多媒体技术3_数字图像处理
数字图像处理技术
数字图像处理技术机器视觉技术姓名：学号：专业：数字图像处理技术数字图像处理（Digital Image Processing）是将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理。
起源于20世纪20年代，20世纪60年代-70年代随着计算机技术与数字电视技术的普及和发展而迅速发展。
在80年代-90年代才形成独立的科学体系。
早期数字图像处理的目的是改善图像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。
目前该技术已广泛用于科学研究、工农业生产、生物医学工程、航空航天、军事、工业、机器人产业、政府职能机关文化文艺等多领域。
并在其中发挥着越来越大的作用，已成为一门引人注目、前景广阔的新型学科。
一、数字图像处理技术的起源数字图像处理技术最早出项于20世纪50年代，当时的电子计算机已经发展到一定的水平，人们开始利用计算机来处理图形和图像信息。
数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期。
早期的图像处理的目的是改善图像的质量。
它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。
图像处理中输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像。
首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室（JPL）。
他们对航天探测器徘徊者7号在1964年发回的几千张月球照片使用了数字图像处理技术，如几何校正、灰度变换、去除噪声等方法进行处理，并考虑了太阳的位置和月球的环境影响，由计算机成功的绘制出了月球表面地图，获取了巨大的成功。
随后又对探测飞船发回的近万张图片进行了更为复杂的图像处理，由此获得了月球的地形图、彩色图以及全景镶嵌图、获得了非凡的成果为人类登月活动奠定了坚实的基础，也推动了数字图像处理这门学科的诞生。
二、数字图像处理的过程图像的数字化是通过取样和量化将一个以自然形态存在的图像变换为适于计算机处理的数字形式。
用矩阵的形式来表示图像的各种信息。
图像的编码目的是在不改变图像的质量基础上压缩图像的信息量，以满足传输与存储的要求。
编码多采用数字编码技术对图像逐点的进行加工。
多媒体技术02_图像
图像的技术参数
不同的分辨率扫描同一张照片
A:200dpi
B:50dpi
图像B放大四倍 图像 放大四倍
图像的技术参数
图像分辨率
照片 5寸（5*3.5） 5*3.5） 6寸 (6*4) 7寸 (7*5) 10寸 10寸(10*8) 300dpi
一张5寸的照片, 一张5寸的照片, 扫描, 扫描, 然后数码冲 印成10 10寸 印成10寸, 如何达 到较好的效果? 到较好的效果?
图像的色彩——HSB模式 图像的色彩——HSB模式
饱和度(Saturation) 色光的纯度 色光的纯度 颜色的纯粹程度或颜色的深浅程度 与标准色彩中掺杂的其它颜色有关
不完全饱和
完全饱和
不完全饱和
不同亮度和饱和度的同一张图片
图像的色彩——HSB模式 图像的色彩——HSB模式
亮度/明度(Brightness) 亮度/明度(Brightness) 光波的幅度 光波的幅度 指彩色所引起的人眼对明暗程度的 感觉， 感觉，即色彩明暗深浅的程度
图像的色彩——RGB模式 图像的色彩——RGB模式
RGB色彩模式 RGB色彩模式 三基色原理 计算机对色彩的表示
R255
R255 R255 B255 R255 G255 B255 G255 G255 B255 B255 G255
图像的色彩——RGB模式 图像的色彩——RGB模式
RGB色彩模式 RGB色彩模式 适合于彩色显示器
图像的技术参数
图像深度 指位图中用于记录每个像素点数据 颜色）所占的位数 bit） 位数（ （颜色）所占的位数（bit） 它决定了彩色图像中可出现的最多颜 它决定了彩色图像中可出现的最多颜 色数，或者灰度图像中的最大灰度等 色数，或者灰度图像中的最大灰度等 级数。 级数。
《计算机多媒体技术》课件(完整版)2024新版
多媒体数据存储介质及特点
磁存储介质
硬盘、软盘等，具有高容量、高速度、可重复写等特点。
光存储介质
CD、DVD、蓝光光盘等，具有大容量、低成本、便携性等优点。
半导体存储介质
U盘、SD卡、SSD等，具有体积小、读写速度快、抗震性强等特点 。
多媒体数据传输网络协议和标准
TCP/IP协议
传输控制协议/网际协议，是互联网的 基础协议，提供可靠的、面向连接的数
如Maya、3ds Max、Blender等，提供丰富的动画创作功能。
