华中科技大学数字图象讲义处理课件1
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结论：清晨的郊外
2024/7/23
数字图象处理－第1章
12
§1.1 从图象到图象工程
图像处理的方法
图像的数字化
如何由一幅模拟图像 获取一幅满足需求的 数字图像，使图像便 于计算机处理、分析
图像的变换
图像变换目的在于： 处理问题简化、有利 于特征提取、加强对 图像信息的理解。
2024/7/23
x ， y：2-D空间中坐标点的位置 λ ：光线的波长 t ：时间
如果只考虑光的能量，不考虑波长，视觉上就是黑白深浅的区别
图像表示为 f (x，y，t) 如果是静态图像，不考虑时间因素，图像表示为 f (x，y)
2-D数组
2024/7/23
数字图象处理－第1章
3
§1.1 从图象到图象工程
2024/7/23
数字图象处理－第1章
5
§1.1 从图象到图象工程
复习
[题面] 数字图象 f (x, y)中的 f ：
(A) 可对应X光的强度；
(B) 可表示XY空间中一个坐标点的位置；
(C) 可对应场景中物体的辐射度； (D) 可以表示照片的亮度。
[提示] 图象是场景的投影，f 对应场景点的某种性质。
§1.1 从图象到图象工程
图象工程三层次：
图象分析
椭圆：红色 上部：兰色 下部：绿色 中部：几何体
2024/7/23
数字图象处理－第1章
11
§1.1 从图象到图象工程
图象工程三层次：
图象理解Βιβλιοθήκη 椭圆：红色 上部：兰色 下部：绿色 中部：几何体
红色椭圆是太阳 上部兰色是天空 下部绿色是草地 中部几何体是建筑
将一幅图像划 分为互不重叠 的区域，为后 续的图像分析 做基础
《数字图像与视频处理》第1章 图像与视频处理基础PPT
4. YIQ颜色空间模型
YIQ颜色空间是由YUV推导而来，是NTSC 制彩色电视系统 所采用的一种颜色空间模型；
把两个或者两个以上的单色光混合所得，但又 不能作为谱色出现在光谱上的色光称为非谱色光。
单色光一定是谱色光，非谱色光一定是复合 光，而复合光也可能是谱色光。
1.2.1 光的颜色与彩色三要素
●直射光、反射光与透射光 直射光
反射光
发光物体呈现的颜色是由物体本身发出不同波长的 光所造成；不发光物体呈现的颜色是光照射物体时 被物体反射出的光所具有的。
1.2.2 三基色原理及应用
根据人眼的视觉特性，在电视机中重现图像时并 不要求完全重现原景物反射或透射光的光谱成分， 而应获得与原景物相同的彩色感觉。
因此仿效人眼三种锥状细胞，可以选择三种基色， 将它们按不同比例进行组合，可得到自然界中绝 大多数的彩色。这三种基色必须是相互独立的， 即任一种基色都不能由其他两种基色混合得到。
1.2.1 光的颜色与彩色三要素
低亮度
高亮度红、橙、黄、绿、 青、蓝、紫等不同颜 色。发光物体的色调 由光的波长决定，不 同波长的光呈现不同 的色调；不发光物体 的色调由照明光源和 该物体的吸收、反射 或透射特性共同决定。
1.2.1 光的颜色与彩色三要素
取值范围为00黑色10白色hsv和rgb之间没有转换矩阵但可对它们之间的转换算法进行描述hsv颜色空间模型123几种典型的颜色空间模型及转换关系hsv颜色空间123几种典型的颜色空间模型及转换关系hslhsbhuehsl与hsvhsl颜色饱和度最高时的光亮度l定义为05而hsv则为10hslhsbhsi颜色空间模型123几种典型的颜色空间模型及转换关系123几种典型的颜色空间模型及转换关系rgbhsi值其对应hsi模型中的h时对应的是无色彩的中心点这时h就没有意义此时定义h之间则hsi转换为rgb的公式为分成3120之间60coscosrgbhsi当h在120240之间180cos120cosrgbhsi当h在240360之间300cos120cosrgbhsi11光的特性与光源12彩色三要素与三基色原理13人眼的视觉特性14图像信号的数字化15彩色模拟电视制式16视频信号的数字化17matlab在数字图像与视频处理中的应用18小结13人眼的视觉特性人眼的视觉系统对颜色的感知可归纳出如下几个特性每个神经元或者是一个对亮度和颜色敏感的锥体细胞或者是一个只对亮度敏感而对颜色不敏感的杆体细胞
YIQ颜色空间是由YUV推导而来，是NTSC 制彩色电视系统 所采用的一种颜色空间模型；
把两个或者两个以上的单色光混合所得，但又 不能作为谱色出现在光谱上的色光称为非谱色光。
单色光一定是谱色光，非谱色光一定是复合 光，而复合光也可能是谱色光。
1.2.1 光的颜色与彩色三要素
●直射光、反射光与透射光 直射光
反射光
发光物体呈现的颜色是由物体本身发出不同波长的 光所造成；不发光物体呈现的颜色是光照射物体时 被物体反射出的光所具有的。
1.2.2 三基色原理及应用
根据人眼的视觉特性，在电视机中重现图像时并 不要求完全重现原景物反射或透射光的光谱成分， 而应获得与原景物相同的彩色感觉。
因此仿效人眼三种锥状细胞，可以选择三种基色， 将它们按不同比例进行组合，可得到自然界中绝 大多数的彩色。这三种基色必须是相互独立的， 即任一种基色都不能由其他两种基色混合得到。
