数字图像处理[2].

第一章导论

1，图像是对客观对象的一种相似性、生动性的描述或写真。

2，图像根据人眼的视觉特征可将图像分为可见图像和不可见图像。按波段数图像可分为单波段、多波段和超波段图像。按图像空间坐标和亮度的连续性可分为模拟图像和数据图像。

3，图像处理可分为模拟图像处理和数据图像处理。利用光学、照相方法对模拟图像的处理称为模拟图像处理。所谓数字图像处理，即使利用计算机对数字图像进行系列操作，从而获得某种预期的结果的技术。数字图像处理离不开计算机，因此又称计算机图像处理。

4，数字图像处理可分为三个层次：狭义图像处理、图像分析和图像理解。狭义图像处理是对输入图像进行某种变换得到输出图像，是一种图像到图像的过程。图像分析主要是对图像中感兴趣的目标进行检查和测量，从而建立对图像目标的描述。图像分是一个从图像到数值或符号的过程。图像理解则是在图像分析的基础上，基于人工智能和认识理论，研究图像中各目标的性质和它们之间的相互联系，对图像内容的含义加以理解以及对原来客观场景加以解译，从而指导和规划行动。狭义图像处理、图像分析和图像理解是相互联系有相互区别的。狭义图像处理是底层操作，它主要在图像像素级上进行处理，处理的数据量非常大；图像分析则进入了中层，经分割和特征提取，把原来以像素构成的图像转变成比较简洁的非图像形式的描述；图像理解是高层操作，它是对描述中抽象出来的符号进行推理，其处理过程和方法与人类的思维推理有许多类似之处。

5，数字图像处理系统包括采集，显示，存储，通信，处理和分析五个模块。所用设备包括两个部件：（1）对某一电磁波普段敏感的物理器件（2）模/数转换部件。目前图像采集设备有：照相机，数字摄像机，扫描仪。

6，图像显示有两种：（1）软拷贝形式（2）硬拷贝形式

7，图像通信可借助综合业务网、计算机局域网和普通电话网等实现。

8，数据通信处理系统所用计算机向两个方向发展：一个方向是以微机或工作站为主，配以图像卡和外设构成微型图像处理系统。其优点是系统成本低，设备紧凑，灵活，实用，便于推广。另一个方向是大型机方向发展，具有并行处理功能，以解决数据量大、实时性与处理能力之间的矛盾。

9，图像处理软件系统可分为系统程序管理、图像数据管理和图像处理三部分。

10，数字图像处理的特点：精度高，再现性好，通用性、灵活性高，

第二章数字图像处理的基本概念

1，视觉范围是指人眼所能感觉到的亮度范围。

2，人眼的分辨力是指人眼在一定距离上能区分开相邻两点的能力，可以用能区分开的最小视角θ之倒数来描述。人眼的分辨力与环境照度，被观察对象的相对对比度有关。

3，图像对比度是图像中的最大亮度Bmax与最小亮度Bmin 之比：C1=Bmax/Bmin,它表示图像最大亮点对最小亮度的倍数。

4，相对对比度是图像中最大亮度Bmax与最小亮度Bmin 之差同Bmin 之比：Cr=(Bmax-Bmin)/Bmin

5，消色物体和有色物体。（1）消色物体只黑、白、灰色物体，它对照明光线具有非选择性吸收的特性，即光线照射到消色物体上时，被吸收的各种波长的入射光是等量的；被反射或透射的光线，其光谱成分也与入射光的光谱成分相同。当白光照射到消色物体上时，反射率在75%以上，即呈白色；反光率在10%以下，即呈黑色；反光率介于两者之间，就呈深浅不同的灰色。（2）有色物体的色有色物体对照明光线具有选择性吸收的特性，即光线照射到有色物体上时，入射光各种波长的色光是不等量的被吸收，有的被吸收的多，有的被吸收的少。白光照射到有色物体上，其反射或透射的光线与入射光线相比，不仅亮度有所减弱，光谱成分也改变了不少，因而呈现出各种不同的颜色。（3）光源的光谱成分对物体颜色的影响当有色光照射到消色物体时物体反射光的颜色与入射光的颜色相同。两种以上有色光同时照射到消色物体上时，物体颜色呈加色法效应。当有色光照射到有色物体上时，物体的颜色呈减色法效应。

