大致可以分为图像信息的描述、图像信息的处理、图像信息的分析、图像信息的编码以及图像信息的显示等几个方面。
如：图像数字化、图像增强、图像几何变换、图像复原、图像重建、图像隐藏、图像正交变换、图像编码、图像分析等。
1-3 数字图像处理的主要应用图像处理技术广泛用于众多的科学与工程领域，主要有：（1）生物医学领域中的应用（2）工业应用（3）遥感航天中的应用（4）军事、公安领域中的应用（5）其他应用，例如：图像的远距离通信；多媒体计算机系统及应用；服装试穿显示；办公自动化、现场视频管理1-4 在理想情况下获得一幅数字图像时，采样和量化间隔越小，图像的画面效果越好，当一幅图像的数据量被限定在一个范围内时，如何考虑图像的采样和量化使得图像的质量尽可能好。
一般，当限定数字图像的大小时, 为了得到质量较好的图像可采用如下原则： （1）对缓变的图像，应该细量化，粗采样，以避免假轮廓。
（2）对细节丰富的图像，应细采样，粗量化，以避免模糊（混叠）。
1-5 想想在你的工作和生活中，遇见过哪些数字化设备?它们的主要用途是什么?主要有以下几种数字化设备：(1) 图像采集卡通常图像采集卡安装于计算机主板扩展槽中，通过主机发出指令，将某一帧图像静止在存储通道中，即采集或捕获一帧图像，然后可对图像进行处理或存盘。
图像分析与识别ppt课件
识
别
数值计算，满足不了处理大数据量图像
的要求。
编辑课件
29
图 第 ➢ 在上世纪60年代，第3代计算机的研制成
像一
分 章 功，以及快速傅里叶变换算法的发现和
析引 与言
应用使得对图像的某些计算得以实现。
识
别 ➢ 人们从而逐步开始利用计算机对图像进
行加工利用。
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30
图 第 ➢ 在上世纪70年代，数字图像处理技术有
别
头部CT
编辑课件
52
超声波成像的实例
图第 像一 分章 析引 与言 识 别
甲状腺
肌肉层有损害
编辑课件
53
图 第 ➢ 在医学中，无线电波可以用于核磁共振
像一
分 章 成像（MRI），是继CT后医学影像学的
析引 与言
又一重大进步。
识 ➢ 相对于X-射线透视技术和放射造影技术，
别
MRI对人体没有辐射影响，相对于超声
析引
与 言 ➢ 现在利用图像处理系统进行判读分析，
识
别
既可以提高效率，又可以从照片中提取
人工所不能发现的大量的有用情报。
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35
图 第 ➢ 遥感技术分为飞机遥感和卫星遥感技术。
像一
分章 析引
➢ 从遥感卫星所获得的图像的图像质量有
与 言 时不是很好，如果仍采用简单的直观判
识
别
读如此昂贵代价所获取的的图像是不合
图第 像一 分章 析引 与言 识 别
编辑课件
43
High-pass filtering (HPF) 图像融合算法
图第 像一 分章 析引 与言 识 别
编辑课件
44
High-pass modulation (HPM) 图像融合算法
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】部分答案第一章到第五章
第一章习题基本概念2007-12-29 16:251.什么是图像？模拟图像与数字图像有什么区别？答：1）图像是对客观存在的物体的一种相似性的、生动的写真或描述。
2）模拟图像在数学上主要用连续函数来描述，主要特点表现为图像的光照位置和光照强度均为连续变化的。
数字图像主要用矩阵或数组来描述。
以往的胶片成象就是模拟的图象，它反映了事物在连续空间上的特征，而现在的数码相机成象就是数字图象，它反映了事物在离散空间上的特征，也可以说模拟图象经过抽样和量化就可以转化为数字图象。
而数字图象是随着计算机和数字技术发展起来的新的表现或再现外界事物的方式。