1.2.1 光的颜色与彩色三要素
低亮度
高亮度红、橙、黄、绿、 青、蓝、紫等不同颜 色。发光物体的色调 由光的波长决定，不 同波长的光呈现不同 的色调；不发光物体 的色调由照明光源和 该物体的吸收、反射 或透射特性共同决定。
1.2.1 光的颜色与彩色三要素
取值范围为00黑色10白色hsv和rgb之间没有转换矩阵但可对它们之间的转换算法进行描述hsv颜色空间模型123几种典型的颜色空间模型及转换关系hsv颜色空间123几种典型的颜色空间模型及转换关系hslhsbhuehsl与hsvhsl颜色饱和度最高时的光亮度l定义为05而hsv则为10hslhsbhsi颜色空间模型123几种典型的颜色空间模型及转换关系123几种典型的颜色空间模型及转换关系rgbhsi值其对应hsi模型中的h时对应的是无色彩的中心点这时h就没有意义此时定义h之间则hsi转换为rgb的公式为分成3120之间60coscosrgbhsi当h在120240之间180cos120cosrgbhsi当h在240360之间300cos120cosrgbhsi11光的特性与光源12彩色三要素与三基色原理13人眼的视觉特性14图像信号的数字化15彩色模拟电视制式16视频信号的数字化17matlab在数字图像与视频处理中的应用18小结13人眼的视觉特性人眼的视觉系统对颜色的感知可归纳出如下几个特性每个神经元或者是一个对亮度和颜色敏感的锥体细胞或者是一个只对亮度敏感而对颜色不敏感的杆体细胞
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)
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。
第一章 数字图像处理基础 ppt课件
数字图像处理
2014年11月
教学安排
课堂授课、项目与实验安排
课堂授课，36学时 第一章 数字图像处理基础（5学时） 第二章 图像变换（4学时） 第三章 图像增强（9学时） 第四章 图像复原（5学时） 第五章 图像分割（5学时） 第六章 彩色图像处理（4学时） 习题分析与讨论（4学时）
14
显微成像
•Taxol 红豆杉醇 •cholesterol胆固醇 •Nickel oxide镍氧化物
•organic superconducting 有机超导
2020/12/2715Fra bibliotek多频谱成像
2020/12/27
16
光学成像
2020/12/27
•Intraocular implant: 眼内植入
首选教材：数字图像处理，自编讲义，2012 二选教材：K.R. Castleman, 数字图像处理, 电子工业出版社，2011 参考书目：(1) R.C.Gonzalez，数字图像处理（第3版），电子工业出版社，2011；(2)
W.K.Pratt，数字图像处理（原书第4版），机械工业出版社，2010
2020/12/27
5
什么是图像？
众所周知的事情正因为 众所周知而不为人所知
图像？这玩意儿，你不问我还清楚这是 什么；你要真问起来，我反倒不知道该 如何解释它了。
卡斯尔曼：一幅图像就是指某些事物的 表示，并包含关于目标的描述性信息。
你会如何定义？
2020/12/27
6
什么是图像？
图像的类型
图像以各种不同的形式出现:
2020/12/27
12
Gamma射线成像
2020/12/27
•PET(positron emission tomography): 正 电子射线层析 术 •Cygnus:天鹅座
2014年11月
教学安排
课堂授课、项目与实验安排
课堂授课，36学时 第一章 数字图像处理基础（5学时） 第二章 图像变换（4学时） 第三章 图像增强（9学时） 第四章 图像复原（5学时） 第五章 图像分割（5学时） 第六章 彩色图像处理（4学时） 习题分析与讨论（4学时）
14
显微成像
•Taxol 红豆杉醇 •cholesterol胆固醇 •Nickel oxide镍氧化物
•organic superconducting 有机超导
2020/12/2715Fra bibliotek多频谱成像
2020/12/27
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光学成像
2020/12/27
•Intraocular implant: 眼内植入
首选教材：数字图像处理，自编讲义，2012 二选教材：K.R. Castleman, 数字图像处理, 电子工业出版社，2011 参考书目：(1) R.C.Gonzalez，数字图像处理（第3版），电子工业出版社，2011；(2)
W.K.Pratt，数字图像处理（原书第4版），机械工业出版社，2010
2020/12/27
5
什么是图像？
众所周知的事情正因为 众所周知而不为人所知
图像？这玩意儿，你不问我还清楚这是 什么；你要真问起来，我反倒不知道该 如何解释它了。
卡斯尔曼：一幅图像就是指某些事物的 表示，并包含关于目标的描述性信息。
你会如何定义？
2020/12/27
6
什么是图像？
图像的类型
图像以各种不同的形式出现:
2020/12/27
12
Gamma射线成像