虚拟现实技术概述及应用领域
虚拟现实技术定义
通过计算机生成三维虚拟环境，提供沉浸式的交互体验。
应用领域
游戏娱乐、教育培训、工业设计、医疗康复等多个领域。
发展前景
随着技术进步和应用拓展，虚拟现实将在更多领域发挥重 要作用。
虚拟现实系统硬件设备简介
多媒体系统组成与结构
多媒体硬件系统
包括计算机主机、音频/ 视频处理设备、输入/输
出设备等。
多媒体软件系统
包括操作系统、多媒体 创作工具、多媒体应用
软件等。
多媒体数据
包括文本、图形、图像 、声音、动画、视频等
多种类型的数据。
多媒体网络
实现多媒体信息的传输 和共享，包括局域网和 广域网等不同类型的网
络。
多媒体数据同步处理技术
时间戳同步
通过给每个多媒体数据单元添加时间戳，接收端 根据时间戳进行同步播放。
滑动窗口同步
发送端和接收端分别维护一个滑动窗口，通过窗 口的滑动来实现数据的同步传输和播放。
ABCD
帧同步
发送端将多媒体数据分成若干帧进行传输，接收 端按照帧的顺序进行同步播放。
基于反馈的同步
数字图像处理教案
3．图像文件格式及类型（图像文件格式、数字图像类型）
4．图像的视觉原理（视觉模型及特性、色度学基础、图像质量评价）（1学时）
重点、难点及对学生要求（包括掌握、熟悉、了解、自学）
一、重点内容
1.数字图像处理的目的和主要内容
2.图像数字化技术
二、难点内容
1．自适应预测编码
2．JPEG图像压缩标准
备注
思考题：课本习题（1，3，4，6）
授课内容：第六章数学形态学及其应用
授课方式：多媒体+板书
理论授课学时：4学时
教学目的：
1.了解数学形态学概述
2.掌握二值形态学
3.掌握灰度形态学
主要内容及学时分配：
数学形态学概述、二值形态学（2学时）
灰度形态学（2学时）
《数字图像处理》课程教案
河北工业大学信息工程学院
授课内容：第1章图像处理的基础知识
授课方式：多媒体+板书
理论授课学时：2学时
教学目的：
1．了解数字图像处理概述
2．掌握图像数字化技术
3．掌握图像文件格式及类型
4．了解图像的视觉原理
主要内容及学时分配：
1．数字图像处理概述（数字图像处理及特点、数字图像处理的目的和主要内容、数字图像处理的发展与应用）
6.了解图像退化与复原
7.了解图像的几何校正
主要内容及学时分配：
1.图像增强与复原概述、灰度变换、直方图修正（2学时）
2.图像平滑（2学时）
3.图像锐化、伪彩色增强（2学时）
4．图像退化与复原、图像的几何校正（2学时）
重点、难点及对学生要求（包括掌握、熟悉、了解、自学）
数字图像处理
数字图像处理学院：行12数信院姓名：姜晶学号：12202509教师：朱杰时间：2014年10月一绪论1.1人类传递信息的主要媒介是语音和图像。
据统计，在人类接受的信息中，听觉信息占20%，视觉信息占60%，所以作为传递信息的重要媒体和手段——图像信息是十分重要的，俗话说“百闻不如一见”、“一目了然”，都反映了图像在传递信息中独到之处。
目前，图像处理技术发展迅速，其应用领域也愈来愈广，有些技术已相当成熟并产生了惊人的效益，当前图像处理面临的主要任务是研究心的处理方法，构造新的处理系统，开拓更广泛的应用领域。
数字图像处理（Digital Image Processing）又称为计算机数字图像处理，它是指将数字图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。
数字图像处理最早出现于20世纪50年代，当时的电子计算机已经发展到一定水平，人们开始利用计算机来处理图形和数字图像信息。
数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期。
早期的数字图像处理的目的是改善数字图像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。
数字图像处理中，输入的是质量低的数字图像，输出的是改善质量后的数字图像，常用的数字图像处理方法有数字图像增强、复原、编码、压缩等。
图像的概念视觉是人类最重要的感知手段，图像视觉的基础。
图像处理是计算机信息处理的重要内容。
图像可以是可视的和非可视的，也可以是抽象的和实际的。
一般情况下，一幅图像是另一种事物的表示，它包含了有关其所表示物体的描述信息。
可以包括人眼看见的方式显示这一信息，也可以包括人眼不能感知的形式表示信息。
图像是器所表示物体信息的一个浓缩或概括。
一般来说，一幅图像包含的信息远比原物体要少。
因此，一幅图像是该物体的一个不完全、不精确的，但在某种意义上是恰当的表示。
实际上，图像与光学密切相关，即与光的照射、反射密切相关。
因此，从理论上来说，一幅图像可以被看作为空间各个坐标点上光的强度的集合。
数字图像处理数字图像与视频处理技术.
