数字图像处理第一章

电磁波谱，按每个光子能量排列（电子伏特）
Gamma线 • 核医学
• 宇宙观察，天鹅座15000年 前的新星热气云
• X线胸透，大动脉的血管造影，头部CT，
电路版
• 天鹅座新星气云，X线|Gamma线|紫外线成像
正常玉米|患黑穗病玉米 的紫外线显微成像
胆固醇40|氧化镍薄膜600 |CD表面1750 的可见光显微成像
保存下来的第一张照片
The first image of the moon taken by a U.S. spacecraft. July 31,1964 at 9:09am, about 17 minutes before impacting the lunar surface
数字图像处理首次获得实际成 功应用
什么是图像处理？？？
去模糊
Jpg压缩
为什么要研究图像处理？ ——使机器具有视觉感知能力
为什么要研究图像处理？ ———Every image tells a story
为什么要研究图像处理？ ———每时每刻海量图像数据
为什么要研究图像处理？？


大量的图像、视频需要自动处理、理解 应用驱动 从一幅或多幅图像构建三维世界表达(VR、电影、动画) 监控(W4, who’s doing what at where and when) 电影的后处理 人脸感知 … 大量的科学问题有待深入 对生理学、神经生物学、人类认知等的研究有待深入，对侧 抑制现象的揭示是这方面的典型例证； 关于这一点并非绝对，汽车之与动物行走方式的不同、飞机 之与鸟类飞行方式的不同是很好的反例；
扣图与合成
漫画上色
基于视觉的导航
三维重建
卡通自动生成
试穿衣服和鞋子
试穿衣服和鞋子
图像处理的典型应用

图像校正 医学图像增强 全景图生成 图像/视频修复 图像检索


相似图片 防克隆
图像处理的典型应用



图像校正 医学图像增强 全景图生成 图像/视频修复 图像检索 视频监控
涉及较多的概念，如空域，频域，多分辨分析等 涉及面广，比较抽象 2. 学习的几点建议 a. 理解本质 b. 联系实际 c. 前后贯通，，需要逐步领 略各部分之间内在的逻辑关联
难讲！！！ 难学！！！
教学方法
1. 重点讲述数字图像处理的基本概念、方法和原理
2.突出理论与实践的紧密结合。通过与多媒体智能信息处理、 计算机视觉、模式识别等计算机学科应用实例相结合，讲述如 何将知识运用到解决实际问题中。
课程计划
上课：54学时，18周。 上机：时间：9-16周，周五晚上11-13节 地点：A434 实验工具，C/Matlab+DIPtoolbox，OpenCV 实验报告：4-5个。


主要参考书

1.
主要参考书：
Gonzalez&Woods, 《Digital Image Processing》,Prentice Hall, 第三版。 http://www. /



计算机视觉的重点是在人的最小干预下，由计算机自动恢复场景信息。
图像处理算法在计算机视觉系统的早期起着很大的作用，它们通常被用 来增强特定信息并抑制噪声。

数字图像处理与图形学



计算机图形学是通过几何基元，如：线、圆和自由曲面，来 生成图像(或场景)，它在可视化（Visualization）和虚拟现实 （Virtual Reality）中起着很重要的作用。 图像处理正好是解决相反的问题，是对图像进行分析、加工 、和处理，使其满足视觉、心理以及其他要求的技术。 这两个领域在其发展的早期阶段是没有什么联系的，但是近 十几年来发展得越来越相近了。
图像处理预备知识

数学

线性代数，矩阵分析，最优化，概率分析。

机器学习，模式识别，计算机视觉。 编程

C++，Matlab，OpenCV。
考核方式37

X=出勤平时作业表现分 [30%]

假设某同学出勤率为a(0~1之间)，则该项成 绩为X=30*a


Y=期末成绩 [70%] 最终成绩：S=X+Y
图像处理很重要





航天和航空技术方面 生物医学工程方面 通信工程方面 工业和工程方面 军事公安方面 文化艺术方面 智能视频监控 机器人视觉 视频和多媒体系统 科学可视化 电子商务 等
图像处理与相关学科的关系
计算机视觉与数字图像处理、 计算机图形学的区别
计算机视觉与数字图像处理、 计算机图形学的区别


几何校正 灰度校正 高动态图像 ……
图像处理的典型应用

图像校正 医学图像增强

CT 核磁共振 超声波 微创手术 ……
图像处理的典型应用


图像校正 医学图像增强 全景图生成



同心图 平行成像图像 任意未经标定图像 ……
图像处理的典型应用

图像校正 医学图像增强 全景图生成 图像/视频修复
What do you find?
人类视觉的特性——错觉
Count the black dots! :o)
Is it round or square--the pillar?
整体与局部性造成的错觉
Happy Sad
Semantics
Semantics
图像处理的典型应用

图像校正

图像处理与人工智能


人工智能：主要研究智能系统的设计和有关智能 的计算理论与方法 人工智能有三个过程：感知、认知和行动 在经过图像处理和图像特征提取过程后，接下来 要用人工智能方法对场景特征进行表示，并分析 和理解场景
图像处理与相关学科的关系
Vision vs. perception
How many faces can you find in this picture?