2020/12/27
•PET(positron emission tomography): 正 电子射线层析 术 •Cygnus:天鹅座
数字图像分析PPT课件
255
1000
0 1000 第39页/共60页 0
85 170 255
128
255
空域增强:直方图增强
直方图均衡化的物理解释
1）直方图均衡化，不改变灰度出现的次数（因为 那样会改变图像的信息结构），所改变的是出现 次数所对应的灰度级。
k
T(rk) = Σnj/n /*矫正后非零像素数同前
j=0
2）直方图均衡化，力图使等长区间内出现的像素 数接近相等。（见上例）
彩色图像增强彩色平衡实现的算法选择两个颜色分量如gb去匹配第三个如r1在图像中选取两个浅灰或深灰区域这些区域也许已经不是灰色2计算这两个域的rgb平均值获得两个颜色分量的线性变换3将逆变换作用在图像的两个分量上得到平衡后的新图像533123空域增强
第三章 数字图像分析
• 图像分析系统的构成
分割
表示与描述
• 灰平衡：使RGB彩色设备的彩色分量混 合后，颜色失去色调和饱和度产生灰色， 这种颜色混合效果被称为灰平衡，一般 情况下，等量的RGB产生灰色。
• 色彩平衡：纠正偏色的过程叫作色彩平 衡。
第48页/共60页
空域增强:彩色图像增强
• 如何判断彩色图像的偏色
1) 检查图像的灰平衡情况，即检查在现实中 应该是灰色的物体，在图像中是否是灰色
T(0) = 1000/3000 * 255 = 85 T(63) = T(62) + 0/3000 = 85
T(64) = (1000/3000 + 1000/3000)*255 = 170 T(254) = T(253) + 0/30000 = 170
T(255) = (1000/3000 + 1000/3000 + 1000/3000)*255 = 255
数字图像处理与应用技术基础PPT课件
像
分辨率表示了图像致密的程度，通常用每英寸的点数
dpi（dot per inch）来衡量。数字化图像中，分辨率的
媒
大小直接影响图像的品质，分辨率越高，图像越清晰，
体
所产生的文件也就越大，在工作中所需的内存和CPU处 理时间也就越高，所以在制作图像时，不同品质的图像
就需设定适当的分辨率，才能最经济有效地制作出作品。
数字化后的一幅黑白图像，可以用M×N个字节来表
示。对电子计算机来说，可以用数学公式f（Xi，Yj）
数
来表示。数组f（Xi，Yj）中i=1，2，3…m，j=1，2， 3，…n。式中f（Xi，Yj）值代表图像中（Xi，Yj）
字
点处象素的灰度值。 在现实生活中有多种多样的图像，根据各类图像灰
图
度层次的多少、光谱轴及时间轴上的组合方式的不 同，其数字化后的描述形式如表2-4所示。
线图像的坐标序列储存结构中，相邻两个 象素坐标（x1，y1）与（x2，y2）之间的 变化增量只能是（x1－x2=0或±1），（y1 －y2=0或±1），用该序列中前一坐标的增 量来表示时，则ΔX或ΔY分别可以用两位 二进制码表示，即每个增量仅用4位二进制 码描述。以图2-4为例，用坐标增量表示时， 可以用（3，6）（1，1）（1，0）（1，－ 1）（1，－1）（1，0）（1，0）（1，－1） （0，－1）（－1，－1）序列表示。若仍 设全图像为５１２×５１２象素点，则Ｎ 个象素序列增量所占存储空间由坐标序列 的２Ｎ×９位，降到４（Ｎ－１）＋２× ９位。 对图2-4中，Ｎ＝10的情况下，由 2×9×10 = 180位降到 4 ×（10－1）＋２ ×９＝54位；
图2-3B 按各波段依次存储
图2-3A按各波段的同一扫描行依次存储 A 按每个波段依次储存图像数据，每一种颜色为一个波段
数字图像处理基础详解(ppt)
2.2色度学基础与颜色模型
n 2. 颜色模型 n RGB颜色模型 n 按照CIE规定的三基色构成表色系统。自然界的任一种颜色都可通过这三种基 色按不同比例混合而成。由于RGB模型将三基色同时加入以产生新的颜色，所 以，它是一个加色系统。
RGB (Red, Green, Blue)
R:200 G:50 B:120
R:200 G:50 B:120
2.2色度学基础与颜色模型
n 2. 颜色模型 n RGB颜色模型的一个例子
Matlab中如何产生左边的RGB图像(图像大小 为128x128)
% 如何产生一幅彩色图像 Red=zeros(128,128); Red(1:64,1:64)=1; Green=zeros(128,128); Green(65:128,1:64)=1; Blue=zeros(128,128); Blue(1:64,65:128)=1; I=cat(3,Red,Green,Blue); imshow(I);
光 谱 反 射
图像的某一行
举例：如图光谱的反射值范围在0~1之间，采样区间为0.1，则量化 后，光谱的离散反射值有多少个？如采样区间为0.01，则量化后， 光谱的离散反射值有多少个？
2.1.2 采样分辨率的影响
Sampling is the principal factor determining the spatial resolution of an image.