通过本章的学习，要求掌握多媒体技术中有关 图像、视频数字化的基本概念、方法、技术与应用 等知识。
*
教学内容
1 基本概念 2 数字图像数据的获取与表示 3 图像的基本属性 4 图像处理软件Photoshop 应用举
例
5 视频的基本知识
9/ 12/ 2019
3
教学内容
6 视频的数字化 7 数字视频标准 8 视频信息的压缩编码 9 Windows 中的视频播放软件 10 数字视频的应用9/Fra bibliotek12/ 2019
11
3.2 数字图像数据的获取与表示
3.2.2 数字图像的表示
9/ 12/ 2019
图3.2 彩 色 图 像 的 表 示
红色 分量
绿色 分量
蓝色 分量
12
3.3 图像的基本属性
3.3.1 分辨率
分辨率有两种：显示分辨率和图像分辨率。 1. 显示分辨率 它是指显示屏上能够显示出的像素数目。例如，显 示分辨率为840×480表示显示屏分成480行，每行显 示840个像素，整个显示屏就含有307200个显像点。 屏幕能够显示的像素越多，说明显示设备的分辨率 越高，显示的图像质量也就越高。
9/ 12/ 2019
20
3.4 图像处理软件Photoshop 应用举例
3.4.1 图像处理软件Photoshop简介
2、 PhotoShop运行在Windows图形操作环境中，可支 持TIF、TGA、PCX、GIF、BMP、PSD、JPEG等各种
流行的图像文件格式。 3、 PhotoShop能方便地与如文字处理，图形应用，桌 面印刷等软件或程序交换图像数据。 4、PhotoShop支持的图像类型除常见的黑白、灰度、 索引16色、索引256色和RGB真彩色图像外，还支持 CMYK、HSB以及HSV模式的彩色图像。
多媒体图像处理技术
4
色彩的三要素
5.1 图像基础知识
5.1 图像基础知识
5.1.2 色彩模型
1. RGB模型 自然界常见的颜色，都可以由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色光按不同比例混合而成。同样，绝大多数颜色光也可以分解成红、绿、蓝三种色彩。这就是色度学的基本原理——三基色原理。 在RGB模型中，对于任意彩色光F，其配色方程可写成： F＝r(R)+g(G)+b(B) 其中r、g、b为三色系数，r(R)、g(G)、b(B)为彩色光的三色分量。
5.2 图像数据的数字化
3.图像的真彩色、伪彩色和直接色 ⑴ 真彩色（True Color) 真彩色是指一幅彩色图像中的每个像素都分成RGB三个基色分量。每个分量用8位二进制数表示，这样产生的色彩称为真彩色。 ⑵ 伪彩色（Pseudo Color） 伪彩色是把像素值作为彩色查找表的表项入口地址，去查找一幅显示图像使用的RGB强度值，再用查找出的强度值产生彩色，称为伪彩色。 ⑶ 直接色 直接色是把像素值的RGB颜色分量作为单独的索引值，通过相应的色彩变换找出RGB各自对应的基色强度，用这个强度值产生的彩色称为直接色。
编码是对量化的数据的二进制表示。数字化后的图像数据量非常大，必须采用编码技术来压缩信息。编码压缩技术是实现图像传输与存储的关键，第6章将详细介绍。
2.量化
3.编码
5.2 图像数据的数字化
5.2 图像数据的数字化
5.2.2 数字图像的表示
一幅采样图像由M（行）×N（列）个采样点组成，每个采样点是组成图像的基本单位。黑白图像的像素只有1个亮度值，彩色图像由多个彩色分量组成，比如红、绿、蓝，因此，图像在计算机中表示时：单色图像用一个矩阵来表示；彩色图像用一组（一般是3个）矩阵来表示，矩阵中的元素是像素颜色分量的亮度值，使用整数表示。
《多媒体技术》课程标准
《多媒体技术》课程标准一、课程概述多媒体技术是一门融合了计算机科学、通信技术、数字媒体艺术等多个领域知识的综合性课程。
它旨在培养学生对多媒体信息的处理、制作和应用能力，使学生能够熟练掌握多媒体软件工具，具备创新思维和实践能力，以适应现代社会对多媒体技术人才的需求。
二、课程目标1、知识目标（1）了解多媒体技术的基本概念、发展历程和应用领域。
（2）掌握多媒体数据的表示、压缩和存储技术。
（3）熟悉多媒体信息处理的基本原理和方法，如图像处理、音频处理和视频处理。
（4）掌握常用多媒体软件工具的使用方法，如 Adobe Photoshop、Premiere、Audition 等。
2、能力目标（1）能够运用多媒体技术进行图像、音频和视频的采集、编辑和处理。
（2）能够独立设计和制作简单的多媒体作品，如电子相册、动画短片、音频节目等。
（3）具备一定的多媒体项目策划和管理能力，能够团队协作完成多媒体项目。
（4）能够运用所学知识解决实际问题，具备一定的创新能力和实践能力。
3、素质目标（1）培养学生的创新意识和创新精神，提高学生的审美能力和艺术素养。
（2）培养学生的团队协作精神和沟通能力，提高学生的综合素质。
