图像处理基础教程章毓晋-01
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图像处理Chap 1 Introduction
7
1.1 概念(3) What is Digital Image?
• 数字图像
一幅图像可以定义为
一 个 二 维 函 数 f(x,y) ， 空间坐标(x,y)上的值 f称为该点图像的灰 度。当(x,y)和幅值 f
为离散数值时，称
该图像为数字图像。
8
1.1 概念(3) What is Digital Image Processing?
• 1981年，IBM公司推出个人计算机 • 20世纪80年代，出现了VLSL（very large scale integration） • 现在，已出现了ULSI（ultra large scale integration)
22
1.2 The Origins of Digital Image Processing (5)
Ｘ射线管是带有阴极和阳极的 真空管。阴极加热释放自由电子， 这些电子以很高的速度向阳极流 动，当电子撞击一个原子核时， 能量被释放并形成Ｘ射线辐射。 Ｘ射线的能量由另一边的阳极 电压控制，而Ｘ射线的数量由施 加于阴极灯丝的电源控制。
27
1.3.3 紫外波段成像 Imaging in the Ultraviolet Band
• Security and rights protection
– Encryption(编密码) and watermarking
6
1.1 概念(2) Why Digital?
• “Exactness”
– Perfect reproduction without degradation – Perfect duplication of processing result •
第一台用于图像处理的大型计算机出现在20世纪60年代。
1.1 概念(3) What is Digital Image?
• 数字图像
一幅图像可以定义为
一 个 二 维 函 数 f(x,y) ， 空间坐标(x,y)上的值 f称为该点图像的灰 度。当(x,y)和幅值 f
为离散数值时，称
该图像为数字图像。
8
1.1 概念(3) What is Digital Image Processing?
• 1981年，IBM公司推出个人计算机 • 20世纪80年代，出现了VLSL（very large scale integration） • 现在，已出现了ULSI（ultra large scale integration)
22
1.2 The Origins of Digital Image Processing (5)
Ｘ射线管是带有阴极和阳极的 真空管。阴极加热释放自由电子， 这些电子以很高的速度向阳极流 动，当电子撞击一个原子核时， 能量被释放并形成Ｘ射线辐射。 Ｘ射线的能量由另一边的阳极 电压控制，而Ｘ射线的数量由施 加于阴极灯丝的电源控制。
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1.3.3 紫外波段成像 Imaging in the Ultraviolet Band
• Security and rights protection
– Encryption(编密码) and watermarking
6
1.1 概念(2) Why Digital?
• “Exactness”
– Perfect reproduction without degradation – Perfect duplication of processing result •
第一台用于图像处理的大型计算机出现在20世纪60年代。
IE2IA01PPT课件
第1讲
章毓晋 (TH-EE-IE)
第12页
1.2.2 图象工程概述
中国图象工程综述
（中国图象图形学报, 5月期）
文献统计分类
共统计15种刊物 已进行10年（1996-2005） 涉及到18819篇论文 选取了4032篇论文
第1讲
章毓晋 (TH-EE-IE)
第13页
1.2.2 图象工程概述
图象工程期刊
1.2.1 图象分析定义和研究内容
1.
• • • •
第1讲
图象分析的定义
图象分析的目的是基于从图象或图象序列中 提取的信息构建对场景的描述
图象分析常指利用计算机处理图象以发现图 象中有哪些目标
图象分析考虑如何从多维信号中提取有意义 的测量数据
图象分析对图象和图象中的目标进行量化和 分类
章毓晋 (TH-EE-IE)
第1讲
章毓晋 (TH-EE-IE)
第11页
1.2.2 图象工程概述
主要相关学科：
♦ 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
第1讲
章毓晋 (TH-EE-IE)
第14页
1.2.2 图象工程概述
第1讲
章毓晋 (TH-EE-IE)
第15页
1.2.2 图象工程概述
第1讲
章毓晋 (TH-EE-IE)
第16页
1.2 图象分析概论
1.2.1 1.2.2
图象分析定义和研究内容 图象分析系统
图像工程,图像处理,章毓晋IE1-IP-09
g(s, ) exp j2Rs ds
F ( X ,Y ) f ( x, y) exp j2( xX yY ) dxdy
Q
投影定理：
G( R, ) F ( R cos , R sin )
f (x, y)以 角进行投影的傅里叶变换等于f (x, y)的 傅里叶变换在傅里叶空间(R, )处的值 f (x, y)在与X轴成 角的直线上投影的傅里叶变换 是 f (x, y)的傅里叶变换在朝向角 上的1个截面
Y t S s
解积分方程
g ( s , )
(s , )
f ( x , y )dt
接受器
T
0
X 发射源
（Radon变换）
Q
第9讲
章毓晋 (TH-EE-IE)
第15页
9.1.2 投影重建原理
证明：上两式中的积分均应为有限常数，设分别 为H和G，则有：
T ( y) H h( y )dy dy G
章毓晋 (TH-EE-IE) 第12页
9.1.2 投影重建原理
基本模型
如果测量到的数据具有物体某种感兴趣的物理特 性在空间分布的积分的形式，那么就可以/需要用投影 重建的方法来 Y S 获得物体内部 t s T 的图象（代表 某种物理量在 X 2-D平面上的 0 接受器 发射源 分布）
Q
无损检测
② SPECT（single positron emission CT）
使用在衰减中能产生 射线的放射性离子
第9讲 章毓晋 (TH-EE-IE) 第6页
9.1.1 投影重建方式
2、发射断层成象
PET
P exp( k ( s)ds) f ( s)ds
图像处理和分析技术TIPA-01-Talk
f (x, y)和 I(r, c)
例1.1.1
像素
图像的矩阵表示和矢量表示
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1.1 图像和像素