2.模拟图像处理与数字图像处理主要区别表现在哪些方面？答: 1)数学描述方法：模拟图像主要用连续数学方法，数字图像主要用离散数学方法。
2)图像分辨率表示：数字图像分辨率是指反映整个图像画面垂直和水平方向像素数乘积。
模拟图像分辨率是指反映整个画面最多的扫描线数。
3)图像处理：数字图像是通过对模拟图像采样，量化等处理获得的，模拟图像处理的方式很少，往往只能进行简单的放大、缩小等，而数字图像的处理方式可以非常精确、灵活。
数字图像处理再现性好，模拟图像的保存性较差，时间长了会有所变化，而数字图像不会因为保存、传输或复制而产生图像质量上的变化。
但数字图像处理速度较慢，存储容量大。
4)图像传输：模拟图像以实物为载体，传输相对困难，而数字图像以数字信息为载体，传输相对较快3.图像处理学包括哪几个层次？各层次间有何区别和联系？答：图像处理学包含3个层次：图像处理，图像分析和图像理解。
图像处理是比较底层的操作，它主要在图像像素级上进行处理，处理的数据量大。
图像分析，则进入了中层，分割和特征提取把原来以像素描述的图像转变成比较简洁的对目标的描述。
图像理解主要是高层操作，操作对象的基本上是从描述中抽象出来的符号，其处理过程和方法与人类的思维推理有许多类似之处。
各层次之间起着相辅相承联系，高层指导底层操作，底层为高层服务，中层起着桥梁的作用，为底层和高层联系起衔接作用。
Digital-Image-Processing-通用图像处理
Digital Image Processing
1.1 图像和图像处理
Digital Image Processing
1.1 图像和图像处理
静止图像，与时间t无关；单色图像（也称灰度图像）， 波长λ为一常数；平面图像，则与坐标z无关。
即在每一种情况下，图像的表示可省略掉一维，即 （1） 静止图像： I = f（x，y，z, λ） （2） 灰度图像： I = f（x，y，z，t ） （3） 平面图像： I = f（x，y,λ,t ） 而对于平面上的静止灰度图像，其数学表达式可简化为：
图像处理芯片：将许多图像处理功能集成在一个很小的芯片上，形成 专用或通用的图像处理芯片 。
Digital Image Processing
1.4 数字图像处理的主要应用
▓ 宇宙探测中的应用：主要是星体图片的获取、传送和处理。 ▓ 通信方面的应用：图像信息传输、电视电话、卫星通信、数 字电话等。主要是压缩图像数据和动态图像（序列）传送 。 ▓ 遥感方面的应用：（航空遥感和卫星遥感），地形、地质、 资源的勘测，自然灾害监测、预报和调查，环境监测、调查 等。 ▓ 生物医学方面的应用：细胞分析、染色体分类、放射图像 处理、血球分类、各种CT、核磁共振图像分析、DNA显示分析、 显微图像处理、癌细胞识别、心脏活动的动态分析、超声图 像成像、生物进化的图像分析等等 。
第1章 绪论
◆1.1 图像和图像处理 ◆1.2 数字图像处理的步骤和方法 ◆1.3 数字图像处理系统的组成 ◆1.4 数字图像处理的主要应用 ◆1.5 课程内容简介
数字图像处理知识点与考点(经典)
Laplacian 增强算子通过扩大边缘两边像素的灰度差（或对比度）来增强图像的边缘，改善视觉效果。它对应的模板为 -1 -1 5 -1 -1
例题：（1） 存储一幅1024×768，256 （8 bit 量化）个灰度级的图像需要多少位？ （2） 一幅512×512 的32 bit 真彩图像的容量为多少位？ 解： （1）一幅1024×768，256 =28 （8 bit 量化）个灰度级的图像的容量为：b=1024×768×8 = 6291456 bit （2）一幅512×512 的32 位真彩图像的容量为：b=512×512×32 =8388608 bit