（3）培养学生的自主学习能力和终身学习意识，使学生能够不断适应多媒体技术的发展和变化。
三、课程内容1、多媒体技术基础（1）多媒体技术的概念、特点和应用领域。
（2）多媒体计算机系统的组成和工作原理。
（3）多媒体数据的表示和压缩技术，如 JPEG、MPEG 等。
（4）多媒体数据的存储技术，如光盘存储、硬盘存储等。
2、图像处理技术（1）图像的基本概念和数字化表示。
（2）图像的获取和输入设备，如扫描仪、数码相机等。
（3）图像的编辑和处理，如裁剪、调整色彩、添加特效等，使用Adobe Photoshop 软件进行实践操作。
（4）图像的输出和打印技术。
3、音频处理技术（1）音频的基本概念和数字化表示。
（2）音频的获取和输入设备，如麦克风、录音笔等。
《数字图像处理》-教学大纲
《数字图像处理》课程教学大纲Digital image processing一、教学目标及教学要求数字图像处理课程是智能科学与技术、数字媒体技术等专业的专业必修课。
主要目标及要求是通过该课程的学习，使学生初步掌握数字图像处理的基本概念、基本原理、基本技术和基本处理方法，了解数字图像的获取、存储、传输、显示等方面的方法、技术及应用，为学习相关的数字媒体、视频媒体和机器视觉等课程，以及今后从事数字媒体、视频媒体、图像处理和计算机视觉等领域的技术研究与系统开发打下坚实的理论与技术基础。
二、本课程的重点和难点（一）课程教学重点教学重点内容包括：图像的表示，空间分辨率和灰度级分辨率，图像直方图和直方图均衡，基于空间平滑滤波的图像增强方法，基于空间锐化滤波的图像增强方法，图像的傅里叶频谱及其特性分析，图像编码模型、霍夫曼编码和变换编码，图像的边缘特征及其检测方法，彩色模型，二值形态学中的有腐蚀运算和膨胀运算。
（二）课程教学难点教学难点包括：直方图均衡，二维离散傅里叶变换的若干重要性质、图像的傅里叶频谱及其特性分析，变换编码，小波变换的概念、嵌入式零树小波编码，图像的纹理特征及其描述和提取方法，Matlab图像处理算法编程。
三、主要实践性教学环节及要求本课程的实验及实践性环节要求使用Matlab软件平台，编写程序实现相关的数字图像处理算法及功能，并进行实验验证。
课程实验与实践共10学时，分别为：实验一：图像基本运算实验（2学时）。
实验二：图像平滑滤波去噪实验（2学时）。
实验三：图像中值滤波去噪实验（2学时）。
实验四：图像边缘检测实验（2学时）。
相关图像处理算法的课堂演示验证（2学时）。
要求每个学生在总结实验准备、实验过程和收获体会的基础上，写出实验报告。
四、采用的教学手段和方法利用多媒体课件梳理课程内容和讲授思路，合理运用启发式教学方式激发学生的思考力，采用讨论式教学方式增强教学过程的互动效果，理论教授与应用实例编程实践相结合，提高学生的分析和解决问题的能力。
多媒体技术应用教程之图形图像处理技术
多媒体技术应用教程之图形图像处理技术图形图像处理技术是多媒体技术中非常重要的一部分，它可以对图形和图像进行编辑、增强、修复等处理，使其更加符合需求。
本教程将为大家介绍图形图像处理技术的基本概念和常见应用。
一、图形图像处理技术的基本概念图形图像处理是通过计算机对图形和图像进行处理和编辑的技术。
它可以通过改变图像的色彩、亮度、对比度等参数来调整图像的质量和效果。
另外，图形图像处理还可以进行图像复原、图像增强、图像分割、图像合成等操作，以满足各种需求。
二、图形图像处理技术的常见应用1. 图像修复：通过图形图像处理技术，可以修复老照片中的划痕、污渍等瑕疵，使其恢复原貌。
同时，还可以修复被删减或损坏的图像区域，使其完整。
2. 图像增强：通过调整图像的亮度、对比度、色彩等参数，可以使图像的细节更加清晰，色彩更加鲜明。
这对于照片的后期处理、广告设计等领域非常重要。
3. 图像分割：图像分割可以将图像划分为不同的区域，以便对不同的区域进行不同的处理。
例如，可以将一张照片中的前景物体与背景进行分离，以便对它们进行不同的编辑。
4. 图像合成：图像合成可以将不同的图像元素组合在一起，形成新的图像。
例如，可以将一个人的头像放在一个景色图像的背景中，生成一张具有艺术感的图片。
5. 图像识别和分类：通过图形图像处理技术，可以对图像进行特征提取和模式识别，从而实现图像的自动识别和分类。
例如，可以通过图像识别技术来识别人脸、车牌等。
三、图形图像处理技术的工具和软件图形图像处理技术通常使用图形图像处理软件来实现。
目前市面上有很多成熟的图形图像处理软件，例如Adobe Photoshop、GIMP、Pixlr等。
这些软件提供了丰富的工具和功能，可以满足各种图形图像处理的需求。
四、图形图像处理技术的学习资源如果想要学习图形图像处理技术，可以参考一些优秀的学习资源。
例如，可以阅读相关的教材和图像处理技术的研究论文，参加相关的培训课程和学习班，还可以通过在线教育平台学习相关的视频课程。