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1.2 像素间联系
像素邻域 每个像素的由近邻像素组成的邻域 4-邻域（4-neighborhood），记为N4(p) 4个对角近邻像素
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第1章 图像技术基础
1.1 图像和像素 1.2 像素间联系 1.3 图像坐标变换 1.4 图像显示 1.5 采样和量化 1.6 图像存储与格式 1.7 图像技术及分类
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1.1 图像和像素
图像（狭义和广义）
数字图像
和图像理解
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作者联系信息
通信地址：北京清华大学电子工程系（100084）
办公地址：清华大学东主楼，9区307室
办公电话：(010)62781430
传真号码：(010)62770317
电子邮件：
个人主页：
/~zhangyujin/
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1.5 采样和量化
图像数据量
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1.5 采样和量化
图像质量与数据量
例1.5.1 图像空间分辨率变化所产生 的效果
例1.5.2 图像幅度分辨率变化所产生 的效果
第1讲-图像技术基础
பைடு நூலகம்
图像处理的应用
工业生产：无损探伤，石油勘探，生产过程自动化（识 别零件，装配质量检查），工业机器人研制等。
军事：航空及卫星侦察照片的测绘、判读，雷达、 声纳 图像处理，导弹制导，军事仿真，无人驾驶飞行等。
图像处理的应用
通信：图像传真，可视电话，卫星通讯，数字电视等。
公安：指纹识别，印签、伪钞识别，安检，手迹、印记 鉴别分析等。
像素和表示
像素和表示
图像表示/像素表示
*表示图像就需要表示 其各个像素 *表示像素就是通过空 间位置和灰度
2-D数组 f (x, y)
x ， y：2-D空间XY中像素的位置
f：代表图象在(x, y)的性质F 的数值
f，x，y 的值可以是任意实数
性质F : 可对应不同物理量 灰度图象里用灰度表示
像素和表示
b.CMOS传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor )
数字图像处理系统概要
D与CMOS比较
CCD每曝光一次，在快门关闭后进行像素转移处理，将每一行中每一个像素 的电荷信号依序传入“缓冲器”中，由底端的线路引导输出至 CCD 旁的放 大器进行放大，再串联 ADC 输出。 相对地，CMOS 的设计中每个像素旁就直接连着 ADC（放大兼类比数字信 号转换器），讯号直接放大并转换成数字信号 CMOS速度快,CCD耗电量大，噪音对CMOS的影响会较CCD大，不过 CMOS在消噪方面取得不错的发展。
最短距离是沿直线的
像素间距离
距离量度函数
(1) 欧氏（Euclidean）距离
DE ( p, q) [(x s)2 ( y t )2 ] 1/ 2
图像和信息： 人类从外界（客观世界）获得的信息约有 75%来自视觉系统 数字图像处理： 信息化的发展，一方面要求处理对象的数字化，一 方面要求处理时的直观性----数字图像处理
图像处理的应用
工业生产：无损探伤，石油勘探，生产过程自动化（识 别零件，装配质量检查），工业机器人研制等。
军事：航空及卫星侦察照片的测绘、判读，雷达、 声纳 图像处理，导弹制导，军事仿真，无人驾驶飞行等。
图像处理的应用
通信：图像传真，可视电话，卫星通讯，数字电视等。
公安：指纹识别，印签、伪钞识别，安检，手迹、印记 鉴别分析等。
像素和表示
像素和表示
图像表示/像素表示
*表示图像就需要表示 其各个像素 *表示像素就是通过空 间位置和灰度
2-D数组 f (x, y)
x ， y：2-D空间XY中像素的位置
f：代表图象在(x, y)的性质F 的数值
f，x，y 的值可以是任意实数
性质F : 可对应不同物理量 灰度图象里用灰度表示
像素和表示
b.CMOS传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor )
数字图像处理系统概要
D与CMOS比较
CCD每曝光一次，在快门关闭后进行像素转移处理，将每一行中每一个像素 的电荷信号依序传入“缓冲器”中，由底端的线路引导输出至 CCD 旁的放 大器进行放大，再串联 ADC 输出。 相对地，CMOS 的设计中每个像素旁就直接连着 ADC（放大兼类比数字信 号转换器），讯号直接放大并转换成数字信号 CMOS速度快,CCD耗电量大，噪音对CMOS的影响会较CCD大，不过 CMOS在消噪方面取得不错的发展。
最短距离是沿直线的
像素间距离
距离量度函数
(1) 欧氏（Euclidean）距离
DE ( p, q) [(x s)2 ( y t )2 ] 1/ 2
图像和信息： 人类从外界（客观世界）获得的信息约有 75%来自视觉系统 数字图像处理： 信息化的发展，一方面要求处理对象的数字化，一 方面要求处理时的直观性----数字图像处理
数字图像处理第一章课件
第1章
绪论
数字图像处理的应用实例
可见光与红 外波段成像
利用图像处理技术检测产品 (a)电路板 (b)封装的丸剂 (c)瓶子 (d)清洁塑料上的气泡 (e)谷物 (f)眼部种植体图像
第1章
绪论
数字图像处理的应用实例
可见光与红 外波段成像
(a)指纹 (b)纸币 (c)自动读取牌照
第1章
绪论
数字图像处理的应用实例
绪论
第1章
数字图像处理的起源与发展
2. 20世纪60年代早期 第一台执行有意义的图像处理任务的大型计算机 计算机的发展， 空间项目开发 利用计算机改善空间探测器发回的图像工作
绪论
美国航天器传送的 第一张月球照片， “旅行者7号”卫 星1964年7月31日 9点09分（东部白 天时间）在光线影 响月球表面17分钟 时摄取的图像
数字图像处理
信息学院
教学计划
通过本课程的学习，系统地了解数字图像的基本概念、数字 图像形成的原理，掌握数字图像处理的理论基础和技术方法。着 重掌握数字图像的增强、复原、压缩和分割的技术方法，为今后 能够从事有关数字图像处理的研究和技术方法应用等工作掌握必 备的基础知识。
课程性质和任务
先修课程 教材
第1章
绪论
数字图像处理的应用实例
其他图像成像方式 计算机合成
(a)和(b)分 形图像 (c)和(d)从 显示物体的 三维计算机 模型产生的 图像
第1章
数字图像处理的起源与发展
绪论
太空技术：航天技术、空间防御、天文学 生物科学：生物学和医学 刑事/物证：指纹、人脸分析 国防：军事探测 工业应用：产品检测 日常生活应用：照片编辑、影视制作
