数字图像处理概论

第一章 概 论
• 前修课程
《高等数学》（必修） 《线性代数》（必修） Matlab （必修） 《数据结构》 （选修） 《数字信号处理》（可选）
第一章 概 论
教学方式
• 教 师：以课堂讲授为主（幻灯片，音频素材） • 学 生：以实验和书本理论并重
• 教科书：Kenneth.R.Castleman著 朱志刚等翻译 《数
字图像处理》 电子工业出版社 1998.9
• 参考书： Rafael C.Gonzalez 阮秋琦等译 数字图象处
理（第二版）电子工业出版社 2003年
• 辅助教学工具：MATLAB、Photoshop等
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考核方式
• 1. 期末大作业 60%； • 2. 平时上课和作业 40%
第一章 概 论
第一章 概 论 在日常生活中，图像处理已经得到广泛应用。例如， 电脑 人像艺术，电视中的特殊效果，自动售货机钞票的识别， 邮政 编码的自动识别和利用指纹、虹膜、面部等特征的身份识别等。 在医学领域，很早以前就采用X射线透视、显微镜照片等来诊断
疾病。现在，计算机图像处理已成为疾病诊断的重要手段，用一
第一章 概 论
在计算机中，图像被分割成图 1-1所示的像素（ Pixel ），各
像素的灰度值用整数表示。一幅M×N个像素的数字图像，其像 素灰度值可以用M行、N列的矩阵G表示：
g11 g12 g1N g g g 21 22 2N G g M 1 g M 2 g MN
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数字图像处理
吴庆阳
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教学内容
• 图像处理是计算机科学与技术的一门专业课，主要讲 授图像处理的数字处理技术，包括处理、分析与变换 的基本理论、方法和技术。分为三个部分：
– 第一部分讲述数字图像的基本知识和图像线性变换； – 第二部分讲述数字图像处理的基本理论与技术：包括图 像的抽样量化、图像增强、图像恢复和图像的编码压缩 等； – 第三部分讲述图像分析的基本理论与技术：包括图像分 割、分类分析、投影重建与图像识别等。
等均属模拟图像，要将模拟图像数字化后生成数字图像，需要利用数字化设备。
目前，将模拟图像数字化的主要设备是扫描仪，将视频画面数字化的设备有图 像采集卡。当然，也可以利用数码照相机直接拍摄以数字格式存放的数字图像。
模拟图像经扫描仪进行数字化或由数码照相机拍摄的自然景物图像，在计算机
中均是以数字格式存储的。既然是数字， 计算机当然可以方便地进行各种处 理，以达到视觉效果和特殊效果。
数字化
图1-1 数字图像
第一章 概 论 2. 数字图像处理 1） 所谓数字图像处理就是利用计算机对图像信息进行加工以满足人 的视觉心理或者应用需求的行为。具体来说就是把利用计算机对
图像进行去除噪声、 增强、复原、分割、提取特征等的理论、
方法和技术称为数字图像处理（Digital Image Processing）。一般， 图像处理是用计算机和实时硬件实现的，因此也称之为计算机图 像处理（Computer Image Processing）。
学奖。
• 70 年代以来迅猛发展。广泛应 用于太空探索，遥感应用，生
物医学工程工业应用，军事应
用等方面。
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数字图像处理的产生和迅速发展主要受如下三个方面的影响。 一是计算机的发展。早期的计算机无论在计算速度或存储容
量方面，难于满足对庞大图像数据进行实时处理的要求。随着计
算机硬件技术及数字化技术的发展，计算机、内存及外围设备的 价格急剧下降，而其性能却有了大幅度的提高。过去只能用大型 计算机完成的庞大处理，现在，在个人计算机（PC机）上也能够 轻而易举地实现。 二是数学的发展， 特别是离散数学理论的创立和完善，为数 字图像处理奠定了理论基础。
(1-1)
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灰度信息 数字化 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 5 6 6 5 4 2 2 7 8 8 8 8 8 6 4 8 5 5 7 4 3 1 4 8 5 6 5 1 1 1 2 7 8 8 4 6 6 1 1 2 6 6 2 6 6 1 1 1 1 1 1 1 1 1
像素
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。
1922年两次穿越大西洋 ，穿孔纸得到图像检测 误差。图像通信系统信 源编码和信道编码。
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•
五十年代中期在太空计划的推动下
开始这项技术的研究。重要标志是
1964 年美国喷气推进实验室（ JPL ） 正式使用数字计算机对“徘徊者 7 号” 太空船送回的四千多张月球照片进 行了处理。
第一章 概 论
1.1 数字图像处理及其特点
1.2 数字图像处理的目的和主要内容
1.3 数字图像处理系统
1.4 数字图像处理的应用
1.5 数字图像处理的发展动向
第一章 概 论
1.1 数字图像处理及其特点
1.1.1 1. 数字图像
用计算机进行图像处理的前提是图像必须以数字格式存储， 我们把以数 字格式存放的图像称之为数字图像。Fra Baidu bibliotek见的各种照片、 图片、海报、广告画
般摄影方法不能获取的身体内部的状况，也能由特殊的图像处理
装置获取，最具有代表性的就是X射线CT（Computed Tomograph，
计算机断层摄像）。
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2） 数字图像处理的产生和发展
• 本世纪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 殊字符在编码纸带打印。 输出设备从专用到通用再 到专用。
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。
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• 60 年代末，数字图象处理形成 一个比较完整的理论与技术体 系，从而构成了一门独立的技 术 • 70 年代， CT 的发明，血球自动 分类仪的商业化 – CT 发 明 获 得 1979 年 诺 贝 尔 医学奖。 X 射线 1901 年物理
第一章 概 论 三是军事、医学和工业等方面应用需求的不断增长。自20世