数字图像处理技术的方法及发展方向
数字图像处理技术的方法及发展方向数字图像处理技术在社会的每个行业，每个领域都得到广泛的应用，以下是一篇关于数字图像处理技术探究的，供大家阅读查看。
数字图像处处理(Digital Image Processing)是将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理。
早期的数字图像处理的目的是提高图像的视觉效果。
目前己广泛应用于科学研究、工农业生产、医学工程、航空航天、军事、文化产业等众多领域。
1.1数字图像处理技术的概念在图像处理技术中，低级处理涉及初级技术，如噪声降低、对比度处理和锐化处理。
中级处理涉及分割、缩减对目标像素群的定义，以便于对不同像素或像素群的识别及计算机计算处理。
高级处理是算法对图像分析中被识别像素群的总体分析结果，以及运算与视觉效果相关的分析函数等处理技术。
在应用数学理论时，将图像定义为二维函数f (x, y), x和y为空间坐标，在任意一组空间坐标f(x, y)的幅值f称为图像在该坐标位置的强度或灰度.当x,y和幅值f是离散的、有限的数值时，称该坐标位置是由有限的元素组成的，每一个像素都有一个特定的位置和幅值。
1.2数字图像处理技术的发展数字图像处理技术最早出现于20世纪中期，图像处理的目的是提高图像的呈现质量。
图像处理的是视效较低的图像，要求输出尽可能提高效果后的图像。
主要采用噪声减弱、灰度变换、几何校正等方法进行处理，并考虑了明暗效果和对比度等诸多因素，由计算机进行更为复杂的图像处理。
20世纪初期，图像处理技术首次应用于提升通讯传输后的图像质量提升。
到20世纪中期，计算机发展到了一定的技术水平后，数字图像处理才广泛应用于各种高质图像需求的领域。
计算机对飞行器发回的天体照片进行图像处理，收到明显的效果。
进而不断地推广和发展，数字图像处理形成了较为完备的学科体系。
目前，各个应用领域对数字图像处理技术提出更高的需求，促进了这一学科体系向更高的技术方向发展。
特别是在像素群的理解与识别处理方而，己经由二维图像处理发展到三维模型化的定义方法。
多媒体技术与应用图像处理教程
Photoshop支持众多的图像格式，对图像的常见操作和变换 做到了非常精细的程度，使得任何一款同类软件都无法望其 颈背;它拥有异常丰富的插件(在Photoshop中叫滤镜) 。
4.4.2图像文件基本操作
4.3.1图像文件基本格式
PICT格式 PDF格式
在MACINTOSH计算机的图形应用程序和排版程序中 使用很广泛,它是在应用程序间转换文件的中间格式
在MACINTOSH计算机的图形应用程序和排版程序中 使用很广泛,它是在应用程序间转换文件的中间格式
Scitex CT格式
支持灰度级图象,RGB图象,CMYK图象
图象的大小.
像素深度
指存储每个象素所用的位数，图像深度用来确定彩色 图像的每个像素可能有的颜色数 。
真彩色、伪彩色与直接色
✓真彩色是指在组成一幅彩色图像的每个像素值中，有r，g，b三个基色分量， 每个基 色分量直接决定显示设备的基色强度，这样产生的彩色称为真彩色。 真彩色图通常是指r：g：b =8:8:8，即图像的颜色数等于2的24次方，也常称为全彩色 (full color)图像。
✓ 伪彩色图像 是是把像素值当作彩色查找表的表项入口地址，去查找一个显示图像 时使用的r，g，b强度值，用查找出的r，g，b强度值产生的彩色称为伪彩色。
✓每个像素值分成r，g，b分量，每个分量作为单独的索引值对它做变换。也就是通 过相应的彩色变换表找出基色强度，用变换后得到的r，g，b强度值产生的彩色称为 直接色。
GIF格式已成为主页图片的标准格式，除了它的文件较小，可以减少 下载时间外，另外有3个主要特点： （1）交错显示（2）透明 （3）动画效果
多媒体技术应用3图形图像处理技术(陈永强)
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3.1.1人类视觉特性
1．光觉
当刺激面积较小时，服从里克定理，光觉门限与刺激面积成 反比。 当刺激面积较大时，服从里波定理，光觉门限与刺激面积的 开二次方成反比。 一般情况下，里克定理和里波定理可以统一起来表达，这两 个定理被统称为里波定理。 光觉门限与时间的关系由布洛克（Block）定理来描述，光觉 门限与刺激时间成反比。
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3.2.1JPEG
3．压缩效果 彩色自然景物和人像的测试图片: 压缩到0.15位/像素时，图像可识别； 压缩到0.25位/像素时，解码后的图像可评价为“有 用”； 压缩到约0.75位/像素时，被认为是“极佳”； 压缩到约1.5位/像素时，基本上与原图像无法区别。
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3.2.2JPEG 2000
