第一章《光电图像处理》概述分析

Ｎ 像素（pixel) Ｍ
二、数字图像基本概念

图像的数字化：采样和量化
图像的量化(Quantization)：
取值的数字化：被称为图像灰度级量化 量化处理：将f 映射到Z的处理 Z的最大取值：确定像素的灰度级数G = 2m。
f
Z
二、数字图像基本概念

数字图像的数学表示：
f (0,1) f (0,0) f (1,0) f (1,1) f ( x, y ) f ( M 1,0) f ( M 1,1)
总扫描行数
行频（Ｈz） 隔行扫描 场频（Ｈz）
525
15750 2/1 60（59.94）
625
15625 2/1 50
帧频（Ｈz）
行同步宽度(um) 行消隐宽度(um) 高宽比
30
4.7+-0.1 10.9+-0.2 4/3
25
4.7+-0.2 12+-0.3 4/3
主要内容
引言 数字图像的基本概念 数字图像的发展历史 数字图像处理的研究内容 数字图像的应用举例
f (0, N 1) f (1, N 1) f ( M 1, N 1)
二、数字图像基本概念

空间分辨率（Spatial Resolution)
512×512
数码相机：
3072×2304＝7077888(700万像素) 2592×1944＝5038848(500万像素) 256×256

MRI图像
四、图像处理包括的内容

PET-正电子发射计算机断层显像
它将人体代谢所必须的物 质，如葡萄糖、蛋白质、 核酸、脂肪酸等，标记上 极微量的短寿命正电子核 素，制成显像计注入人体 ，再用特殊的探测装置检 测这些正电子标记物在体 内的分布青况。人体不同 组织的代谢状态不同，所 以这些核素标记物质在人 体各种组织中的分布也不 同，这些特点可通过图像 方式反映出来，从而可对 病变进行分析和诊断。
像素坐标
f (0, N 1) f (1, N 1) f ( M 1, N 1)
像素的灰度（Gray scale)
二、数字图像基本概念

数字图像的数学表示：
f (0,1) f (0,0) f (1,0) f (1,1) f ( x, y ) f ( M 1,0) f ( M 1,1)
四、图像处理包括的内容

图像识别与分析
纹理识别
指纹识别
人脸识别 笔迹签定
车牌识别 ……
图像处理包括的内容

图像跟踪
四、图像处理包括的内容

图像融合
四、图像处理包括的内容

图像融合
四、图像处理包括的内容

按理论方法分类：
点处理、代数处理、几何处理 变换域处理与分析 随机统计等现代信号处理方法 小波、形态学、分形等先进数学工具 人工智能方法：如模式识别、神经网
军事应用——红外夜视
不同传感器图像对比：
电视图像
红外图像
四、图像处理包括的内容

不同传感器图像对比：
发热症状
四、图像处理包括的内容
可见光→红外
可见光→红外
四、图像处理包括的内容

不同传感器图像对比：
可见光图像
合成孔径雷达(SAR)图像
四、图像处理包括的内容

X-Ray与超声图像
X-光片
超声图像
四、图像处理包括的内容
百闻不如一见
One picture is worth more than ten thousand words. —— Anonymous
一、引言
人类通过眼、耳、鼻、舌、身接收信息， 感知世界。约有75%
的信息是通过人眼(视觉系统)获取的。
因此，数字图像处理就是用数字计算 机处理所获取信息的技术。
一、引言

基本图像处理系统的结构
图像处理与 分析系统
图像输入系统
图像输出系统
图像存储系统
一、引言
“图像”为“事件或事物的一种表示、写真或临 摹，或一个生动的或图形化的描述”。 “图”是物体透射光或反射光的分布； “像”是人的视觉系统对图的接收在大脑中形成 的印象或认识； “图像”是两者的结合；图像是客观景物通过某 种系统的一种映射；从广义上说，是自然界景物 的客观反映。
美国航天器传送的第一张月
球照片，1964年7月31日在光
线影响月球表面17分钟摄取 的图像。
通过反演得到三维图
2007年10月24日 18时05分04秒 西昌卫星发射中 心“嫦娥一号” 卫星，11月20日 传回的首张图片
三、数字图像处理的发展历史