5.数字图像根据灰度级数的差异可分为：黑白图像、灰度图像和彩色图像。 6.灰度直方图：灰度直方图是灰度级的函数。灰度级为横坐标，纵坐标为灰度级的频率，是频率同灰度级 的关系图。可以反映了图像的对比度、灰度范围（分布）、灰度值对应概率等情况。 7.灰度直方图的性质：（1）只能反映图像的灰度分布情况，而不能反映图像像素的位置,即丢失了像 素的位置信息。（2）一幅图像对应唯一的灰度直方图，反之不成立。不同的图像可对应相同的直方图。 （3）一幅图像分成多个区域，多个区域的直方图之和即为原图像的直方图。 L −1 8.图像信息量H（熵）的计算公式：反映图像信息的丰富程度。 H = − Pi log2 Pi
傅立叶变换
f ( x, y) F ( u , v)
滤波器
H (u , v) G ( u , v)
傅立叶反变换
g ( x , y)
(1) 将图像 f(x,y)从图像空间转换到频域空间，得到 F(u,v)； (2) 在频域空间中通过不同的滤波函数 H(u,v)对图像进行不同的增强,得到 G(u,v) (3) 将增强后的图像再从频域空间转换到图像空间，得到图像g(x,y)。 说明： （也可演变为简述频域图像锐化（或平滑）的步骤，需要指明滤波器的类型：高通或低通滤波器） 9.频率域平滑： 由于噪声主要集中在高频部分， 为去除噪声改善图像质量， 滤波器采用低通滤波器H(u,v) 来抑制高频成分，通过低频成分，然后再进行逆傅立叶变换获得滤波图像，就可达到平滑图像的目的。 10.常用的频率域低滤波器H(u,v)有四种： (1)理想低通滤波器: 由于高频成分包含有大量的边缘信息，因此采用该滤波器在去噪声的同时将会 导致边缘信息损失而使图像边模糊。 (2)Butterworth低通滤波器:它的特性是连续性衰减，而不象理想滤波器那样陡峭变化，即明显的不连 续性。因此采用该滤波器滤波在抑制噪声的同时，图像边缘的模糊程度大大减小，没有振铃效应产生。 (说明：振铃效应越不明显效果越好) (3)指数低通滤波器： 采用该滤波器滤波在抑制噪声的同时， 图像边缘的模糊程度较用Butterworth滤波 产生的大些，无明显的振铃效应。 (4)梯形低通滤波器:它的性能介于理想低通滤波器和指数滤波器之间， 滤波的图像有一定的模糊和振铃 效应。 13.频率域锐化:图像的边缘、细节主要位于高频部分，而图像的模糊是由于高频成分比较弱产生的 。 频率域锐化就是为了消除模糊，突出边缘。因此采用高通滤波器让高频成分通过，使低频成分削弱， 再经逆傅立叶变换得到边缘锐化的图像。 14.常用的高通滤波器有四种： (1)理想高通滤波器 (2)巴特沃斯高通滤波器 (3)指数高通滤波器 (4)梯形高通滤波器 说明：（1）四种滤波函数的选用类似于低通。 （2）理想高通有明显振铃现象，即图像的边缘有抖动现象。 （3）巴特沃斯高通滤波效果较好，但计算复杂，其优点是有少量低频通过，H(u，v)是渐变的， 振铃现象不明显。 (4)指数高通效果比Butterworth差些，振铃现象不明显. (5)梯形高通会产生微振铃效果，但计算简单，较常用。 (6)一般来说，不管在图像空间域还是频率域，采用高频滤波不但会使有用的信息增强，同时也 使噪声增强。因此不能随意地使用。 (7)高斯低通滤波器无振铃效应是因为函数没有极大值、极小值，经过傅里叶变换后还是本身 ， 故没有振铃效应。 15.同态滤波：在频域中同时将亮度范围进行压缩（减少亮度动态范围）和对比度增强的频域方法。 现象：（1）线性变换无效（2）扩展灰度级能提高反差，但会使动态范围变大(3)压缩灰度级，可以减 小灰度级，但物体的灰度层次会更不清晰 改进措施：加一个常数到变换函数上，如：H（u，v）+A（A取0→1）这种方法称为:高度强调（增强）。 为了解决变暗的趋势，在变换结果图像上再进行一次直方图均衡化，这种方法称为：后滤波处理。