多媒体技术应用
数学与计算机学院 陈永强 Email:chenyqwh@
2013-2014-2
1
第三章 图形图像处理技术
3.1图形图像基本原理 3.1.1人类视觉特性 3.1.2计算机图形 3.1.3数字图像 3.2常用图像压缩标准 3.2.1JPEG 3.2.2JPEG 2000 3.3常用图形图像处理软件 3.3.1绘图设计软件AutoCAD 3.3.2图像处理软件Photoshop
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3.1.1人类视觉特性
2．色觉 三基色原理：将红、绿、蓝三种颜色按照不同的比 例进行组合，就可以引起人眼对自然界的全部颜 色感觉。
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3.1.1人类视觉特性
2．色觉
颜色空间模型： 1）RGB颜色空间，由三种基本颜色Red红、Green绿、Blue 蓝组成。 2）HSB颜色空间，Hue色调、Saturation饱和度、Brightness/ Intensify亮度组成。 3）YUV颜色空间， Y表示亮度信号，U、V表示色度信号， 是构成颜色的两分量。 4）CMYK颜色空间，青（Cyan）、品红（Magenta）和黄 （Yellow），简称为CMY，K（Black）表示黑色。
第3章_数字图像处理技术
居中。 在不太严格的场合，明度也可以看作是亮度。如果由明 而暗，制作一系列代表不同等级亮度(称为灰阶)的灰色方 块，则某个有色方块的亮度，可以在同一白光照射下， 忽略其色彩与饱和度属性，依靠视觉比较，找出亮暗感 觉相近的灰色方块，而以该灰色方块的亮度为其亮度
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3.2 数字图像的基本概念
1. 图像的基本属性
图像的像素数目（Pixel
dimensions），是指位图图像 的宽度和高度方向上含有的像素数目。 一幅图像在显示器上的显示效果由像素数目和显示器的 设定共同决定。 (1)图像分辨率（Image resolution）指组成一幅图像的 像素密度的度量方法，通常使用单位打印长度上的图像 像素的数目多少，即用每英寸多少点(dot per inch，dpi) 表示。对同样大小的一幅图，如果组成该图的图像像素 数目越多，则说明图像的分辨率越高，看起来就越逼真。 相反，图像显得越粗糙。在同样大小的面积上，图像的 分辨率越高，则组成图像的像素点越多，像素点越小， 图像的清晰度越高。(图象清晰度、图象分解力) 10
矢量图主要用于工程图、白描图、卡通漫画、图例和三
维建模等。 矢量文件中的图形元素称为对象。每个对象都是一个自 成一体的实体，它具有颜色、形状、轮廓、大小和屏幕 位置等属性。在维持它原有清晰度和弯曲度的同时，多 次移动和改变它的属性，而不会影响图例中的其它对象。 例如：一个圆可以表示成圆心在(x1,y1)，半径为r的图形； 一个矩形可以通过指定左上角坐标(x1,y1)和右下角坐标 (x2,y2)的四边形来表示。 基于矢量的绘图同分辨率无关。存盘后文件的大小与图 形中元素的个数和每个元素的复杂程度成正比 19
29
数字媒体技术学什么
数字媒体技术学什么数字媒体技术学什么？数字媒体技术是一门关于数字媒体制作和处理的学科，它涉及到图像、音频、视频、动画等多媒体形式的处理和应用。
在现代社会中，数字媒体技术已经成为各行各业的重要组成部分，它与新闻媒体、广告媒体、娱乐媒体等有着密切的联系。
数字媒体技术的学习内容非常广泛，下面将介绍数字媒体技术学何内容：1. 数字图像处理数字图像处理是数字媒体技术中的一个重要领域，它涉及到图像的获取、处理和分析。
学习数字图像处理可以掌握图像的基本原理和处理技术，例如图像增强、图像滤波、图像压缩等。
通过学习数字图像处理，可以提高图像质量和处理效果，为各种应用提供支持。
2. 数字音频处理数字音频处理是数字媒体技术中的另一个重要领域，它涉及到音频的录制、编辑和处理。
学习数字音频处理可以了解音频的基本原理和处理技术，例如音频压缩、音频合成、音频编辑等。
通过学习数字音频处理，可以提高音频质量和处理效果，为音频制作和应用提供支持。
3. 数字视频处理数字视频处理是数字媒体技术中的重要组成部分，它涉及到视频的采集、编辑和处理。
学习数字视频处理可以了解视频的基本原理和处理技术，例如视频编码、视频合成、视频编辑等。
通过学习数字视频处理，可以提高视频质量和处理效果，为视频制作和应用提供支持。
4. 数字动画制作数字动画制作是数字媒体技术中的一项创造性工作，它涉及到动画的制作和特效的添加。
学习数字动画制作可以了解动画的基本原理和制作技术，例如角色设计、动画合成、特效添加等。