生物医学图像处理
1901年伦琴因发现X射 线获得首届诺贝尔物理 学奖。
空间探索
地球资源勘探
遥感图片
气象云图 气象预报
计算机绘画
计算机绘画
计算机合成图像
计算机合成图像
广告设计
动画
Wallpaper
娱乐
军事应用——精确制导、目标跟踪
“道尔” 野战地空导弹武 器系统，是世界上最先采用 垂直发射方式的近程防空系 统，同时也是一种全天候、 全自动、三位一体(目标搜索、 跟踪和导弹发射装置同时装 在一辆车上)的新一代高性能 防空导弹发射车。它具有警 戒、指挥与控制、导弹制导 与发射等众多功能，既可以 独立作战，也可以和发射连 的其它发射车协同作战。它 可在低空、超低空和近程区 域内拦截多种非隐身与隐身 空袭目标，如固定翼飞机、 直升机、无人机以及巡航导 弹、空地导弹、反辐射导弹、 精确制导炸弹等，主要用于 保护陆地作战部队和一些重 要目标免遭敌人空袭，其性 能在同类系统中是出类拔萃
四、图像处理包括的内容

显微图像
四、图像处理包括的内容

按动态与静态分类： 静态图像(Static Image)
动态图像(Dynamic Image)
四、图像处理包括的内容

按应用方式分类：
图像增强(Image 图像恢复(Image 图像重建(Image 图像分割(Image 图像压缩(Image 图像识别(Image 图像跟踪(Image 图像融合(Image Enhancement) Restoration) Reconstruction) Segmentation) Compression) Recognition) Track) Fusion)
一、引言
模拟图像（物理图像）： 直接从观测系统（输入系统）获得、未经采样 和量化的图像；模拟图像在空间分布和亮度取值 上均为连续分布。
数字图像： 图像的数字表示或经过采样和量化的图像，像 素就是离散单元，量化的灰度就是数字量值。
一、引言
电 磁 辐 射 与 可 见 光
一、引言
颜色的表观特征：



按成像传感器类别： 电视图像(TV/Visible Image) 红外图像(Infrared Image) 雷达图像(Radar Image)
超声图像(Ultrasonic Image)
核磁共振(Magnetic resonance imaging,MRI)
X-RAY图像
四、图像处理包括的内容

128×128 64×64
采样引起的空间分辨率与图像质量
二、数字图像基本概念

灰度分辨率（Gray Resolution)
512
256 128
64
8
4
量化引起的灰度分辨率与图像质量
原 图
低 对 比 度
低 色 调
低 饱 和 度
主要内容
引言 数字图像的基本概念 数字图像的发展历史 数字图像处理的研究内容 数字图像的应用举例
三、数字图像处理的发展历史
20世纪20年代，纽约－伦敦海底电缆传输数字化的新闻图片。传递时间 从一个多星期减少到3个小时。
1921年电报打印机采用特
殊字符在编码纸带得到的 图像。
1929年从伦敦到纽约15级色调通过电 缆传递照片。从早期5个灰度到15灰度 。现在的网络、移动通信再次历经这 个过程。
第一章《光电图像处理》概述
彭真明 E-mail:zmpeng@ pengzm_ioe@
电子科技大学 光电信息学院 二○一二年2月20日
主要内容
引言 数字图像的基本概念 数字图像的发展历史 数字图像处理的研究内容 数字图像的应用举例
主要内容
引言 字图像的基本概念 数字图像的发展历史 数字图像处理的研究内容 数字图像的应用举例
主要内容
引言 数字图像的基本概念 数字图像的发展历史 数字图像处理的研究内容 数字图像的应用举例
四、图像处理包括的内容

按颜色类别： 二值图像(Binary Image) 灰度图像(Gray－scale Image) 多光谱彩色图像(Multi-Spectrum Image)
四、图像处理包括的内容
络、遗传算法等
主要内容
引言 数字图像的基本概念 数字图像的发展历史 数字图像处理的研究内容 数字图像的应用举例
五、数字图像处理的应用
空间探索、遥感应用 生物医学工程 工业应用——视觉检验、零部件选取、过程控制、交 通监控、自动驾驶等。
农业应用——农作物选种
军事/公安——指纹识别、人脸识别、笔迹鉴定、目标 探测与跟踪。 数字娱乐——网络数字媒体、视频特技、虚拟现实、 视频会议等。
一、引言
人对光的感觉是靠视网膜的感光细胞（椎状和杆状） 椎状细胞：感觉彩色色调 杆状细胞：提取亮度信息
椎状细胞
杆状细胞
一、引言
颜色的定量描述 LHS描述：
Luminance、 Hue、 Saturation描述法