23887 《数字图像处理(第3版)》习题解答(上传)(1)
胡学龙编著《数字图像处理（第 3 版）》思考题与习题参考答案目录第1章概述 (1)第2章图像处理基本知识 (4)第3章图像的数字化与显示 (7)第4章图像变换与二维数字滤波 (10)第5章图像编码与压缩 (16)第6章图像增强 (20)第7章图像复原 (25)第8章图像分割 (27)第9章数学形态学及其应用 (31)第10章彩色图像处理 (32)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 说出图像、视频（video）、图形（drawing）及动画（animation）等视觉信息之间的联系和区别。
答：图像是用成像技术形成的静态画面；视频用摄像技术获取动态连续画面，每一帧可以看成是静态的图像。
图形是人工或计算机生成的图案，而动画则是通过把人物的表情、动作、变化等分解后画成许多动作瞬间的画幅，再用摄影机连续拍摄成一系列画面，给视觉造成连续变化的图画。
电子信息工程《数字图像处理》总复习题（第1-7章）（1）
电⼦信息⼯程《数字图像处理》总复习题（第1-7章）（1）第⼀章引⾔⼀.填空题1. 图像可以分为物理图像和虚拟图像两种。
其中，采⽤数学的⽅法，将由概念形成的物体进⾏表⽰的图像是虚拟图像。
2. 数字图像是⽤⼀个数字阵列来表⽰的图像。
数字阵列中的每个数字，表⽰数字图像的⼀个最⼩单位，称为像素。
3. 数字图像处理可以理解为两个⽅⾯的操作：⼀是从图像到图像的处理，如图像增强等；⼆是从图像到⾮图像的⼀种表⽰，如图像测量等。
4. 数字图像处理包含很多⽅⾯的研究内容。
其中，图像重建的⽬的是根据⼆维平⾯图像数据构造出三维物体的图像。
⼆.简答题1. 数字图像处理的主要研究内容包含很多⽅⾯，请列出并简述其中的4种。
①图像数字化：将⼀幅图像以数字的形式表⽰。
主要包括采样和量化两个过程。
②图像增强：将⼀幅图像中的有⽤信息进⾏增强，同时对其⽆⽤信息进⾏抑制，提⾼图像的可观察性。
③图像的⼏何变换：改变图像的⼤⼩或形状。
④图像变换：通过数学映射的⽅法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进⾏分析。
⑤图像识别与理解：通过对图像中各种不同的物体特征进⾏定量化描述后，将其所期望获得的⽬标物进⾏提取，并且对所提取的⽬标物进⾏⼀定的定量分析。
2. 简述图像⼏何变换与图像变换的区别。
①图像的⼏何变换：改变图像的⼤⼩或形状。
⽐如图像的平移、旋转、放⼤、缩⼩等，这些⽅法在图像配准中使⽤较多。
②图像变换：通过数学映射的⽅法，将空域的图像信息转换到频域、时频域等空间上进⾏分析。
⽐如傅⾥叶变换、⼩波变换等。
3. 简述数字图像处理的⾄少4种应⽤。
①在遥感中，⽐如⼟地测绘、⽓象监测、资源调查、环境污染监测等⽅⾯。
②在医学中，⽐如B超、CT机等⽅⾯。
③在通信中，⽐如可视电话、会议电视、传真等⽅⾯。
④在⼯业⽣产的质量检测中，⽐如对⾷品包装出⼚前的质量检查、对机械制品质量的监控和筛选等⽅⾯。
⑤在安全保障、公安⽅⾯，⽐如出⼊⼝控制、指纹档案、交通管理等。
数字图像处理考试复习资料
数字图像处理考试复习资料第⼀章：图像的概念: 图像是对客观存在的物体的⼀种相似性的、⽣动的写真或描述。
图像处理：对图像进⾏⼀系列操作，达到预期⽬的处理。
数字图像处理的三个层次：(1)狭义的图像处理：(图像——图像的过程)指对图像进⾏各种操作以改善图像的视觉效果或进⾏压缩编码减少存储空间和传输时间等。
(2)图像识别与分析：(图像——数值或符号的过程)对图像中感兴趣的⽬标进⾏检测和测量，建⽴对图像的描述。
(3)图像理解：(图像——描述及解释)在图像处理与识别的基础上，基于⼈⼯智能和认知理论，研究图像中各⽬标的性质和它们之间的相互联系，对图像内容的含义加以理解以及对原来景观场景加以描述，从⽽指导和规划⾏动。