5. 利用图像处理技术帮助解决机器感知问题
图像处理章毓晋IE1-IP-03
第3讲
章毓晋 (TH-EE-IE)
第3页
3.1.1 象素的邻域
象素的邻域
4-邻域——N4(p)：
r rpr
r
对角邻域——ND(p)：
8-邻域——N8(p)：
srs rpr srs
第3讲
章毓晋 (TH-EE-IE)
s
s
p
s
s
第4页
3.1.2 象素间的邻接，连接和连通
连接和连通
（adjacency, 邻接）vs. (connectivity, 连接) 邻接仅考虑象素间的空间关系 两个象素是否连接：
8-邻域——N8(p)
N8( p) r D8( p,r) 1
第3讲
章毓晋 (TH-EE-IE)
第16页
3.2 基本坐标变换 3.2.1 图象坐标变换 3.2.2 坐标变换讨论
第3讲
章毓晋 (TH-EE-IE)
第17页
3.2.1 图象坐标变换
坐标变换示例：平移变换
X' X X 0
如果 S 中只有1个连通组元，即 S 中所有象素都互相 连通，则称 S 是一个连通集
第3讲
章毓晋 (TH-EE-IE)
第10页
3.1.3 象素间的距离
距离量度函数
{例3.1.1 测度空间}
3个象素p，q，r，坐标(x, y)，(s, t)，(u, v)
(1) (D( p,q) 0 (D( p, q) 0 当且仅当 p q)
范数和距离
f w f (x) w dx 1/ w
Dw
(
p,
q)
x
s
w
y
图像处理和分析教程章毓晋
第12章
12-14
12.3 特色的取阈值技术
借助过渡区选择阈值
实际数字图像中的边界是有宽度的，它本身 也是图像中的一个区域，一个特殊的区域。一方 面它将不同的区域分隔开来，具有边界的特点； 另一方面，它面积不为零，具有区域的特点；可 将这类特殊区域称为过渡区
先计算图像中目标和背景间的过渡区，再进 一步选取分割阈值
图像处理和分析教程
章毓晋
第12章 典型图像分割算法
随着各学科许多新理论和方法的提出， 人们也提出了许多结合一些特定理论、方法和 工具的分割技术
图像分割至今为止尚无通用的自身理 论。所以，每当有新的数学工具或方法提出 来，人们就试着将其用于图像分割，因而提出 了不少特殊的或者说有特色的分割算法
介绍几个具有比较特殊思路的典型方法
（下载更新的讲稿和教程修改表）
第12章
12-23
12.3 特色的取阈值技术
类间最大交叉熵阈值
交叉熵 一种用来度量两个概率分布之间信息量差异 的量，其对称形式称为对称交叉熵
D
P:Q
N i 1
pi
ln
pi qi
N
qi ln
i 1
qi pi
类间最大交叉熵
阈值的选取要使目标与背景应有尽可能大的
差异，可以用交叉熵来度量目标与背景间的差异
第12章
12-13
第12章
12-4
12.1 SUSAN检测算子
SUSAN算子边缘检测
边缘检测
SUSAN算子采用圆形模板来得到各向同性的
响应。将模板内每个像素的灰度值与核的灰度值
进行比较
C
(
x0
,
y0
;
x,
y)
《图像工程第2版上册图像处理》章毓晋
03
图像增强
对பைடு நூலகம்度增强
对比度增强
通过调整像素的灰度级别，提高 图像的对比度，使图像的细节更 加清晰可见。
直方图均衡化
通过拉伸像素强度分布范围，使 图像的对比度得到增强。这种方 法尤其适用于图像整体偏暗的情 况。
自适应直方图均衡
化
基于局部像素强度分布进行对比 度增强的方法，能够更好地处理 局部对比度不足的问题。
01
无损压缩算法能够将图像数据压缩后完全还原回原始数据，不
会产生任何信息损失。
无损压缩的优点
02
由于无损压缩能够完全还原原始数据，因此它适用于需要保留
原始图像数据的场合，如医学影像、法律证据等。
无损压缩的缺点
03
相对于有损压缩，无损压缩的压缩率较低，需要更多的存储空
间和传输时间。
有损压缩
有损压缩定义
THANK YOU
感谢聆听
傅里叶变换广泛应用于图像处理中的 滤波、降噪、特征提取等任务，通过 在频率域对图像进行操作，可以更方 便地处理和提取图像中的信息。
小波变换
小波变换是一种多尺度、多方向的信号处理方法，通过将图 像分解为不同尺度的小波系数，可以更好地表示图像在不同 尺度上的特征。
小波变换在图像处理中广泛应用于图像压缩、去噪、增强等 任务，通过小波变换可以将图像分解为不同尺度和方向的子 图像，从而更好地提取和表示图像中的信息。
直方图均衡化
直方图均衡化是一种常用的图像增强技术，通过拉 伸像素强度分布范围，提高图像的对比度。
直方图均衡化可以有效地改善图像的视觉效果，使 其细节更加清晰可见。
直方图均衡化对于图像处理中的阴影或高光区域特 别有效，能够增强这些区域的对比度。
919588-图像处理和分析技术 (第3版)-TIPA-3-01
分析的结果也可以借助计算机图形学 技术转换为图像形式直观地展示
例1.6.1 显示设备
2014-12-15
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1.6 图像显示
半调输出 在两级灰度输出设备上输出灰度图像
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1.6 图像显示
抖动技术
对原始图像 f (x, y)加一个随机的小噪声以改善 量化过粗图像的显示质量
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1.1 图像和像素
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1.2 像素间联系
像素邻域 每个像素的由近邻像素组成的邻域 4-邻域（4-neighborhood），记为N4(p) 4个对角近邻像素，记为ND(p)
8-邻域：4个4-邻域像素加上4个对角邻域
2014-12-15
有关图像和像素的基本概念 像素邻域和像素间距离的概念 图像采集装置和成像变换 图像离散化中的采样和量化 图像存储器和图像文件格式 图像显示设备和技术 基本的图像坐标变换公式 图像技术的三个层次：图像处理、图像 分析和图像理解
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作者联系信息
通信地址：北京清华大学电子工程系（100084） 办公地址：清华大学，罗姆楼，6层305室 办公电话：(010)62798540 传真号码：(010)62770317 电子邮件： 个人主页：
d(x, y)：–2(6–b)，–2(5–b)，0，2(5–b)，2(6–b)
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1.7 图像坐标变换
例1.6.1 显示设备
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1.6 图像显示
半调输出 在两级灰度输出设备上输出灰度图像
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1.6 图像显示