6，图像数字化是将一幅画面转化成计算机能处理的形式——数字图像的过程

7，采样是将空间上连续的图像变换成离散点的操作。

8，量化是将像素灰度转换成离散的整数值的过程。一幅数字图像中不同灰度值的个数称为灰度级数，用G表示。若一幅数字图像的量化灰度等级数G=256=2（8）级，则像素灰度取值范围一般是0~255的整数，由于用8bit就能表示灰度图像像素的灰度值，因此常称8bit量化。一般数字图像灰度级数G位2的整数幂，即G=2（g）。

9，灰度图像是指每个像素由一个量化的灰度来描述的图像，通常取0为白色，1为黑色。这样的图像称二值图像。

10. 彩色图像是指每个像素由红、绿、蓝（分别用R、G、B表示）三原色构成的图像。

11，采样的间隔越大，所得图像像素数越小，图像空间分辨率低，质量差，严重时出现像素呈块状的国际棋盘效应；采样间隔越小，所得图像的像素数越多，图像空间分辨率高，质量好，但数据量大。

12. 数字化器的组成：采样孔，图像扫描机构，光传感器，量化器和输出存储体五个组成部分。数字化设备有扫描仪，数码相机，数码摄像机

13，灰度直方图是反映一幅图像中各灰度级与各灰度级像素出现的频率之间的关系。它是图像的重要特征之一，反映了图像灰度分别的图像情况。直方图的计算式为Vi=Ni/N.

14. 直方图的性质：（1）灰度直方图只能反映图像的灰度分布情况，而不能反映图像像素的位置。（2）一幅图像对应唯一的灰度直方图，反之不成立。

15. 直方图的应用：（1）用于判断图像量化是否恰当。（2）用于确定图像二值化的阈值

16，图像文件格式：BMP PCX GIF TIFF JPG JPGE

17. 图像的特征类别：1）自然特征：光谱特性，几何特征，时相特征2）人工特征：直方图特征，灰度边缘特征，线和角点特征，纹理特征，

18. 图像噪声，所谓噪声就是妨碍人眼的视觉器官或系统传感器对所接受的图像信息进行理解或分析的各种因素。

第三章图像变换

1，图像变换的目的在于：1使图像处理问题简化；2有利于图像特征提取3有助于从概念上加强对图像信息的理解。

2，正交变换的特点是在变换域中图像能量主要集中分布在低频率成分上，边缘、线信息反映在高频率成分上。

3. 正交变换必须是可逆的。

4. 二维离散傅里叶变换的若干性质：周期性和共轭对称性，分离性，平移性质，旋转性质，分配率，尺度变换，平均值，离散卷积定理，离散相关定理（主要是前五个）。

第四章图像增强

1.图像增强的目的：1 采用一系列技术改善图像的视觉效果，提高图像的清晰度；2 将图像转换成一种更适合与人或机器进行分析处理的形式。

2. 图像增强的方法：空间域增强和频率域增强。空间域增强时直接对图像像素灰度进行操作；频率域增强是对图像经傅里叶变换后的频谱进行操作，然后经傅里叶逆变换获得所需结果。

3，直方图的修正法：直方图均衡化和直方图规定化两类。

4.为了抑制噪声改善图像质量所进行的出理称为图像平滑或去噪。

5，图像锐化的目的是增强图像的边缘或轮廓。

6. 图像增强主要包括：1消除噪声，改善图像的视觉效果2突出边缘，有利用识别和处理。

7.彩色增强的方法概括起来可分为伪彩色增强和假彩色增强两类。

8. 在色度学中，红、绿、蓝光称为光的三原色。颜色可以用亮度（Intensity），色别（Hue）,饱和度（Satuation）来表示，它们称为颜色的三要素。把彩色的R,G,B变换成明度（I），色度（H）、饱和度(S)称为HIS正变换。而由I,H,S变换成R，G，B称为HIS反变换。

第五章图像复原与重建