数字图像处理的特点：（1）精度⾼：对于⼀幅图像⽽⾔，数字化时不管是⽤4⽐特还是8⽐特和其它⽐特表⽰，只需改变计算机中程序的参数，处理⽅法不变。
所以从原理上讲不管对多⾼精度的数字图像进⾏处理都是可能的。
⽽在模拟图像处理中，要想使精度提⾼⼀个数量级，就必须对装置进⾏⼤幅度改进。
（2）再现性好：不管是什么数字图像，均⽤数组或数组集合表⽰。
在传送和复制图像时，只在计算机内部进⾏处理，这样数据就不会丢失或遭破坏，保持了完好的再现性。
⽽在模拟图像处理过程中，就会因为各种⼲扰因素⽽⽆法保持图像的再现性。
（3）通⽤性、灵活性强：不管是可视图像还是X光图像、热红外图像、超声波图像等不可见光图像，尽管这些图像⽣成体系中的设备规模和精度各不相同，但当把这些图像数字化后，对于计算机来说，都可同样进⾏处理，这就是计算机处理图像的通⽤性。
第⼆章图像数字化是将⼀幅画⾯转化成计算机能处理的形式——数字图像的过程。
采样：将空间上连续的图像变换成离散点的操作称为采样。
采样间隔和采样孔径的⼤⼩是两个很重要的参数。
量化：将像素灰度转换成离散的整数值的过程叫量化。
⼀幅数字图像中不同灰度值的个数称为灰度级数，⽤G表⽰。
图像数字化⼀般采⽤均匀采样和均匀量化⽅式。
数字图像处理每章课后题参考答案
数字图像处理每章课后题参考答案第一章和第二章作业：1.简述数字图像处理的研究内容。
2.什么是图像工程？根据抽象程度和研究方法等的不同，图像工程可分为哪几个层次？每个层次包含哪些研究内容？3.列举并简述常用表色系。
1.简述数字图像处理的研究内容？答：数字图像处理的主要研究内容，根据其主要的处理流程与处理目标大致可以分为图像信息的描述、图像信息的处理、图像信息的分析、图像信息的编码以及图像信息的显示等几个方面，将这几个方面展开，具体有以下的研究方向：1.图像数字化，2.图像增强，3.图像几何变换，4.图像恢复，5.图像重建，6.图像隐藏，7.图像变换，8.图像编码，9.图像识别与理解。
2.什么是图像工程？根据抽象程度和研究方法等的不同，图像工程可分为哪几个层次？每个层次包含哪些研究内容？答：图像工程是一门系统地研究各种图像理论、技术和应用的新的交叉科学。
根据抽象程度、研究方法、操作对象和数据量等的不同，图像工程可分为三个层次：图像处理、图像分析、图像理解。
图像处理着重强调在图像之间进行的变换。
比较狭义的图像处理主要满足对图像进行各种加工以改善图像的视觉效果。
图像处理主要在图像的像素级上进行处理，处理的数据量非常大。
图像分析则主要是对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，以获得它们的客观信息从而建立对图像的描述。
图像分析处于中层，分割和特征提取把原来以像素描述的图像转变成比较简洁的非图形式描述。
图像理解的重点是进一步研究图像中各目标的性质和它们之间的相互联系，并得出对图像内容含义的理解以及对原来客观场景的解释，从而指导和规划行为。
图像理解主要描述高层的操作，基本上根据较抽象地描述进行解析、判断、决策，其处理过程与方法与人类的思维推理有许多相似之处。
第三章图像基本概念1.图像量化时，如果量化级比较小时会出现什么现象？为什么？答：当实际场景中存在如天空、白色墙面、人脸等灰度变化比较平缓的区域时，采用比较低的量化级数，则这类图像会在画面上产生伪轮廓（即原始场景中不存在的轮廓）。
数字图像处理与分析概述
31
数字图像处理与分析概述
数字图像处理过程中的退化
图像处理流程中的对应——每一步中可能产生的误差
数字图像处理与分析概述
基础理论与技术沿袭
信息与通讯理论
9Shannon“通信中的数学理论”（A Mathematical Theory of Communication）的发表