抖动技术
对原始图像 f (x, y)加一个随机的小噪声以改善 量化过粗图像的显示质量
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1.1 图像和像素
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1.2 像素间联系
像素邻域 每个像素的由近邻像素组成的邻域 4-邻域（4-neighborhood），记为N4(p) 4个对角近邻像素，记为ND(p)
8-邻域：4个4-邻域像素加上4个对角邻域
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有关图像和像素的基本概念 像素邻域和像素间距离的概念 图像采集装置和成像变换 图像离散化中的采样和量化 图像存储器和图像文件格式 图像显示设备和技术 基本的图像坐标变换公式 图像技术的三个层次：图像处理、图像 分析和图像理解
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1.7 图像坐标变换
图像处理和分析教程章毓晋
第12章
12-16
12.3 特色的取阈值技术
借助过渡区选择阈值
剪切变换
把被剪切了的部分设成剪切值，避免了一般 剪切在剪切边缘造成大的反差而产生的不良影响
第12章
高端剪切
L
f high (i,
j)
f
(i,
j)
当 f (i, j) L 当 f (i, j) L
低端剪切
f (i, j) flow (i, j) L
12.3 特色的取阈值技术
多分辨率阈值选取
图像在小波变换后可分解为一系列尺度不同 的分量。图像直方图在小波变换后也可进行多分 辨率分析
首先利用在粗分辨率下的直方图细节信息确 定分割区域的类数，即检测出真正的峰点和谷点
确定类数后，可利用多分辨率的层次结构在 直方图的相邻峰之间确定最优阈值，即对峰点和 谷点进行较精确的定位
第12章
12-9
12.2 主动轮廓模型
设计能量函数
外部能量 将变形模板向感兴趣的特征吸引
Eext (vi ) mEmag (vi ) gEgrad (vi )
图像灰度能量函数为正将轮廓向低灰度区域 移动，为负将轮廓将向高灰度区域移动
图像梯度能量函数将变形轮廓吸向图像中的 边缘
第12章
12-10
图像处理和分析教程
章毓晋
第12章 典型图像分割算法
随着各学科许多新理论和方法的提出， 人们也提出了许多结合一些特定理论、方法和 工具的分割技术
图像分割至今为止尚无通用的自身理 论。所以，每当有新的数学工具或方法提出 来，人们就试着将其用于图像分割，因而提出 了不少特殊的或者说有特色的分割算法
介绍几个具有比较特殊思路的典型方法
当 f (i, j) L 当 f (i, j) L
图像处理和分析教程 章毓晋 第1章
第1章 1-20
1.5 本书内容提要
如何学习使用本书
各章概况
• 第10章介绍进一步的图像编码技术，主要是常用的预测 编码和变换编码技术，也结合概括了静止图像压缩国际标 准和运动图像压缩国际标准的主要内容 • 第11章介绍基本图像分割技术，根据对图像分割技术的 通用分类方法，给出了一些基本的并行边界技术、串行边 界技术、并行区域技术和串行区域技术 • 第12章介绍一些典型图像分割算法，包括用于检测角点 的SUSAN算子、确定目标边界的主动轮廓模型、若干有特 色的取阈值技术和基于区域的分水岭分割算法
第1章 1-21
1.5 本书内容3章介绍目标表达描述，在对目标标记的基础上，分 别讨论了基于边界的表达和基于区域的表达以及基于边界 的描述和基于区域的描述方法 • 第14章介绍特征提取和测量，对区域形状特征及测量， 区域纹理特征及测量和运动检测及测量分别进行了讨论， 还对特征测量的准确度给出了全面的分析 • 第15章介绍数学形态学，对二值形态学基本运算，二值 形态学组合运算和二值形态学实用算法进行了详细的分析 和讨论，还对灰度数学形态学给予了概括
第1章 1-2
第 1章
1.1 图像及应用
绪论
1.2 图像工程概述
1.3 图像表示和显示
1.4 图像存储与格式 1.5 本书内容提要
第1章 1-3
1.1 图像及应用
不同波段的图像
1、宇宙射线图像 2、X射线图像 不同光照图像
3、紫外线图像
4、可见光图像 5、红外线图像 6、无线电波图像 7、交流电波图像
办公电话：(010)62781430 传真号码：(010)62770317 电子邮件：zhang-yj@ 个人主页：/~zhangyujin/
1.5 本书内容提要
如何学习使用本书
各章概况
• 第10章介绍进一步的图像编码技术，主要是常用的预测 编码和变换编码技术，也结合概括了静止图像压缩国际标 准和运动图像压缩国际标准的主要内容 • 第11章介绍基本图像分割技术，根据对图像分割技术的 通用分类方法，给出了一些基本的并行边界技术、串行边 界技术、并行区域技术和串行区域技术 • 第12章介绍一些典型图像分割算法，包括用于检测角点 的SUSAN算子、确定目标边界的主动轮廓模型、若干有特 色的取阈值技术和基于区域的分水岭分割算法
第1章 1-21
1.5 本书内容3章介绍目标表达描述，在对目标标记的基础上，分 别讨论了基于边界的表达和基于区域的表达以及基于边界 的描述和基于区域的描述方法 • 第14章介绍特征提取和测量，对区域形状特征及测量， 区域纹理特征及测量和运动检测及测量分别进行了讨论， 还对特征测量的准确度给出了全面的分析 • 第15章介绍数学形态学，对二值形态学基本运算，二值 形态学组合运算和二值形态学实用算法进行了详细的分析 和讨论，还对灰度数学形态学给予了概括
第1章 1-2
第 1章
1.1 图像及应用
绪论
1.2 图像工程概述
1.3 图像表示和显示
1.4 图像存储与格式 1.5 本书内容提要
第1章 1-3
1.1 图像及应用
不同波段的图像
1、宇宙射线图像 2、X射线图像 不同光照图像
3、紫外线图像
4、可见光图像 5、红外线图像 6、无线电波图像 7、交流电波图像
办公电话：(010)62781430 传真号码：(010)62770317 电子邮件：zhang-yj@ 个人主页：/~zhangyujin/
Lesson_1数字图像处理第一张(高教版)
International Conference on Pattern Recognition (ICPR) International Conference on Image Processing (ICIP) IEEE International Conference on Computer Vision (ICCV) IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR)
Reference Books
