第一章《光电图像处理》概述(2016)

按成像传感器类别
电视图像(TV/Visible Image) 红外图像(Infrared Image) 雷达/微波图像(Radar Image) 超声图像(Ultrasonic Image) 核磁共振(Magnetic resonance imaging,MRI) X-RAY图像
四、数字图像处理的研究内容
二、数字图像的基本概念

数字图像的采集与获取
采集方式 —— A/D
二、数字图像的基本概念

数字图像的采集与获取
CCD/CMOS图像传感器器
——数码相机 ——数字摄像机
二、数字图像的基本概念

数字图像的采集与获取
各种数字扫描设备
电荷耦合器件(Charge Coupled Device, CCD) 接触式图像传感器（Contact Image Sensor，CIS） 互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)
原图像（Saturn）
复原图像
四、数字图像处理的研究内容
二、数字图像的基本概念

基本的光电图像处理系统
图像输入 系统
图像处理与 分析系统
图像输出 系统
图像存储 系统
二、数字图像的基本概念
数字图像处理就是用数字计算机处理所获取 视觉信息的技术。依赖于数字计算机和其它相关 技术（如数据存储，显示及传输）的发展。 光电图像处理不仅包含数字图像处理的全部 内容，而且还需要考虑图像的采集、处理、显 示、传输、存储等一体化系统及光电领域的各种 应用技术等。
研究方向为图 研究方向为图 像处理与分析、像增强、信息 模式识别应用 融合、光电信 等。发表学术 息检测与处理 论文10余篇。 等。
一、课程介绍
全日制本科生课程《光电图像处理》
课程编号： G0501735(01-03) 开课时间：( )秋季 /(√ )春季 开课学院：光电信 息学院 课程名称：光电图像处 理 授课对象：(√)本科/( )/ 硕士/ ( )博士 学时数： 56 学分：3.5
二、数字图像的基本概念

图像的数字化：采样和量化
便于数字计算机处理，图像函数f(x,y)在空间和取值上必 须进行数字化。
连续图像
离散化
数字图像
N
M
二、数字图像的基本概念

图像的数字化：采样和量化 图像的采样（Sampling)

空间坐标(x,y)的数字化被称为图像采样； 确定水平和垂直方向上的像素个数N 、M。
彭真明（教授 /博导）
张萍（副教授 /博士）
张静（讲师/ 博士）
何艳敏（副教 授/博士）
蒲恬（讲师/ 博士）
主要从事图像 主要从事图像 处理、目标检 处理、视频压 测跟踪/SAR 缩与传输、智 图像处理、油 能信息处理等 气地球物理勘 方面的教学和 探信号处理等。科研工作。
主要从事光学 成像及机器视 觉检测系统中 图像处理算法 研究。
四、数字图像处理的研究内容

图像增强(对比度提升——主观)
原图像
增强图像
四、数字图像处理的研究内容

图像增强(彩色图像处理)
四、数字图像处理的研究内容

图像增强(去雾效)
四、数字图像处理的研究内容

图像恢复(去噪声——客观）
原图像
复原图像
四、数字图像处理的研究内容

图像恢复(去模糊——客观）
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。
2007年10月24日 18时05分04秒 西昌卫星发射中 心“嫦娥一号” 卫星，11月20日 传回的首张图片
三、数字图像处理的发展历史
月球背面的辐射线撞击坑
通过反演得到三维重建图
三、数字图像处理的发展历史

生物医学图像处理
1901年伦琴因发现X射线获 得首届诺贝尔物理学奖。
三、数字图像处理的发展历史
20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 殊字符在编码纸带得到的 数字图片。
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。
一、课程介绍
主要内容
课程介绍 数字图像的基本概念 数字图像的发展历史 数字图像处理的研究内容 光电图像处理技术及应用
二、数字图像的基本概念
人类通过眼、耳、鼻、舌、身等接收信 息，感知世界。约有75%的信息是
通过人眼（视觉系统）获取的。
二、数字图像的基本概念
“图像”为“事件或事物的一种表示、写真或临 摹，或一个生动的或图形化的描述”。 “图”是物体透射光或反射光的分布； “像”是人的视觉系统对图的接收在大脑中形成 的印象或认识； “图像”是两者的结合；图像是客观景物通过某 种系统的一种映射；从广义上说，是自然界景物 的客观反映。
BTR70transport
T72tank
T72tank
T72tank
四、数字图像处理的研究内容

X-Ray与超声图像
X-光片
超声图像
四、数字图像处理的研究内容

MRI图像
四、数字图像处理的研究内容

PET-正电子发射计算机断层显像
将人体代谢所需的物质， 如葡萄糖、蛋白质、核酸 、脂肪酸等，标记上极微 量的短寿命正电子核素， 制成显像计注入人体，再 用特殊的探测装置检测这 些正电子标记物在体内的 分布情况。人体不同组织 的代谢状态不同，这些核 素标记物质在人体各种组 织中的分布也不同。这些 特点可通过图像方式反映 出来，从而可对病变进行 分析和诊断。
先修课程：高等数学、线性代数、 概率论与数理统计、信号与系统等
适用专业：光电信息科学与工程，电子信息工程、通信工程、生物医 学工程及自动化等。
Others
一、课程介绍
《光电图像处理》课程发展历程
340
350 300 250 200
150
100 50 0 2006 2007 2008
21 5 23
133