9图像信息论属于信息论科学中的一个分支
9认识色彩、色彩体系、色彩混合与原色、 色彩对比、色彩感觉、色彩应用
图形学 独有技术
第一章：图像处理与分析导论
34
数字图像处理与分析概述
与图形学的关系
图像处理——重点研究自然图像的处理 图形学——重点研究怎样用数字计算机生成、处理和 显示图形
发展特点: 交叉、界线模糊、相互渗透
图像变换 （图像处理）
图像生成（计算机图形学）
数
数
字
据
图
模
像
型
模型（特征）提取
（计算机视觉，模式识别）
第一章：图像处理与分析导论
模型变换 （计算几何）
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数字图像处理与分析概述
数字图像处理与分析特点
图像中信息量大：“一幅图像胜过1000个单词” 图像处理数据量大
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第一章：图像处理与分析导论
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数字图像处理与分析概述
数字图像的基本要素—像素
第一章：图像处理与分析导论
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数字图像处理与分析概述
数字图像的基本要素
像素坐标系—对图像分布进行二维空间采样
第一章：图像处理与分析导论
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数字图像处理与分析概述
数字图像的基本要素
像数值—对单个像素灰
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第1章 绪论
1.1 数字图像处理的发展 1.2 数字图像处理的相关概念 1.3 数字图像处理方法 1.4 数字图像处理的主要研究内容 1.5 数字图像处理的应用实例
1.1 数字图像处理的发展
图像是人类获取信息、表达信息和传递信息的 重要手段。 据统计，在人类接受的信息中，图像等视觉信 息所占的比重达到75%。 数字图像处理技术已经成为信息科学、计算机 科学、工程科学、地球科学等诸多方面的学者研究 图像的有效工具。
第一台可以执行有意义的图像处理任务的大 型计算机出现在20世纪60年代早期。 1964年，位于加利福尼亚的美国喷气推进实验 室（JPL实验室）处理了太空船“徘徊者七号” 发回的月球照片，以校正航天器上电视摄像机 中的各种类型的图像畸变，标志着图像处理技 术开始得到实际应用。
数字图像处理技术在20世纪60年代末和 20世纪70年代初开始用于医学图像、地 球遥感监测和天文学等领域。 其后，军事、气象、医学等学科的发展 也推动了图像处理技术迅速发展。
图像处理的内容相当丰富，包括狭义的图像处理、图 像分析与图像理解。 狭义的图像处理着重强调在图像之间进行的变换，是 一个从图像到图像的过程，是比较低层的操作。 狭义的图像处理主要满足对图像进行各种加工，以改 善图像的视觉效果，或对图像进行压缩编码以减少所 需存储空间或传输时间，达到传输通路的要求。 特点：主要在像素级进行处理，处理的数据量非常大。
1.5.1 生物医学中的应用
• 最突出的临床应用就是超声、核磁共振、γ 相 机和CT等技术。如X射线照片的分析，血球计 数与染色体分类等。
(a)原始细胞图像
(b)增强后的细胞图像
细胞图像增强实例
1.5.2 遥感领域中的应用
（1）森林遥感图像处理与应用 （2）国土资源遥感图像处理与应用 （3）海洋遥感图像处理与应用
数字图像处理是一门新的交叉学科。它与数学、 物理学、生理学、心理学、电子学、计算机科 学等许多学科可以相互借鉴。 从它的研究范围来看，它与模式识别、计算机 视觉、计算机图形学等多个专业又互相交叉。