Image Processing, Analysis and Machine Vision M. Sonka, V. Hlavac and R. Boyle PWS Publishing, 1999 Digital Picture Processing (I,II) A. Rosenfeld and A.C. Kak Academic Press, 1982
13
Important Academic References Reference Journals
Image and Vision Computing (IVC) International Journal of Computer Vision (IJCV) Machine Vision and Applications (MVA)
Text Book Digital Image Processing 韩雷
hanlei@
图像处理和分析技术
2nd edition
章毓晋 高等教育出版社 , 2008
1
Reference Books
Digital Image Processing 2nd edition R. C. Gonzalez and R. E. Woods Prenticeபைடு நூலகம்Hall , 2002
Reference Books
Image Processing, Analysis and Machine Vision M. Sonka, V. Hlavac and R. Boyle PWS Publishing, 1999 Digital Picture Processing (I,II) A. Rosenfeld and A.C. Kak Academic Press, 1982
13
Important Academic References Reference Journals
Image and Vision Computing (IVC) International Journal of Computer Vision (IJCV) Machine Vision and Applications (MVA)
Text Book Digital Image Processing 韩雷
hanlei@
图像处理和分析技术
2nd edition
章毓晋 高等教育出版社 , 2008
1
Reference Books
Digital Image Processing 2nd edition R. C. Gonzalez and R. E. Woods Prenticeபைடு நூலகம்Hall , 2002
图像处理章毓晋IE1-IP
通过去除冗余信息和空间预测等方法， 实现无损压缩，保留原始图像的所有信
息。
熵编码
利用数据的概率分布特性，实现数据 的无损压缩，常见算法有Huffman编
码和算术编码。
有损压缩
通过去除一些不重要的信息或采用近 似方法，实现有损压缩，减小文件大 小。
变换编码
将图像从空间域转换到频域，然后对 变换系数进行编码，常见算法有DCT 和DWT等。
实例分割是对每个物体实例进行精确 分割的技术，基于机器学习的实例分 割方法通常结合了语义分割和边缘检 测等技术，以实现更精细的物体分割 。
三维重建技术在虚拟现实中的应用
01
02
03
三维重建技术是利用多视角图像 或传感器数据重建三维场景的过 程，在虚拟现实、增强现实等领 域具有广泛的应用。
三维重建技术包括立体视觉、运 动恢复结构（SFM）、多视图立 体几何等算法，通过匹配不同视 角下的图像特征点，恢复出场景 的三维几何结构。
三维重建技术可以用于虚拟现实 中的场景构建和物体建模，提供 更加逼真的虚拟环境，增强用户 的沉浸感和交互体验。
基于人工智能的目标检测技术
目标检测是计算机视觉领域的一个重要任务，旨在识别并定位图像中的目标物体。基于 人工智能的目标检测技术利用深度学习和机器学习方法实现快速、准确的目标检测。
目标检测算法通常包括特征提取、候选区域生成和分类器训练等步骤，其中卷积神经网 络（CNN）在特征提取方面发挥了重要作用。
图像处理章毓晋ie1-ip
目录
• 图像处理概述 • 图像处理的基本技术 • 图像处理的高级技术 • 图像处理中的挑战与未来发展 • 案例分析
01 图像处理概述
图像处理的基本概念
图像
由像素组成的二维矩阵，每个像素具有特定的位置和 灰度或颜色值。
息。
熵编码
利用数据的概率分布特性，实现数据 的无损压缩，常见算法有Huffman编
码和算术编码。
有损压缩
通过去除一些不重要的信息或采用近 似方法，实现有损压缩，减小文件大 小。
变换编码
将图像从空间域转换到频域，然后对 变换系数进行编码，常见算法有DCT 和DWT等。
实例分割是对每个物体实例进行精确 分割的技术，基于机器学习的实例分 割方法通常结合了语义分割和边缘检 测等技术，以实现更精细的物体分割 。
三维重建技术在虚拟现实中的应用
01
02
03
三维重建技术是利用多视角图像 或传感器数据重建三维场景的过 程，在虚拟现实、增强现实等领 域具有广泛的应用。
三维重建技术包括立体视觉、运 动恢复结构（SFM）、多视图立 体几何等算法，通过匹配不同视 角下的图像特征点，恢复出场景 的三维几何结构。
三维重建技术可以用于虚拟现实 中的场景构建和物体建模，提供 更加逼真的虚拟环境，增强用户 的沉浸感和交互体验。
基于人工智能的目标检测技术
目标检测是计算机视觉领域的一个重要任务，旨在识别并定位图像中的目标物体。基于 人工智能的目标检测技术利用深度学习和机器学习方法实现快速、准确的目标检测。
目标检测算法通常包括特征提取、候选区域生成和分类器训练等步骤，其中卷积神经网 络（CNN）在特征提取方面发挥了重要作用。
图像处理章毓晋ie1-ip
目录
• 图像处理概述 • 图像处理的基本技术 • 图像处理的高级技术 • 图像处理中的挑战与未来发展 • 案例分析
01 图像处理概述
图像处理的基本概念
图像
由像素组成的二维矩阵，每个像素具有特定的位置和 灰度或颜色值。
图像工程图像处理章毓晋IE1-I
he(i,N1)
he(i,N1) he(i,0)
he(i,N2)
he(i,1)
he(i,2)
he(i,0)
第8讲
章毓晋 (TH-EE-IE)
第19页
8.2.3 轮换矩阵对角化
对角化H来简化运算
（M = N = 512，H尺寸为262 144 262 144 ）
1、轮换矩阵的对角化
考虑M M的轮换矩阵 H(k w )(k)w (k)
章毓晋 (TH-EE-IE)
第18页
8.2.2 退化模型的计算
块轮换矩阵（每块都轮换标注）
H0
gHfn
H1
HM1
HM1 H0
HM2
H1 fe(0) ne(0)
H2
fe(1)
ne(1)
H0fe(M N1) ne(M N1)
轮换矩阵
he(i,0)
Hi
he(i,1)
0≤x≤A1 A≤x≤M1
he(x)0h(x)
0≤x≤B1 B≤x≤M1
第8讲
M 1
g e (x ) fe (m )h e (x m )
m 0
章毓晋 (TH-EE-IE)
x 0 ,1 , ,M 1
第16页
8.2.2 退化模型的计算
用矩阵形式表示