2.2色度学基础与颜色模型
n 2. 颜色模型 n RGB颜色模型的优点
n (1) RGB模型与显示器等设备有着较 n 好的对应关系。 n (2) 在RGB显示器中，有三种荧光粉能够分
别发出红、绿、蓝三种颜色，三个相邻的 荧光点构成了一个像素，这些荧光点受到 三束分别为c1,c2,c3的电子束的轰击，会发 出不同的亮度，通过物理上的叠加或混合 ，便可显示出相应的颜色。
图像处理课件(数字图像)第二章
颜色矩
利用一阶矩（均值）、二阶矩（ 方差）和三阶矩（偏度）描述图 像颜色的分布特性。
纹理特征提取
灰度共生矩阵
统计图像中相邻像素的灰度值关系， 形成共生矩阵，用于描述图像的纹理 方向和粗糙度。
小波变换
将图像分解成不同频率和方向的小波 分量，通过分析小波系数可以提取图 像的纹理特征。
形状特征提取
边界特征
压缩比
压缩比是指压缩前后的数 据量之比，压缩比越高， 压缩效果越好，但同时也 会增加解码时间。
编码方式
常见的编码方式有熵编码 和变换编码。熵编码是根 据信息熵原理进行编码， 变换编码则是将图像进行 变换后再进行编码。
02
灰度图像
灰度图像是一种只包含亮 度信息而不包含颜色信息 的图像，其像素值通常在 0-255之间。
图像处理课件(数字图像)第二章
目录
• 图像的数字化 • 图像的预处理 • 图像的变换 • 图像的分割 • 图像的特征提取
01 图像的数字化
图像的采样
01
采样频率
采样频率越高，图像的细节表现越好，但同时也会增加数据量。常见的
采样频率有30fps、60fps等。
02 03
采样方式
常见的采样方式有均匀采样和非均匀采样。均匀采样是指在整个图像区 域内均匀地选取像素点，而非均匀采样则根据图像的特性自适应地选取 像素点。
提取图像中目标的边缘信息，如边缘曲率、边缘方向等，用于描述目标的形状 特性。
区域特征
基于像素的统计特性或图像分割的结果，提取区域内的纹理、颜色等特征，用 于描述目标的整体形状。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
灰度化方法
有多种方法可以将彩色图 像转换为灰度图像，如最 大值法、平均值法、加权 平均法等。
利用一阶矩（均值）、二阶矩（ 方差）和三阶矩（偏度）描述图 像颜色的分布特性。
纹理特征提取
灰度共生矩阵
统计图像中相邻像素的灰度值关系， 形成共生矩阵，用于描述图像的纹理 方向和粗糙度。
小波变换
将图像分解成不同频率和方向的小波 分量，通过分析小波系数可以提取图 像的纹理特征。
形状特征提取
边界特征
压缩比
压缩比是指压缩前后的数 据量之比，压缩比越高， 压缩效果越好，但同时也 会增加解码时间。
编码方式
常见的编码方式有熵编码 和变换编码。熵编码是根 据信息熵原理进行编码， 变换编码则是将图像进行 变换后再进行编码。
02
灰度图像
灰度图像是一种只包含亮 度信息而不包含颜色信息 的图像，其像素值通常在 0-255之间。
图像处理课件(数字图像)第二章
目录
• 图像的数字化 • 图像的预处理 • 图像的变换 • 图像的分割 • 图像的特征提取
01 图像的数字化
图像的采样
01
采样频率
采样频率越高，图像的细节表现越好，但同时也会增加数据量。常见的
采样频率有30fps、60fps等。
02 03
采样方式
常见的采样方式有均匀采样和非均匀采样。均匀采样是指在整个图像区 域内均匀地选取像素点，而非均匀采样则根据图像的特性自适应地选取 像素点。
提取图像中目标的边缘信息，如边缘曲率、边缘方向等，用于描述目标的形状 特性。
区域特征
基于像素的统计特性或图像分割的结果，提取区域内的纹理、颜色等特征，用 于描述目标的整体形状。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
灰度化方法
有多种方法可以将彩色图 像转换为灰度图像，如最 大值法、平均值法、加权 平均法等。
关于数字图像图像处理基础课件
关于数字图像图像 处理基础
第2章 数字图像处理基础
视觉感知要素 光和电磁波谱 图像的感知和获取 图像的采样和量化 像素间的一些基本关系 线性和非线性操作
2.1 视觉感知要素
眼睛的构造: (人眼包含有三层膜)
眼角膜与巩膜外壳 脉络膜 (前面睫状体 虹膜 晶状体) 视网膜 (视网膜表面的分离光