图像
计 算 机 图 形 学 图 像 理 解 图像处理 图 像 分 析 数据
图像
宏 观 世 界
计 算 机 视 觉
1.2.4 图像理解
图像理解是在图像分析的基础上，进一步研究 图像中各目标的性质和它们之间的相互联系， 并得出对图像内容含义的理解以及对原来客观 场景的解释，从而指导和规划行动。图像理解 有时也叫景物理解。 图像理解主要是高层操作，其处理过程和方法 与人类的思维推理有许多类似之处。
1.2.5 与相关学科的关系
高等学校教材•计算机科学与技术
龚声蓉 刘纯平 王强 等编著
数字图像处理技术
总 目 录
第1章 绪论 第2章 数字图像表示及其处理 第3章 图像增强 第4章 图像编码与压缩 第5章 图像复原 第6章 图像重建 第7章 图像分割技术 第8章 图像特征提取与分析 第9章 图像匹配与识别 第10章 基于MATLAB数字水印系统设计 第11章 车辆牌照识别系统设计
1.4 数字图像处理的主要研究内容
1.4.1 图像变换 1.4.2 图像增强 1.4.3 图像编码与压缩 1.4.4 图像复原 1.4.5 图像重建
1.4.1 图像变换
图像变换是图像处理和图像分析的一个重要分 支，它将图像从空间域变换到另一个域，然后 在变换域对图像进行处理和分析。
图像变换是许多图像处理和分析技术的基础， 是图像增强和复原的基本工具，也是图像特征 提取的重要手段。
1.4.2 图像增强
图像增强是指根据一定的要求，突出图像中感 兴趣的信息，而减弱或去除不需要的信息，从 而使有用信息得到加强的信息处理方法。
根据增强处理过程所在的空间不同，图像增强 技术可分为基于空间域的增强方法和基于频率 域的增强方法两类。 图像增强主要方法有直方图增强、空域滤波法、 频率域滤波法以及彩色增强法等。
空域处理方法是指在空间域内直接对数字图像 进行处理。在处理时，既可以直接对图像各像 素点进行灰度上的变换处理，也可以对图像进 行小区域模板的空域滤波等处理，以充分考虑 像素邻域像素点对其的影响。
空域处理法主要有两大类： (1)邻域处理法 (2)点处理法
1.3.2 变换域处理方法
变换域处理方法首先主要是通过傅立叶变换、 离散余弦变换、沃尔什变换或是比较新的小波 变换等变换算法，将图像从空间域变换到相应 的变换域，得到变换域系数阵列，然后在变换 域中对图像进行处理，处理完成后再将图像从 变换域反变换到空间域，得到处理结果。
按图像空间坐标和明暗程度的连续性可分为模 拟图像和数字图像。 模拟图像指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。 数字图像是一种空间坐标和灰度均不连续的、 用离散的数字表示的图像。这样的图像才能被 计算机处理。
数字图像：
数字图像可以理解为图像的数字表示，是 时间和空间的非连续函数(信号)，是为了 便于计算机处理的一种图像表示形式。 它是由一系列离散单元经过量化后形成 的灰度值的集合，即像素(Pixel)的集合。
数字图像处理起源于20世纪20年代。 当时，人们通过Bartlane海底电缆图片传输系 统，从伦敦到纽约传输了一幅经过数字压缩后的照 片，从而把传输时间从一周多减少到不到3小时。 为了传输图片，该系统首先在传输端进行图像 编码，然后在接收端用特殊打印设备重构该图片。
该应用已经包含了数字图像处理的知识，但还 称不上真正意义的数字图像处理，因为它没有涉及 到计算机。
图a 原始合成图像
图b 分类结果
遥感图像自动分类
1.5.3 工业方面的应用
在生产线中对生产的产品及部件进行无损检测 也是图像处理技术的一个广泛的应用领域。 如晶振元件缺陷检测、食品包装出厂前的质量 检查、浮法玻璃生产线上对玻璃质量的监控和筛 选、零件及产品无损检测、焊缝及内部缺陷检查、 流水线零件自动检测识别、邮件自动分检、生产 过程的监控等。