通过学习数字动画制作，可以制作出精美的动画作品，为影视制作、娱乐媒体等领域提供支持。
5. 多媒体应用开发多媒体应用开发是数字媒体技术中的一个重要领域，它涉及到多媒体应用的设计和开发。
学习多媒体应用开发可以掌握多媒体应用的开发工具和技术，例如多媒体交互设计、用户界面设计、多媒体应用编程等。
通过学习多媒体应用开发，可以开发出功能丰富、用户友好的多媒体应用，为各行各业提供支持。
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图像的编码技术
行程编码
第 一 代 压 缩 编 码
像素编码
算术编码
熵编码
增量调制
预测编码 变换编码 其他编码
DPCM调制 DCT变换
位平面编码
图像的编码技术
子带编码
第 二 代 压 缩 编 码
分层编码
分型编码 模型编码
五、其他研究内容
图像分析
基于内容的图像处理 图像重建
当今数字图像的热点研究方向
水平镜像
垂直镜像
注意：做镜像时，实际上需要对坐标先进行平移， 否则将出错。因为矩阵的下标不能为负。
图像变换
三、图像的旋转
x' x cos y sin y' x sin y cos
30
x' 0.866x 0.5 y y ' 0.5 x 0.866y
图像变换
1. 图像按比例缩小：
最简单的是减小一半，这样只需取原图的偶（奇）数行和偶 （奇）数列构成新的图像。
图像的减半缩小效果
图像变换
如果图像按任意比例缩小，则需要计算选择的行列。 M*N大小的图像缩小为：kM*kN大小，（k<1）。 设旧图像是F(x,y)，新图像是I(x,y) 则：I(x,y)=F(int(c*x),int(c*y)) c=1/k
图像传输与存储需要的信息量空间：
1）彩色视频信息 对于电视画面的分辨率640*480的彩色图像，每秒30帧， 则一秒钟的数据量为： 640*480*24*30=221.12M 所以播放时，需要221Mbps的通信回路。 参考数据：宽带网为512K,电话线为56K。 存储时，1张CD可存640M，则仅可以存放2.89秒的数据。
当今数字图像的热点研究方向
（4） 新理论与新算法研究。在图像处理领域，近 几年来， 引入了一些新的理论并提出了一些新的 算法，如:
小波分析（Wavelet） 分形几何（Fractal） 形态学（Morphology） 遗传算法（GA， Genetic Algorithms） 人工神经网络等（Artificial neural networks）
图像的错切效果
图像变换
七、几何畸变的矫正
受到错切变换效果的启发，将其进行简单的延伸， 当景物在图像上是非垂直投影时，可以通过几何变换 将其进行矫正。 矫正方法为：
x' a1 x b1 y c1 y ' a2 x b2 y c2
变换参数可通过对应点的坐标来确定。
当今数字图像的热点研究方向
3） 遥感：
当今数字图像的热点研究方向
3） 遥感：
我国HY-1卫星水色扫描仪境外探测墨西哥湾
当今数字图像的热点研究方向
4） 图像处理在医学界的应用非常广泛，无论是临床诊断还是 病理研究都大量采用图像处理技术。它的直观、无创伤、 安全方便等优点备受青睐。 图像处理首先应用于细胞分类、染色体分类和放射图像等。 70年代数字图像处理在医学上的应用有了重大突破， 1972年X射线断层扫描CT得到实用； 1980实现了CT的立体重建。X射线Ct的主要研制者 Hounsfeld(英)和Commack(美)获得了1979年的诺贝 尔生理医学奖。
当今数字图像的热点研究方向
8）视频和多媒体系统 目前， 电视制作系统广泛使用的图像处理、变换、合成， 多媒体系统中静止图像和动态图像的采集、压缩、处理、 存贮和传输等。 9）科学可视化 图像处理和图形学紧密结合， 形成了科学研究各个领域 新型的研究工具。
当今数字图像的热点研究方向
10）电子商务 在当前呼声甚高的电子商务中，图像处理技术也大有可为， 如身份认证、 产品防伪、水印技术等。 总之，图像处理技术应用领域相当广泛，已在国家安全、 经济发展、日常生活中充当越来越重要的角色，对国计民 生的作用不可低估。
数字图像处理主要应用于下面的几个领域。 1） 通讯
通讯包括图像传输、电视电话、 电视会议等， 主要 是进行图像压缩甚至理解基础上的压缩。 由于太空技术的发展，需要用数字图像处理技术处理 大量的星体照片。
2）宇宙探测
当今数字图像的热点研究方向
2）宇宙探测
勇气号登陆火星
当今数字图像的热点研究方向
图像锐化处理
一阶水平方向锐化效果
图像锐化处理 单方向一阶锐化效果图例
图像锐化处理
Roberts梯度锐化效果图例
图像锐化处理
Laplacian锐化算子效果
图像锐化处理 Sobel锐化效果图
图像锐化处理
Prewitt锐化效果图例
图像锐化处理
Wallis算法效果图
图像锐化处理 Kirsch 算法效果图
数字图像处理(续)
主要内容
1. 2. 3.