把照射量变为数字 图像的传感器装 置
2.3 图像感知和获取
用单个传感器获取图像
2.3 图像感知和获取
用带状传感器获取图像
2.3 图像感知和获取
用传感器阵列获取图像
图像的表示
数字图像的基本要素
像数值—对单个像素 灰度值进行数字化采 样
4 bits/pixel 6 bits/pixel 8 bits/pixel 12 bits/pixel 16 bits/pixel :
图像的质量评价
图像质量的评价
图像质量评价研究已成为图像信息工程的基 础技术之一
当前对图像质量的评估方法主要分成两类
主观评价——通过人眼主观视觉效果进行判断 客观评价——通过客观的测量给出量化指标
主观评价的方法与标准已相对完善 而客观评价则处于热点研究中
主观评价
将待评价的图像序列播放给评论者观看，并记录他们的打分， 然后对所有评论者的打分进行统计，得出平均分作为评价结 果
1、电磁辐射波
◆ 在实际的图像处理应用中，最主要的图像来源于电 磁辐射成像。
◆ 电磁辐射波包括无线电波、微波、红外线、可见光、 紫外线、X射线、γ射线。
◆ 电磁辐射波的波谱范围很广，波长最长的是无线电 波为3×102m，其波长是可见光波长的几十亿倍； 波长最短的是γ射线，波长为3×10-17m，其波长 比可见光小几百万倍。
第2章 数字图像处理基础
视觉感知要素 光和电磁波谱 图像的感知和获取 图像的采样和量化 像素间的一些基本关系 线性和非线性操作
2.1 视觉感知要素
眼睛的构造: (人眼包含有三层膜)
眼角膜与巩膜外壳 脉络膜 (前面睫状体 虹膜 晶状体) 视网膜 (视网膜表面的分离光
把照射量变为数字 图像的传感器装 置
2.3 图像感知和获取
用单个传感器获取图像
2.3 图像感知和获取
用带状传感器获取图像
2.3 图像感知和获取
用传感器阵列获取图像
图像的表示
数字图像的基本要素
像数值—对单个像素 灰度值进行数字化采 样
4 bits/pixel 6 bits/pixel 8 bits/pixel 12 bits/pixel 16 bits/pixel :
图像的质量评价
图像质量的评价
图像质量评价研究已成为图像信息工程的基 础技术之一
当前对图像质量的评估方法主要分成两类
主观评价——通过人眼主观视觉效果进行判断 客观评价——通过客观的测量给出量化指标
主观评价的方法与标准已相对完善 而客观评价则处于热点研究中
主观评价
将待评价的图像序列播放给评论者观看，并记录他们的打分， 然后对所有评论者的打分进行统计，得出平均分作为评价结 果
1、电磁辐射波
◆ 在实际的图像处理应用中，最主要的图像来源于电 磁辐射成像。
◆ 电磁辐射波包括无线电波、微波、红外线、可见光、 紫外线、X射线、γ射线。
◆ 电磁辐射波的波谱范围很广，波长最长的是无线电 波为3×102m，其波长是可见光波长的几十亿倍； 波长最短的是γ射线，波长为3×10-17m，其波长 比可见光小几百万倍。
(完整版)数字图像处理课件第二章PPT文档
位图和矢量图的比较（4）
➢位图修改麻烦，矢量图形修改随心所欲
位图的编辑受到限制。位图是像素的排列，局部移动 或改变会影响到其他部分的像素(包括前面讲的对图像进 行放大)。
虽然矢量图形的作画方式特别（如前述例子），但是 在修改方面却是比点位图更胜一筹。在矢量图形中，一 个图形对象的改变，不会影响其他图形对象。
位图难以重复使用，矢量图形可以随意重复使用 在漫画创作中，尤其在漫画故事创作中，若能重复使用一些图像元素，可以大大提高创作效率。
采样方式：有缝、无缝和重叠采样。
18
第二章 数字图像处理基础
量化过程
将各像素的明暗信息离散化，用数字表示像素 点信息称为图像的量化。
量化值一般用整数来表示。考虑人眼的识别能 力，目前非特殊用途的图像均为8bit量化，即 用0~255描述“黑~白”。
若连续灰度值用z来表示，对于满足 zi≤z≤zi+1的z值，都量化为整数qi。qi称为像 素的灰度值，z与qi的差称为量化误差。
19
第二章 数字图像处理基础
量化过程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Zi＋ 1 Zi
Zi－ 1
qi＋ 1 qi－ 1
连续 灰度值 灰度 标度
量 化 值 (整 数 值 ) 灰度 量化
(a)
…
…