ge(0) he(0)
gHf
ge(1)
图象退化
图象退化指由场景得到的图象没能完全地反 映场景的真实内容，产生了失真等问题
透镜象差/色差
聚焦不准（失焦，限制了图象锐度）
模糊（限制频谱宽度）
噪声（是一个统计过程）
抖动（机械、电子）
第8讲
章毓晋 (TH-EE-IE)
第一章-绪论-图像处理
25
7．扫描仪分辨率
扫描仪分辨率指的是扫描仪的解析极限， 表示的方法和打印机分辨率相当类似，一般也 以dpi来表示。不过正如前面所指出的那样， 这里的点是指样点，与打印机的输出点是不同 的。扫描仪的分辨率在纵向是由步进马达的精 度来决定的，而横向则是由感光元件的密度来 决定的。
26
一般台式扫描仪的分辨率可以分为两种规 格，第一种是光学分辨率，指的是扫描仪的硬 件所真正扫描到的图像分辨率，目前市场上的 产品级可以达到800—1200dpi以上。第二种则 是输出分辨率，这是通过软件强化以及内插补 点之后所产生的分辨率，大约为光学分辨率的 3—4倍左右。所以当你见到一台分辨率号称 2400dpi的扫描仪时，不要大惊小怪，先要看 清楚这是光学分辨率还是输出分辨率。
1.1 图像及图像处理 1.2 计算机图像处理系统概述 1.3 数字图像处理的的特点及应用
1.1 图像及图像处理
一.图像
1.图像的定义
图像是对客观存在的物体的一种相似性 的生动模仿或描述。是物体的一种不完全、 不精确，但在某种意义上是适当的表示。 用各种观测系统以不同的形式和手段观 测世界而获得的，可以直接或间接作用于人 眼并进而产生视知觉的实体[章毓晋，图象工 程(上册)—图象分析和处理，清华大学出版 社，1999]
32
模拟图象处理简介
人类最早的图象处理是光学的处理，如放大、 缩小、显微等，这些都属于模拟图象的处理。 这种处理从本质看是属于并行处理的范畴，其 最明显的特点是处理速度快。由于其处理过程 采用光学器件如镜头、棱镜等，它的不灵活性 就较为突出，而且一个光学器件从设计到加工 直到成品需很长时间，其加工过程也难以保证 精度。尽管如此，许多军用、宇航的处理仍采 用光学模拟处理。
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第1章 图像处理基础教程 第4页
1.1.1
图像表示和显示
2-D图像既可以用一个2-D数组f(x, y)来表示， 也可用一个2-D矩阵F来表示：
f11 f 21 F = fM 1 f12 f 22 fM 2 f MN f1 N f2 N
M = 2m
N = 2n G = 2k
例1.1.5
第1章
分辨率与存储和处理
图像处理基础教程 第8页
G = 2k
1.2 图像工程
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5
第1章
图像技术和图像工程 图像工程的3个层次 图像工程相关学科和领域 图像工程的技术应用 图像工程文献统计分类
图像处理基础教程 第9页
章毓晋 编著 电子工业出版社，2012
第1 章
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
第1章
绪论
图像基础 图像工程 图像采
1.1 图像基础
图像是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
第1章 图像处理基础教程 第26页
1.6 关于本书
1.6.1 1.6.2 1.6.3 整体框架和各章概述 编写特点 先修基础
第1章
图像处理基础教程
第27页
1.6.1
整体框架和各章概述
第1章是对图像处理的概括介绍 第2章介绍一些有关图像采集的基础知识 第3章介绍图像空域增强的技术 第4章介绍基本的图像变换 第5章介绍图像频域增强的技术 第6章介绍图像恢复技术 第7章介绍图像编码技术内容
也可以化成矢量表达
F = [ f1
fi
第1章
f2 f N ]
1, 2, , N
第5页
T f1i f 2 i f Mi ] i [=
图像处理基础教程
1.1.1
图像表示和显示
对2-D图像的显示：将2-D图像看作在2-D空间 中的一种幅度分布 两幅典型的灰度图像（Lena和Cameraman）
第1章 图像处理基础教程 第28页
1.6.1
整体框架和各章概述
第8章介绍图像分割技术 第 9 章介绍对图像经过分割后所提取出的感兴 趣目标的表达方法和与此密切相关的目标描述方法 第10章介绍各种图像特征提取和测量技术 本书另有一个附录A，介绍图像国际标准 + 部分练习题解答、参考文献和主题名词索引 （包括英文）
图像工程的技术应用
(1)视频通信：可视电话，电视会议，交互式电视点播 (2)文字档案：文字识别，办公自动化，支票，签名辨伪 (3)生物医学：红白血球计数，染色体分析，X射线、CT、 MRI、PET图像分析，医学手术模拟规划，远程医疗 (4)遥感测绘：矿藏勘探，资源探测，气象预报 (5)工业生产：工业检测，工业探伤，自动生产流水线监 控，邮政自动化，移动机器人，无损探测，金相分析 (6)军事公安：军事侦察，无人驾驶飞机飞行，罪犯脸形合 成、识别、查询，指纹、印章的鉴定识别 (7)智能交通：太空探测、航天飞行、公路交通管理，自动 行驶车辆安全操纵
采集设备性能指标
(1)线性响应：输入信号的强度与输出信号的强度 (2)灵敏度：光子个数表示 (3)信噪比： (4)不均匀度：指输入物理信号为常数而输出的数 字形式不为常数的现象 (5)像素形状：一般是正方形 (6)频谱灵敏度：对不同频率的幅射的相对敏感度 (7)快门速度：对应采集拍摄时间 (8)读取速率：
第1章 图像处理基础教程 第25页
1.5.2
图像文件格式
图像数据文件主要使用光栅（也称位图或像素 图）形式，该形式与人对图像的理解一致（一幅图 像是许多图像点的集合） (1)BMP格式 (2)GIF格式 (3)TIFF格式 (4)JPEG格式 不同的系统平台和软件常使用不同的图像文件 格式
第1章 图像处理基础教程 第13页
1.2.5
图像工程文献统计分类
从1996年起，《中国图像图形学报》上连续刊 登了对图像工程文献统计分类的综述文章 表1.2.1给出了对从1995年到2009年共15年期间 发表在国内15种图像工程重要期刊上的图像工程文 献统计分类的概况 (1)选取总数逐年增长表明对图像工程的研究和应 用在我国越来越广泛 (2)文献选取率基本上是单增的 (3)有关图像处理的文献总数量多于其他几类，表 明图像处理在图像工程中占有重要地位
第1章 图像处理基础教程 第17页
1.3.2
固态采集器件
固态阵是目前得到广泛使用的采集器件，由称 为感光基元的离散硅成像元素构成。这样的感光基 元能产生与所接收的输入光强成正比的输出电压 (1)CCD器件 电荷耦合器件（CCD）摄像机是应用最广泛的 图像采集设备之一 (2)CMOS器件 互补金属氧化物半导体（CMOS）传感器 (3)CID器件 电荷注射器件（CID）传感器
1.2.1
图像技术和图像工程