主要参考文献
5.章毓晋，图像理解与计算机视觉，清华大学出 版社，2000 6.容观澳，计算机图像处理，清华大学出版社， 2000 7.章毓晋，图像处理与分析，清华大学出版社， 1999 8.赵荣椿，数字图像处理导论，西北工业大学出 版社，1995 9. 贾永红，计算机图像处理与分析，武汉大学出 版社，2001
1.5.4 军事公安领域的应用
该领域可采用图像处理与模式识别等方法实现 监控、案件侦破、交通管理等。如巡航导弹地 形识别；侧视雷达的地形侦察；遥控飞行器 RPV的引导；目标的识别与制导；警戒系统及 自动火炮控制；反伪装侦察；指纹自动识别； 虹膜识别；犯罪脸形的形成；手迹，人像，印 章的鉴定识别；过期档案文字的复原等。
数字图像处理技术已经融入到科学研究 的各个领域，成为工程学、计算机科学、 信息科学、生物学以及医学等各学科之 间学习和研究的对象。
1.2 数字图像处理的相关概念 1.2.1 数字图像及其组成要素 图像是对客观对象的一种相似性的、生 动的描述或表示。在其自然的形式下， 图像并不能直接由计算机进行分析。
1.4.5 图像重建
重建处理则是从数据到图像的处理。也就是说 输入的是某种数据，而处理结果得到的是图像。 该处理的典型应用就是CT技术。 图像重建的主要算法有代数法、迭代法、傅里 叶反投影法、卷积反投影法等。
1.5 数字图像处理的应用实例
1.5.1 生物医学中的应用 1.5.2 遥感领域中的应用 1.5.3 工业方面的应用 1.5.4 军事公安领域的应用 1.5.5 通信中的应用 1.5.6 文字识别 1.5.7 交通
1.2.3 图像分析
图像分析主要是对图像中感兴趣的目标进行检测和测量， 从而建立对图像的描述。 图像分析主要研究用自动或半自动装置和系统，从图 像中提取有用的测度、数据或信息，生成非图像的描 述或者表示。 图像分析的内容分为特征提取、符号描述、目标检测、 景物匹配和识别等几个部分。 特点：是一个从图像到数据的过程，可以看作是中层处 理。
1.2.2 图像处理
对图像进行一系列的操作以达到预期的目 的的技术称作图像处理。
图像处理可分为模拟图像处理和数字图像处理两种方式。 利用光学、照相和电子学方法对模拟图像的处理称为 模拟图像处理。目前，许多军用、宇航的处理仍采用 光学模拟处理。 利用计算机对数字图像进行系列操作，从而获得某种 预期结果的技术称为数字图像处理，又称计算机图像 处理。通常，也简称为图像处理。
常用的图像变换有傅立叶变换、DCT变换，小 波变换等。
1.4.4 图像复原
图像复原也叫图像恢复。其目的是找出图像降 质的起因，并尽可能消除它，使图像恢复本来 面目。 常用的恢复有纠正几何失真、从已知图像信号 和噪声的统计特性入手，用ener滤波等方法 来改善信噪比等。
1.4.3 图像编码与压缩
模 式 识 别
新新新 工理技 具论术
(转换)
(人)
图像理解
符号
图像处理与相关学科的联系和区别
1.3 数字图像处理方法
数字图像的处理方法种类繁多，根据不同的分 类标准可以得到不向的分类结果。 根据对图像作用域的不同，数字图像处理方法 大致可分为两大类，即：空域算法和变换域算 法。
1.3.1空域处理方法
1.5.5 通信中的应用
图像通信按业务性能划分可分为： ① ② ③ ④ ⑤ 电视广播 可视电话和会议电视 传真 图文电视和可视图文 电缆电视(CATV)
1.5.6 文字识别
计算机文字识别俗称光学文字识别（OCR）， 是指通过计算机技术及光学技术对印刷或书写 的文字进行自动的识别，是实现文字高速自动 录入的一项关键技术。 文字识别通过一定的方法和技术提取文字的特 征并将其存贮于机器设备中，实现对文字的自 动识别。 包括：图文输入、前处理、单字识别及后处理。
1.5.7 交通
如车牌识别等。