2 55 2 54
1 28 1 27
1 0
量化为8 bit
(b)
20
第二章 数字图像处理基础
量化级数
每个像素量化后的灰度二进制位数为Q，一般Q总是 取为2的整数幂，即Q=2k。
31
第二章 数字图像处理基础 基本相同的一幅Corel Draw矢量图漫画。同样是要修改女
孩的腰部。很简单，选择修改工具，如图2拖拉一下腰部曲线 的节点就可以把腰部调细了，如图3。不满意，再调整一下即 可(这种调整修改不会影响到其他图形对象，可以随意修改)。
➢位图修改麻烦，矢量图形修改随心所欲
位图的编辑受到限制。位图是像素的排列，局部移动 或改变会影响到其他部分的像素(包括前面讲的对图像进 行放大)。
虽然矢量图形的作画方式特别（如前述例子），但是 在修改方面却是比点位图更胜一筹。在矢量图形中，一 个图形对象的改变，不会影响其他图形对象。
位图难以重复使用，矢量图形可以随意重复使用 在漫画创作中，尤其在漫画故事创作中，若能重复使用一些图像元素，可以大大提高创作效率。
采样方式：有缝、无缝和重叠采样。
18
第二章 数字图像处理基础
量化过程
将各像素的明暗信息离散化，用数字表示像素 点信息称为图像的量化。
量化值一般用整数来表示。考虑人眼的识别能 力，目前非特殊用途的图像均为8bit量化，即 用0~255描述“黑~白”。
若连续灰度值用z来表示，对于满足 zi≤z≤zi+1的z值，都量化为整数qi。qi称为像 素的灰度值，z与qi的差称为量化误差。
19
第二章 数字图像处理基础
量化过程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Zi＋ 1 Zi
Zi－ 1
qi＋ 1 qi－ 1
连续 灰度值 灰度 标度
量 化 值 (整 数 值 ) 灰度 量化
(a)
…
…
2 55 2 54
1 28 1 27
1 0
量化为8 bit
(b)
20
第二章 数字图像处理基础
量化级数
每个像素量化后的灰度二进制位数为Q，一般Q总是 取为2的整数幂，即Q=2k。
31
第二章 数字图像处理基础 基本相同的一幅Corel Draw矢量图漫画。同样是要修改女
孩的腰部。很简单，选择修改工具，如图2拖拉一下腰部曲线 的节点就可以把腰部调细了，如图3。不满意，再调整一下即 可(这种调整修改不会影响到其他图形对象，可以随意修改)。
【精选】华中科技大学数字图象处理课件1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
计划学时
1-2 学时
数字图象处理－第1章 2
2019/4/18
§1.1 从图象到图象工程
图象和数字图象
图象：
用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获 得的，可以直接或间接作用于人眼并进而产生视知觉 的实体 图象（广义/抽象）⊃ 图像（狭义/具体）
图象和信息：
人类从外界（客观世界）获得的信息约有75%来自 视觉系统
近程和远程图象通信
(1) 近程：不同设备间交换数据 (2) 远程：异地图象系统间交换数据
数据量大，通道窄 ==> 图象处理
数字图象处理－第1章 30
2019/4/18
§1.2 图象处理与分析系统
图象处理与分析
对图象进行压缩编码以减少对其所需存储空间或传输时间、传输
通路的要求
对图象进行各种加工以改善图象的视觉效果并为自动识别打基础 对图象中感兴趣目标进行检测、提取以测量其参数和描述其性质， 在此基础上对目标进行识别、分类，建立符号表达
图像识别
图像中不同对象的分类和描述
2019/4/18
数字图象处理－第1章
18
§1.1 从图象到图象工程
图象工程与其他学科：
图形学：
原指用图形、图表、绘图等形式表达数据信息的科学，而计算 机图形学研究的就是如何利用计算机技术来产生这些形式
试图把图象分解成可用符号较抽象地描述的类别
图象模式识别：
遥感测绘：巡航导弹制导，无人驾驶飞机飞行，精确制导， 矿藏勘探，资源探测，气象预报，自然灾害监测；
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椭圆：红色 上部：兰色 下部：绿色 中部：几何体
红色椭圆是太阳 上部兰色是天空 下部绿色是草地 中部几何体是建筑
结论：清晨的郊外