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学科 图像技术在广义上是各种与图像有关的技术的 总称：图像的采集、获取、编码、存储和传输，图 像的合成和产生，图像水印的嵌入和提取，图像的 显示和输出，图像的变换、增强、恢复、修复和投 影重建，图像的分割，目标的检测、跟踪、表达和 描述，目标特征的提取和测量，以及基于它们的判 断决策和行为规划等
第1章 图像处理基础教程 第29页
1.6.2
编写特点
各章基本自成体系，可以根据需要独立学习 大多数章均有一节或多节为选学内容 各章末均给出了一些练习题（包括思考类型的 和计算类型的） 书末给出了对其中少部分题（每章两个，主要 是涉及计算的题）的解答 书后提供了一些精选参考文献的目录 最后还提供了主题/术语索引
第1章 图像处理基础教程 第18页
1.4 图像半调和抖动输出
图像显示对人观察和利用图像处理的结果非常 重要 各种打印机也可看作图像显示设备
1.4.1 1.4.2
半调输出 抖动输出
第1章
图像处理基础教程
第19页
1.4.1
半调输出
将灰度（或彩色）图像转化为二值图像的技术 同时利用了人眼的集成特性 (1) 幅度调制 通过调整输出黑点的尺寸来显示不同灰度 (2) 频率调制 通过调整输出黑点在空间的分布（点间的间隔 或一定区域内点出现的频率）来显示不同灰度 结合AM半调技术和FM半调技术
作 者 联 系 信 息
通信地址：北京清华大学电子工程系 邮政编码：100084 办公地址：清华大学，罗姆楼，6层305室 办公电话：(010) 62798540 传真号码：(010) 62770317 电子邮件：zhang-yj@ 个人主页：/~zhangyujin/
1.1.1 1.1.2
图像表示和显示 空间分辨率和幅度分辨率
第1章
图像处理基础教程
第3页
1.1.1
图像表示和显示
一幅图像可以用一个2-D数组f(x, y)来表示 性质F的含义常取决于图像的类别 灰度图像中f表示灰度值 文本图像常为二值图像 彩色图像在每一个图像点同时具有红、绿、蓝 3个值，可记为[fr(x, y), fg(x, y), fb(x, y)] 例1.1.1一般的图像表达函数 图像中每个基本单元叫做图像元素，简称像素
第1章
图像处理基础教程
第6页
1.1.1
图像表示和显示
对2-D图像的显示：将2-D图像看作在2-D空间 中的一种幅度分布 对同一个二值图像矩阵的3种不同的可视表达 方式
第1章
图像处理基础教程
第7页
1.1.2
空间分辨率和幅度分辨率
一幅图像必须要在空间和灰度上都离散化后才 能被计算机处理 采样：空间坐标的离散化称为空间采样，它确定了 图像的空间分辨率 量化：灰度值的离散化称为灰度量化，它确定了图 像的幅度分辨率 存储一幅图像所需的数据量
第1章 图像处理基础教程 第20页
1.4.1
半调输出
建立一套模板，每个模板对应一个输出单元 让每个模板输出不同的灰度
这个单元需要4个比特，可以输出5种灰度 半调输出在使用相同的存储单元时，其输出级 数减少，输出尺寸增加
第1章 图像处理基础教程 第21页
1.4.2
抖动输出
半调输出技术通过牺牲图像的空间点数而增加 图像的灰度级数 当一幅图像的灰度级比较少（量化比较粗） 时，图像的质量会比较差（例如出现虚假轮廓现 象） 抖动技术通过调节或变动图像的幅度值来改善 量化过粗图像的显示质量 抖动可通过对原始图像f(x, y)加一个随机的小噪 声d(x, y)来实现
第1章 图像处理基础教程 第22页
1.4.2
例1.4.2
抖动输出
抖动实例
第1章
图像处理基础教程
第23页
1.5 图像存储
图像存储需要使用图像存储器，并以一定的格 式存储
1.5.1 1.5.2
图像存储器 图像文件格式
第1章
图像处理基础教程
第24页
1.5.1
图像存储器
存储图像需要大量的空间。在计算机中，图像 数据最小的量度单位是比特 （ b ），其上有字节 （B，1B = 8b）、千字节（KB）、兆（10 6）字节 （M B）、吉（10 9）字节（GB）、太（10 12）字 节（TB）等 (1)处理过程中使用的快速存储器 (2)用于比较快地重新调用的在线或联机存储 器 (3)不经常使用的数据库（档案库）存储器
第1章 图像处理基础教程 第30页
1.6.3
先修基础
内容基本属于信息学科专业基础范围 (1)数学：线性代数和矩阵理论，统计 学、概率论和随机建模 (2)计算机科学：计算机软件技术，计 算机结构体系，计算机编程方法 (3)电子学：采集图像的照相机和采集 视频的摄像机都是电子器件
第1章 图像处理基础教程 第31页
第1章 图像处理基础教程 第10页
1.1.1
图像表示和显示
2-D图像既可以用一个2-D数组f(x, y)来表示， 也可用一个2-D矩阵F来表示：
f11 f 21 F = fM 1 f12 f 22 fM 2 f MN f1 N f2 N
M = 2m
N = 2n G = 2k
例1.1.5
第1章
分辨率与存储和处理
图像处理基础教程 第8页
G = 2k
1.2 图像工程
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5
第1章
图像技术和图像工程 图像工程的3个层次 图像工程相关学科和领域 图像工程的技术应用 图像工程文献统计分类
图像处理基础教程 第9页
章毓晋 编著 电子工业出版社，2012
第1 章
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
第1章
绪论
图像基础 图像工程 图像采
1.1 图像基础
图像是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
第1章 图像处理基础教程 第26页
1.6 关于本书
1.6.1 1.6.2 1.6.3 整体框架和各章概述 编写特点 先修基础
第1章
图像处理基础教程
第27页
1.6.1
整体框架和各章概述
第1章是对图像处理的概括介绍 第2章介绍一些有关图像采集的基础知识 第3章介绍图像空域增强的技术 第4章介绍基本的图像变换 第5章介绍图像频域增强的技术 第6章介绍图像恢复技术 第7章介绍图像编码技术内容
也可以化成矢量表达
F = [ f1
fi
第1章
f2 f N ]
1, 2, , N
第5页
T f1i f 2 i f Mi ] i [=
图像处理基础教程
1.1.1
图像表示和显示
对2-D图像的显示：将2-D图像看作在2-D空间 中的一种幅度分布 两幅典型的灰度图像（Lena和Cameraman）
第1章 图像处理基础教程 第28页
1.6.1
整体框架和各章概述
第8章介绍图像分割技术 第 9 章介绍对图像经过分割后所提取出的感兴 趣目标的表达方法和与此密切相关的目标描述方法 第10章介绍各种图像特征提取和测量技术 本书另有一个附录A，介绍图像国际标准 + 部分练习题解答、参考文献和主题名词索引 （包括英文）
图像工程的技术应用