4.
5. 6.
7.
图像变换 图像锐化处理 图像噪声抑制 图像压缩与编码 图像分析 基于内容的图像处理 图像重建
图像变换
我们知道，图像是对三维实际景物的平面投影。 为了观测需要，常常需要进行各种不同的几何变 换，包括：平移、缩放、旋转等操作。 注意一点，实际上几何变换不改变像素值，而是 改变像素所在的位置。
放大5倍
图像的成倍放大效果
图像变换
思考一个问题： 如果放大倍数太大，按照前面的方法处 理会出现马赛克效应。如果这个问题交给 你，有没有办法解决？
图像大比例放大时的马赛克效应
放大10倍
图像变换
2.图像的任意不成比例放大：
这种操作由于x方向和y方向的放大倍数不同，一定带 来图像的几何畸变。 放大的方法是：将原图像的一个像素添到新图像的一 个 k1*k2 的子块中去。
三、噪声抑制
所谓的图像噪声，是图像在摄取时或是传输时所受到 的随机干扰信号。这些干扰信号的抑制称为图像的噪 声抑制。
噪声抑制
噪声抑制算法
•均值滤波器 •中值滤波器 •KNN均值滤波器 •KNN中值滤波器
均值滤波器的效果
中值滤波器的效果
KNN均值滤波器的效果
KNN中值滤波器的效果
四、图像的编码技术
x'min 0.866 0.5 * 3 0.634
x'max 0.866* 3 0.5 2.098
y'min 0.866 0.5 1.366 y'max 0.866* 3 0.5 * 3 4.098
图像变换
图像旋转的注意点： 1）图像旋转之前，为了避免 信息的丢失，一定有平移 坐标，具体的做法有如图 所示的两种方法。
当今数字图像的热点研究方向
6）军事、 公安等方面的应用 军事目标的侦察、 制导和警戒系统、 自动灭火器的控 制及反伪装； 公安部门的现场照片、指纹、手迹、印章、 人像等的处理和辨识； 历史文字和图片档案的修复和管 7）机器人视觉 机器视觉作为智能机器人的重要感觉器官， 主要进行 三维景物理解和识别，是目前处于研究之中的开放课题。 机器视觉主要用于军事侦察、危险环境的自主机器人，邮 政、医院和家庭服务的智能机器人，装配线工件识别、定 位，太空机器人的自动操作等。
图像变换
一、图像的平移
x' x x y' y y
x 1, y 2
注意：平移后的景物与原图像相同，但“画布” 一定是扩大了。否则就会丢失信息。
图像变换
二、图像的镜像
x' x (水平镜像) y' y x' x (垂直镜像) y' y
本次课作业
1.用VC++实现一个简单的图像处理系统 ：
1）可以浏览bmp图像； 2）图像可进行放大缩小(最好是无级缩放) ； 3）图像可进行任意角度的旋转 。
二、图像锐化处理
图象锐化的目的是加强图象中景物的边缘和轮廓。 锐化的作用是要使灰度反差增强。 因为边缘和轮廓都位于灰度突变的地方。所以锐 化算法的实现是基于微分的操作。
图像锐化处理
一阶微分算法：
1.
单方向的一阶梯度算法(浮雕效果）
水平方向的锐化 垂直方向的锐化
2.
3.
4.
交叉微分算法（Roberts梯度算法） Sobel锐化算法 Priwitt锐化算法
二阶微分算法：
1. 2. 3.
Laplacian锐化算子 Laplacian变形算子 Wallis算子
当今数字图像的热点研究方向
图象输入
（CT/MRI）
二维图象预处理
（滤波、插值）
图象分割与提取
（自动分割、手工勾画）
三维重建
（MC、MT表面重建）
病变体投影轮廓
（ 由 此 计 算 光 栅廓 线 ）
照射射束设置
（ 放 射治 疗 规 划 ）
效果显示
（ 颜 色 、半 透 明）
几何操作
（ 剖 切 、手术 开 窗）
医学图象三维重建系统示意图
当今数字图像的热点研究方向
5） 工业生产中的应用 在生产线中对产品及部件进行无损检测是图像处理技术的 重要应用领域。主要有产品质量检测、生产过程的自动控 制、CAD／CAM等。 在产品质量检测方面，如食品、水果质量检查，无损探伤， 焊缝质量或表面缺陷。 在电子工业中，可以用来检验印刷电路板的质量、监测零 件部件的装配等。 在工业自动控制中，主要使用机器视觉系统对生产过程进 行监视和控制， 如交通管理、流水生产线的自动控制等。 在计算机辅助设计和辅助制造方面，已获得广泛的应用， 并和基于图形学的模具、机械零件、服装CAD结合。
由于通信方式和通信对象的改变带来的最大问题是： 传输带宽、速度、存储器容量的限制。 给我们带来的一个难题，也给了我们一个机会：