首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室（JPL ）。他们对航天探测器徘徊者7号在1964年发回的几千 张月球照片使用了图像处理技术，如几何校正、灰度 变换、去除噪声等方法进行处理，并考虑了太阳位置 和月球环境的影响，由计算机成功地绘制出月球表面 地图，获得了巨大的成功。随后又对探测飞船发回的 近十万张照片进行更为复杂的图像处理，以致获得了 月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，获得了非凡的 成果，为人类登月创举奠定了坚实的基础，也推动了 数字图像处理这门学科的诞生。在以后的宇航空间技 术，如对火星、土星等星球的探测研究中，数字图像 处理技术都发挥了巨大的作用
计算机视觉与数字图像处理、 计算机图形学的区别
计算机视觉与数字图像处理、 计算机图形学的区别
数字图像处理与计算机视觉

图像处理技术通常是把一幅图像变换成另外一幅图像，也就是说，图像 处理系统的输入是图像，输出仍然是图像。
图像处理包括：图像增强、图像压缩和模糊校正与非聚焦图像等课题。 计算机视觉把图像作为输入，产生的输出为另一种形式，比如图像中物 体轮廓的表示。
什么是图像？？？
摄像机系统
什么是图像？？？


图像是由扫描仪、摄像机等输入设备捕捉实际的画 面产生的数字图像。 图像是由像素点阵构成的位图。 图像是一个矩阵，其元素代表空间的一个点，称之 为像素（Pixel），每个像素的颜色和亮度用二进制 数来表示，这种图像也称为位图。对于黑白图用1 位表示，对于灰度图常用4位（16种灰度等级）或 8位（256种灰度等级）来表示某一个点的亮度， 而彩色图像则有多种描述方法。
图像处理相关刊物


顶级 PAMI：IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence，IEEE 模式分析与机器智能杂志 (创始人：傅 京孙，句法模式识别) IJCV：International Journal on Computer Vision，国际计 算机视觉杂志 较好 CVIU：Computer Vision and Image Understanding，计算 机视觉与图像理解 PR：Pattern Recognition，模式识别 PRL：Pattern Recognition Letters，模式识别快报
课程内容




第一章引言 第二章数字图像处理基础 第三章空域图像增强 第四章频域图像增强 第五章彩色图像处理 第六章小波与多分辨率处理 第七章形态学图像处理 其他：图像编码、压缩、分割、恢复、识别、理解 等
课程特点和学习建议
1. 课程的特点 学科交叉性：涉及数学、光学、电子学、摄影测量、计 算机技术等 技术综合性：是一个高度综合的技术学科，知识面宽但 不很深
数字图像处理与模式识别



模式识别主要用于识别各种符号、图画等平面图形 ；模式一般指一类事物区别于其它事物所具有的共 同特征。 模式识别的方法有：统计方法和句法方法两种。 统计方法是指从模式中抽取一组特征值，并以划分 特征空间的方法来识别每一个模式。句法方法是指 利用一组简单的子模式(模式基元)通过文法规则来 描述复杂的模式。 图像处理方法是模式识别识别物体的重要基础之一 ，此外经常还需要其它技术的支持。
友情提示：法乎其上，取乎其中！
对老师的要求

作业少布置一点？ 不让你们挂科？ 不点名？
大学为何，大学何为

大学两件事


教做人 教一套思维方式和方法论

学会鉴别，去伪存真！ 尽信书，不如无书！ 弟子不必不如师！

创新精神 高尚情操
什么是图像？？？




什么是大象??? American Heritage Dictionary, 3rd edition: One that closely or exactly resembles anoth er; a double: He is the image of his uncle. A reproduction of the form of a person or a n object, especially a sculptured likeness. An optical reproduction of an object formed by a lens or mirror.
主要参考书
图像处理相关学术会议



顶级 ICCV：International Conference on Computer Vision，国际计算机视觉大会 CVPR：International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition， 国际计算机视觉与模式识别大会 ECCV：European Conference on Computer Vision，欧洲计算机视觉大会 较好 ICIP：International Conference on Image Processing，国际图像处理大会 BMVC：British Machine Vision Conference，英国机器视觉大会 ICPR：International Conference on Pattern Recognition，国际模式识别大会 ACCV：Asian Conference on Computer Vision，亚洲计算机视觉大会 一个重要奖：马尔奖
LANDSAT卫星多光谱成像，Washington D.C.
NOAA气象卫星照片 Hurricane.飓风
航天雷达 （微波）照片，
西藏东南山区
医学核磁共振成像(MRI)，膝|脊骨
在强磁场中的人体组织，对无线电脉冲波的响应空间分布图， 可在任何平面上成像
人工地震地层剖面，箭头指向油气层
超声成像，c.甲状腺,d.损伤的肌肉层
深度图像什么是图像处Fra bibliotek？？？


Photoshop？？？ 图像处理，是对图像进行分析、加工、和处 理，使其满足视觉、心理以及其他要求的技 术。图像处理是信号处理在图像域上的一个 应用。 数字图像处理（Digital Image Processing ）又称为计算机图像处理，它是指将图像的 模拟信号转换成数字信号并利用计算机或专 用数字信号处理芯片对其进行处理的过程