(1)视频通信：可视电话，电视会议，交互式电视点播 (2)文字档案：文字识别，办公自动化，支票，签名辨伪 (3)生物医学：红白血球计数，染色体分析，X射线、CT、 MRI、PET图像分析，医学手术模拟规划，远程医疗 (4)遥感测绘：矿藏勘探，资源探测，气象预报 (5)工业生产：工业检测，工业探伤，自动生产流水线监 控，邮政自动化，移动机器人，无损探测，金相分析 (6)军事公安：军事侦察，无人驾驶飞机飞行，罪犯脸形合 成、识别、查询，指纹、印章的鉴定识别 (7)智能交通：太空探测、航天飞行、公路交通管理，自动 行驶车辆安全操纵
采集设备性能指标
(1)线性响应：输入信号的强度与输出信号的强度 (2)灵敏度：光子个数表示 (3)信噪比： (4)不均匀度：指输入物理信号为常数而输出的数 字形式不为常数的现象 (5)像素形状：一般是正方形 (6)频谱灵敏度：对不同频率的幅射的相对敏感度 (7)快门速度：对应采集拍摄时间 (8)读取速率：
第1章 图像处理基础教程 第25页
1.5.2
图像文件格式
图像数据文件主要使用光栅（也称位图或像素 图）形式，该形式与人对图像的理解一致（一幅图 像是许多图像点的集合） (1)BMP格式 (2)GIF格式 (3)TIFF格式 (4)JPEG格式 不同的系统平台和软件常使用不同的图像文件 格式
第1章 图像处理基础教程 第13页
1.2.5
图像工程文献统计分类
从1996年起，《中国图像图形学报》上连续刊 登了对图像工程文献统计分类的综述文章 表1.2.1给出了对从1995年到2009年共15年期间 发表在国内15种图像工程重要期刊上的图像工程文 献统计分类的概况 (1)选取总数逐年增长表明对图像工程的研究和应 用在我国越来越广泛 (2)文献选取率基本上是单增的 (3)有关图像处理的文献总数量多于其他几类，表 明图像处理在图像工程中占有重要地位
第1章 图像处理基础教程 第17页
1.3.2
固态采集器件
固态阵是目前得到广泛使用的采集器件，由称 为感光基元的离散硅成像元素构成。这样的感光基 元能产生与所接收的输入光强成正比的输出电压 (1)CCD器件 电荷耦合器件（CCD）摄像机是应用最广泛的 图像采集设备之一 (2)CMOS器件 互补金属氧化物半导体（CMOS）传感器 (3)CID器件 电荷注射器件（CID）传感器
1.2.1
图像技术和图像工程
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学科 图像技术在广义上是各种与图像有关的技术的 总称：图像的采集、获取、编码、存储和传输，图 像的合成和产生，图像水印的嵌入和提取，图像的 显示和输出，图像的变换、增强、恢复、修复和投 影重建，图像的分割，目标的检测、跟踪、表达和 描述，目标特征的提取和测量，以及基于它们的判 断决策和行为规划等
第1章 图像处理基础教程 第29页
1.6.2
编写特点
各章基本自成体系，可以根据需要独立学习 大多数章均有一节或多节为选学内容 各章末均给出了一些练习题（包括思考类型的 和计算类型的） 书末给出了对其中少部分题（每章两个，主要 是涉及计算的题）的解答 书后提供了一些精选参考文献的目录 最后还提供了主题/术语索引
第1章 图像处理基础教程 第18页
1.4 图像半调和抖动输出
图像显示对人观察和利用图像处理的结果非常 重要 各种打印机也可看作图像显示设备
1.4.1 1.4.2
半调输出 抖动输出
第1章
图像处理基础教程
第19页
1.4.1
半调输出
将灰度（或彩色）图像转化为二值图像的技术 同时利用了人眼的集成特性 (1) 幅度调制 通过调整输出黑点的尺寸来显示不同灰度 (2) 频率调制 通过调整输出黑点在空间的分布（点间的间隔 或一定区域内点出现的频率）来显示不同灰度 结合AM半调技术和FM半调技术
作 者 联 系 信 息
通信地址：北京清华大学电子工程系 邮政编码：100084 办公地址：清华大学，罗姆楼，6层305室 办公电话：(010) 62798540 传真号码：(010) 62770317 电子邮件：zhang-yj@ 个人主页：/~zhangyujin/
1.1.1 1.1.2
图像表示和显示 空间分辨率和幅度分辨率
第1章
图像处理基础教程
第3页
1.1.1
图像表示和显示
一幅图像可以用一个2-D数组f(x, y)来表示 性质F的含义常取决于图像的类别 灰度图像中f表示灰度值 文本图像常为二值图像 彩色图像在每一个图像点同时具有红、绿、蓝 3个值，可记为[fr(x, y), fg(x, y), fb(x, y)] 例1.1.1一般的图像表达函数 图像中每个基本单元叫做图像元素，简称像素
第1章
图像处理基础教程
第6页
1.1.1
图像表示和显示
对2-D图像的显示：将2-D图像看作在2-D空间 中的一种幅度分布 对同一个二值图像矩阵的3种不同的可视表达 方式
第1章
图像处理基础教程
第7页
1.1.2
空间分辨率和幅度分辨率
一幅图像必须要在空间和灰度上都离散化后才 能被计算机处理 采样：空间坐标的离散化称为空间采样，它确定了 图像的空间分辨率 量化：灰度值的离散化称为灰度量化，它确定了图 像的幅度分辨率 存储一幅图像所需的数据量
第1章 图像处理基础教程 第20页
1.4.1
半调输出
建立一套模板，每个模板对应一个输出单元 让每个模板输出不同的灰度
这个单元需要4个比特，可以输出5种灰度 半调输出在使用相同的存储单元时，其输出级 数减少，输出尺寸增加
第1章 图像处理基础教程 第21页
1.4.2
抖动输出
半调输出技术通过牺牲图像的空间点数而增加 图像的灰度级数 当一幅图像的灰度级比较少（量化比较粗） 时，图像的质量会比较差（例如出现虚假轮廓现 象） 抖动技术通过调节或变动图像的幅度值来改善 量化过粗图像的显示质量 抖动可通过对原始图像f(x, y)加一个随机的小噪 声d(x, y)来实现
第1章 图像处理基础教程 第22页
1.4.2
例1.4.2
抖动输出
抖动实例
第1章
图像处理基础教程
第23页
1.5 图像存储
图像存储需要使用图像存储器，并以一定的格 式存储
1.5.1 1.5.2
图像存储器 图像文件格式
第1章
图像处理基础教程
第24页
1.5.1
图像存储器
存储图像需要大量的空间。在计算机中，图像 数据最小的量度单位是比特 （ b ），其上有字节 （B，1B = 8b）、千字节（KB）、兆（10 6）字节 （M B）、吉（10 9）字节（GB）、太（10 12）字 节（TB）等 (1)处理过程中使用的快速存储器 (2)用于比较快地重新调用的在线或联机存储 器 (3)不经常使用的数据库（档案库）存储器
第1章 图像处理基础教程 第30页
1.6.3
先修基础
内容基本属于信息学科专业基础范围 (1)数学：线性代数和矩阵理论，统计 学、概率论和随机建模 (2)计算机科学：计算机软件技术，计 算机结构体系，计算机编程方法 (3)电子学：采集图像的照相机和采集 视频的摄像机都是电子器件
第1章 图像处理基础教程 第31页
第1章 图像处理基础教程 第10页