2021/2/6
数字图象处理－第1章
13
§1.1 从图象到图象工程
图像处理的方法
图像的数字化
如何由一幅模拟图像 获取一幅满足需求的 数字图像，使图像便 于计算机处理、分析
磁盘，磁光盘
不经常使用的数据库（档案库）存储器
磁带，光盘，光盘塔
2021/2/6
数字图象处理－第1章
24
§1.2 图象处理与分析系统
图象存储格式
矢量格式
用线段或线段的组合体来表示图象
光栅格式
用许多图象点的集合来表示图象
常见格式
BMP格式，GIF格式，TIFF格式，JPEG 格式
图象表示：f (x，y，λ，t)
x ， y：2-D空间中坐标点的位置 λ ：光线的波长 t ：时间
如果只考虑光的能量，不考虑波长，视觉上就是黑白深浅的区别
图像表示为 f (x，y，t) 如果是静态图像，不考虑时间因素，图像表示为 f (x，y)
2-D数组
2021/2/6
数字图象处理－第1章
2021/2/6
数字图象处理－第1章
8
§1.1 从图象到图象工程
图象技术应用领域示例
视频通信：可视电话，电视会议，按需电视，远程教育；
文字档案：文字识别，过期档案复原，邮件分捡，支票，签 名辫伪，办公自动化；
生物医学：红白学球计数，染色体分析、X光、CT、MRI、 PET图象分析，医学手术模拟规划，远程医疗；
[提示] 注意三个符号各自的意义。 [答案] (A)；(B)；(D)
2021/2/6
数字图象处理－第1章
6
§1.1 从图象到图象工程
复习
[题面] 数字图象 f (x, y)中的 f ：
(A) 可对应X光的强度；
(B) 可表示XY空间中一个坐标点的位置；
(C) 可对应场景中物体的辐射度； (D) 可以表示照片的亮度。
在此基础上对目标进行识别、分类，建立符号表达
2021/2/6
数字图象处理－第1章
31
§1.4 授课安排
课程目标
介绍数字图像处理基本概念、理论和方法 要求初步掌握图像处理和分析的基本算法
能将所学知识综合应用于对图像信息的检测、分析、处 理和控制等图象工程之中。
使用教材
《数字图象处理》（第二版） 【美】冈萨雷斯，电子工 业出版社2007.8
适用于静止的灰度或彩色图象 JPEG文件交换格式
JFIF （file interchange format）
一种使用灰度表示或者使用Y，Cb，Cr分量彩色表示的
JPEG图象
2021/2/6
数字图象处理－第1章
29
§1.2 图象处理与分析系统
图象通信
图象通信可使不同系统共享图象数据资源 近程和远程图象通信
计划学时
讲课36 + 课程设计
先修课程
数字信号处理，信号与系统，线性代数，C语言
2021/2/6
数字图象处理－第1章
32
§1.4 授课安排
课程实施
讲授注重理论与实用结合，多媒体演示处理过程； 上机实践环节，编程实现基本算法，掌握基本的处理
技能； 课后的作业练习，加深对算法理论模型的理解。
精品
华中科技大学数字图象处理课件1
本章基本要求
基本要求
掌握图象处理与分析技术与图象工程的基本概 念
了解图象处理技术的应用，培养对本课程的感 性认识
了解本学科的研究发展趋势，增强对本课程的 学习兴趣
了解课程安排，做好学习准备。
计划学时 1-2 学时
2021/2/6
数字图象处理－第1章
2
§1.1 从图象到图象工程
图象采集
图象采集装置
为采集数字图象，需要两种装置（器件）：
对某个电磁能量谱波段（如X射线、紫外线、可见光、红外线 等）敏感的物理器件，它能产生与所接受到的电磁能量成正比 的（模拟）电信号；
数字化器，它能将上述（模拟）电信号转化为数字（离散）的 形式。
图象采集设备
电荷偶合器件CCD (Charge-Coupled Device)利用电荷存 储传送和读出方式工作
图象模式识别：
试图把图象分解成可用符号较抽象地描述的类别
计算机视觉：
主要强调用计算机实现人的视觉功能，目前的研究内容主要与 图象理解相结合
2021/2/6
数字图象处理－第1章
19
§1.2 图象处理与分析系统
系统的一般框图
2021/2/6
数字图象处理－第1章
20
§1.2 图象处理与分析系统
17
§1.1 从图象到图象工程
纹理分析
空间规律性的分析
图像识别
图像中不同对象的分类和描述
2021/2/6
数字图象处理－第1章
18
§1.1 从图象到图象工程
图象工程与其他学科：
