数字图像处理第一章(国科大)

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Digital Image Processing

数字图像处理

课程简介

本课程为计算机科学与技术、电子科学与技术、信息与通信工程、控制科学与工程以及电气工程等学科下研究生的专业基础课。

主要内容

课程共分三大部分：

第一部分：介绍数字图像处理的基础知识，包括绪论、图像与视觉系统、图像变换等;

第二部分：介绍图像处理的基本方法，包括图像增强、图像复原及图像压缩等;

第三部分：介绍图像分析的基本原理和技术，包括图像分割、图像描绘及特征提取等。

教学目标

⏹基本：完成课程学习，通过考试，获得学分。掌握数字图像处理的基本概念和研究方法，相关交叉学科的基本知识；

⏹提高：能够将所学知识和内容用于课题研究；

⏹再提高：通过数字图像处理课程的学习，改进思维方式。

教材及参考书

第一章绪论

绪论

⏹前言

⏹数字图像处理的起源

⏹数字图像处理的基本概念与研究内容⏹数字图像处理与其他学科的关系

⏹数字图像处理的主要应用

⏹数字图像处理的发展动向

前言

“百闻不如一见”

One picture is worth more than ten thousand words.

在人类接受的信息中，听觉信息占约20％，视觉信息占约60％，其他如味觉、触觉等总起来不过占约20％。所以，作为传递信息的重要手段—图像信息是十分重要的。

第一节数字图像处理的起源

（1）世界上第一幅实景照片(1827)

数字图像的应用之一是在报业，20世纪20年代的海底电缆使得伦敦与纽约之间图片的传输从过去的一个多星期缩短到3个小时以内。

1921年经编码后用电报打印机打印的

图像

1929年通过

海底电缆从

伦敦传输到

纽约的一幅

照片

第一节数字图像处理的起源

（2）二十世纪二十年代：图像远距离传输

第一节数字图像处理的起源

二十世纪五十年代：伴随着技术进步，数字计算机发展到一定水平，尤其是大规模的存储和显示系统的发展，数字图象处理引起巨大关注。

第一节数字图像处理的起源

进实验室（Jet Propulsion

Laboratory，JPL）运用计

算机处理了由“旅行者7号”

发回的月球表面照片。这

张照片也是美国太空船拍

摄的首张月球照片。

第一节数字图像处理的起源

（4）数字图像处理应用从空间研究计划扩展到生物医学，工业生产，军事侦察等领域。

Hounsfiela和Cormack因发明CT获得1979年诺贝尔医学和生理学奖

第一节数字图像处理的起源

从20世纪60年代至今，数字图像处理技术发展迅速，目前已成为工程学、计算机科学、信息科学、统计学、物理、化学、生物学、医学甚至社会科学等领域中各学科之间学习和研究的对象。

如今图像处理技术已给人类带来了巨大的经济和社会效益。

第二节数字图像技术的基本概念

⏹图像与数字图像

⏹数字图像处理

⏹数字图像处理的特点

一、图像与数字图像

1、图像的定义

⏹“A representation, likeness, or imitation of an object or thing, …a vivid or graphic description, …something introduced to represent something else.”(韦氏(webster)英文词典) 。

⏹“以某一技术手段被再现于二维平面上的视觉信息”(阮秋琦)。

综合之，可以认为图像是通过某种技术手段得到的与之对应的物体或目标的一个表示。

一、图像与数字图像

⏹上述对图像定义的范围要远远超过人眼看到的东西：伽马射线成像、紫外波段成像、微波波段成像、无线电波成像、红外图像、x光图像和超声波图像等。

⏹大多图像是它所表示的对象信息的一个浓缩和概括，换言之，一幅图像是该对象的一个不完全、不精

确，但在某种意义上恰当的表示。

借助

于集合的

概念，可

根据图像

的生成方

法或存在

形式将图

像分成若

干类。

一、图像与数字图像

2、图像的分类

What’s that?

数学函数-分形仿真图

不可见图像

红外图像CT图像

(肺与皮肤)

二、数字图像处理

数字图像处理是按特定的目标，用一系列的特定的操作来“改造”图像的方法。

数字图像处理方式：

⏹ 将一幅图像变为另一幅经过加工的图像，图像

到图像的过程

⏹ 将一幅图像转化为一种非图像的表示，分析、

识别与理解的过程

二、数字图像处理

数字图像处理研究的实质：

✓ 研究如何对一幅连续图像取样、量化以产生包含全部或所需信息的数字图像

✓ 如何对数字图像做各种变换以方便处理

✓如何滤去图像中的无用噪声

✓ 如何压缩图像数据以便存储和传输

✓ 如何从图像中提取所需信息，从而形成对图像所含信息的的理解与识别

✓ 如何形成抽象事物的模拟图像，从而帮助人类更好地认识客观事物

二、数字图像处理

数字图像处理研究的内容

⏹ 图像变换

改变图像的空间或频谱分布，获取或突出感兴趣信息 空域变换：放大、缩小、旋转……

频域变换：傅立叶变换、离散余弦变换、Walsh变换小波变换……

⏹ 图像增强和复原

提高图像质量（去除噪声、提高图像的清晰度）

灰度修正、图像平滑、几何校正、图像锐化……