数字图像的数学表示
f (0,1) f (0,0) f (1,0) f (1,1) f ( x, y ) f ( M 1,0) f ( M 1,1)
像元坐标
f (0, N 1) f (1, N 1) f ( M 1, N 1)
Ｎ 像素(pixel) Ｍ
二、数字图像的基本概念

图像的数字化：采样和量化
图像的量化(Quantization)：

取值的数字化：被称为图像灰度级量化。
量化处理：
G最大取值：
将f 映射到G的处理。
确定像素的灰度级数G = 2m。
f
0
0
G
二、数字图像的基本概念

数字图像的灰度
二、数字图像的基本概念

不同传感器图像对比：
电视图像
红外图像
四、数字图像处理的研究内容

不同传感器图像对比：
发热症状
四、数字图像处理的研究内容
可见光→红外
可见光→红外
四、数字图像处理的研究内容

不同传感器图像对比
BMP2tank
BMP2tank
BMP2tank
BTR70transport
BTR70transport
主要内容
课程介绍 数字图像的基本概念 数字图像的发展历史 数字图像处理的研究内容 光电图像处理技术及应用
四、数字图像处理的研究内容

按颜色类别
二值图像(Binary Image) 图像(Gray－scale Image) 多光谱彩色图像(Multi-Spectrum Image)
四、数字图像处理的研究内容
115
142
83
71 53
63 23
2009
2010
2011
2012
2013
2014 2015C 2015Q 2016
一、课程介绍
课程内容（44学时课堂教学+12学时上机）
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 光电图像处理概述（2学时） 光电图像处理基础（2学时） 图像增强（8学时） 图像变换（10学时） 图像复原（4学时） 图像编码与压缩（4学时） 图像分割与描述（10学时） 图像融合及应用（2学时） 运动目标检测与跟踪（4学时）
四、数字图像处理的研究内容

显微图像
四、数字图像处理的研究内容

ห้องสมุดไป่ตู้
按动态与静态分类：
静态图像(Static Image)
动态图像(Dynamic Image)
四、数字图像处理的研究内容

按应用方式分类
图像增强(Image Enhancement) 图像恢复(Image Restoration) 图像重建(Image Reconstruction) 图像分割(Image Segmentation) 图像压缩(Image Compression) 图像识别(Image Recognition) 图像融合(Image Fusion) 图像跟踪(Image Tracking)
二、数字图像的基本概念

灰度分辨率（Gray Resolution)
512 256 128
64
8
4
量化引起的灰度分辨率与图像质量
二、数字图像的基本概念
原 图 低 对 比 度
低 色 调
低 饱 和 度
主要内容
课程介绍 数字图像的基本概念 数字图像的发展历史 数字图像处理的研究内容 光电图像处理技术及应用
彭真明 E-mail:zmpeng@uestc.edu.cn pengzm_ioe@163.com
电子科技大学光电信息学院 2016.2.23，沙河校区，二教107
Why?
……
主要内容
课程介绍 数字图像的基本概念 数字图像的发展历史 数字图像处理的研究内容 光电图像处理技术及应用
一、教师介绍
1922年在信号两次穿越大
西洋后，从穿孔纸带得到
的图片。图像通信系统信 源编码和信道编码。
三、数字图像处理的发展历史
数字图像处理的历史与数字计算机的发展是密切相 关的。
1948，美国贝尔实验室发明晶体管； 1950-1960s，COBOL/FORTRAN的开发； 1958，美国德州仪器，集成电路（IC）； 1960s，操作系统的诞生； 1970s，Intel，微处理器（CPU，存储器， I/O控制）； 1981，IBM，PC； 1970s-1980s，大规模集成电路（LI）、甚大 规模集成电路（VLSI）及现今的超大规模集 成电路（ULSI）等。

John von Neumann 冯·诺依曼 （1903~1957）
三、数字图像处理的发展历史
1950s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。
美国航天器传送的第一张
二、数字图像的基本概念
模拟图像（物理图像） 直接从观测系统（输入系统）获得、未经采样 和量化的图像；模拟图像在空间分布和亮度取值 上均为连续分布。

数字图像 图像的数字表示或经过采样和量化的图像，像 素就是离散单元，量化的灰度就是数字量值。

二、数字图像的基本概念

光电图像
不同成像系统下观测得到的包括可见光、红外线、紫外线、X射 线、微波、超声波及伽马射线等不同波段成像后的模拟或数字图像。
像元的灰度值（Gray scale)
二、数字图像的基本概念

空间分辨率（Spatial Resolution)
512×512
数码相机：
3072×2304＝7077888(700万像素) 2592×1944＝5038848(500万像素) 256×256
128×128 64×64
采样引起的空间分辨率与图像质量
1. 彭真明，雍杨，杨先明，光电图像处理及应用，成都：电 子科技大学出版社，2008。 2. 冈萨雷斯著.阮秋琦等译 数字图像处理（第三版）. 北 京：电子工业出版社，2011。 3. Rafael C. Gonzalez，Richard E. Woods, Digital Image Processing，Third Edition，北京：电子工业出 版社，2010。 4. Kenneth R. Castleman, 数字图像处理（影印版）, 北 京：清华大学出版社，2003
基 础
重 点
应 用
一、课程介绍

教学日历： 1-14周，4学时/周，周二/第3-4节，周四/第1-2节。 成绩构成： 平时成绩（20分）+上机/课程设计（20分）+期末考试 （60分） 要求：至少掌握1门编程语言 VC++ 或 Matlab



答疑地点 ——逸夫楼217或239
一、课程介绍

教材及主要参考资料