图形学：
原指用图形、图表、绘图等形式表达数据信息的科学，而计算 机图形学研究的就是如何利用计算机技术来产生这些形式
图象存储
数据量度单位
比特（bit），字节（byte = 8 bit） 千字节（ K byte） 兆（10 6）字节（M byte） 吉（10 9）字节（G byte） 太（10 12）字节（T byte）
图象存储器
处理和分析过程中使用的快速存储器
计算机内存，帧缓存
较快重新调用的在线或联机存储器
彩色电视信号
f Rk(x，y)， f Gk(x，y) ，f Bk(x，y)， k=1，2，…
2021/2/6
数字图象处理－第1章
5
§1.1 从图象到图象工程
复习
[题面] 可以用 f (x, y)来表示：
(A) 一幅2-D数字图象； (B) 一个在3-D空间中的客观景物的投影；
(C) 2-D空间XY中一个坐标点的位置； (D) 在坐标点(x, y)的某种性质F的数值。
固态阵：由感光基元构成。 感光基元产生正比于光强的电压 摄像机空间分辨率取决于基元排列
数字化器：摄像机幅度分辨率取决于量化级数
2021/2/6
数字图象处理－第1章
21
§1.2 图象处理与分析系统
图象显示
图象处理的结果多是供观察的
图象数据 ⇒ 亮度模式显示
显示设备
LCD液晶显示 PDP等离子显示 阴极射线管（CRT) 打印设备 转换到幻灯片、照片或透明胶片上
§1.2 图象处理与分析系统
TIF格式（Tagged Image Format File）
独立于操作系统和文件系统 文件可分4类：
二值图象 灰度图象 调色板彩色图 全彩色图象
2021/2/6
数字图象处理－第1章
28
§1.2 图象处理与分析系统
JPEG格式（Joint Photographic Expert Group）
图象加工技术
例如：图象的采集、获取、编码、存储和传输，合成和产生， 显示和输出，变换、增强、恢复和重建，分割，目标的检测、 表达和描述，特征的提取和测量，序列图象的校正，3-D景 物的重建复原，图象数据库的建立、索引和抽取，图象的分 类、表示和识别，图象模型的建立和匹配，图象和场景的解 释和理解，……
2021/2/6
数字图象处理－第1章
25
§1.2 图象处理与分析系统
BMP格式（BitMaP）：位图
① 位图文件头（也称表头） ② 位图信息（常称调色板）
1:单色，4:16色，8:256色，24:真彩色
③ 位图阵列（即图象数据）
R:8bit， G:8bit， B:8bit
2021/2/6
4
§1.1 从图象到图象工程
对于静态的彩色图像
如果用红绿蓝三基色表示，图像是一个3个2-D数组
f R(x，y)， f G(x，y) ，f B(x，y)
如果是多光谱图像，图像是一个n个2-D数组
对于动态的连续图像，可以是一个时间序列
黑白电视信号
f 1(x，y)， f 2(x，y) ，…，f k(x，y)
交通管理：太空探测、航天飞行、公路交通管理。
2021/2/6
数字图象处理－第1章
9
§1.1 从图象到图象工程
图象工程
不同层次图象技术的有机结合及应用
图象工程三层次：
图象处理（图象 ——> 图象） 图象分析（图象 ——> 数据） 图象理解（图象 ——> 解释）
2021/2/6
数字图象处理－第1章
半调输出
象素灰度 ⇔ 打印点尺寸
2021/2/6
数字图象处理－第1章
22
§1.2 图象处理与分析系统
半调输出举例
2 × 2 ⇒ 5种灰度
3 × 3 ⇒ 10种灰度
抖动（dithering）技术， 用随机变化掩盖虚假轮廓
2021/2/6
数字图象处理－第1章
23
§1.2 图象处理与分析系统
遥感测绘：巡航导弹制导，无人驾驶飞机飞行，精确制导， 矿藏勘探，资源探测，气象预报，自然灾害监测；
工业生产：工业检测，工业探伤，自动生产流水线监控，移 动机器人，无损探测，金相分析，印刷板质量检验，精细印 刷品缺陷检测；
军事公安：雷达图象分析、巡航导弹路径规划 / 制导，罪犯 脸形合成、识别，指纹、印章的鉴定识别；
数字图象处理－第1章
26
§1.2 图象处理与分析系统
GIF格式（Graphics Interchange Format ）
8位文件格式，最多只能存储256色图象 图象数据均为压缩过的（LZW算法） 一个GIF文件中可以存放多幅图象，以实现网页上