最新[修订]电子信息导论 第十二章 数字图像处理及应用PPT课件
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⑤ 图像处理和分析模块 该模块一般可用算法的形式描述，而大多数的算法可用软件实现，只有在为了
提高速度和克服通用计算机限制的情况下采用特制的硬件。 图像处理和分析涉及到的技术包括各种图像变换、图像增强技术、图像恢复和
重建技术、图像编码技术、图像分割技术、目标表达和描述技术等。
一、图像信息处理 基础知识
病人的痛苦。
三维快速血管造影成像
头部CT
二、数字图像处理的应用
以下是一个将图像处理应用于临床医学的例子 ――CT脑血管医学图像三维重建。
加入对比剂脑血管扫描图像 依次为第1层,第2层,第3层脑血管
脑血管边缘提取 依次为第1层,第2层,第3层脑血管
重建的脑血管三维图像
二、数字图像处理的应用
3
Biblioteka Baidu
图像通信
息为载体，传输相对较快。 ③再现性方面。模拟图像不易保存，时间长了会有所变化；而数字图像不会因
为保存、传输或复制而产生图像质量上的变化。 ④观看性方面。数字图像必须借助播放设备才能观看。有些模拟图像需要借助 播放设备才能观看，如录像带、电影片等；有些不需要借助播放设备就能直接观看
，如课本上的图像、照片等，能直接观看。
一、图像信息处理 基础知识
3
数字图像处理的基本特点
① 信息量大。如果要处理30帧/秒的电视图像序列，则每秒要求500kbit～ 22.5Mbit数据量。因此对计算机的计算速度、存储容量等要求较高。 ② 占用的频带宽。如电视图像的带宽约5.6MHz，而语音带宽仅为4kHz左右
。 ③ 相关性大。就电视画面而言，同一行中相邻两个像素或相邻两行间的像素 ，其相关系数可达0.9以上，而相邻两帧之间的相关性比帧内相关性一般来说还
和分析5个模块。
图像处理系统的构成示意图
一、图像信息处理 基础知识
① 图像采集模块 常见的图像采集的设备如数码摄像机、数码相机、扫描仪、采集卡、摄像头、遥
感仪、CT机等。
扫描仪
采集卡 摄像头
CT机
一、图像信息处理 基础知识
② 图像显示模块 常见的图像显示的设备有显示器（包括CRT和LCD）、打印机、绘图仪、显卡
[修订]电子信息导论 第十 二章 数字图像处理及应用
第十二章 图像信息处理及应用
提纲 一、图像信息处理基础知识
二、数字图像处理的应用 三、数字图像处理技术简介
小结
一、图像信息处理 基础知识
2. 数字图像（ Image ） 把连续空间的图像，在坐标空间和性质空间都进行离散化，便于计算机进
行加工处理，这种离散化的图像就是数字图像。 相对于数字图像，其它的图像都认为是模拟图像。 数字图像是模拟图像在计算机中的表现形式，两者之间可以转换。例如：
、胶片记录仪等。
打印机
显卡
绘图仪
一、图像信息处理 基础知识
③ 图像存储模块 常见的图像存储的设备有磁盘、硬软盘、磁带、光盘等,还有现在用于数码相
机和手机的存储卡，包括CF卡、SD卡、MMC卡、TF卡等。 图像数据量庞大，除了大容量磁盘外，MO(磁光存储器)、CD、DVD等光学 存储装置以及SAN、NAS等网络存储系统，为存储海量图像数据提供了极好的
要大些。 ④ 受人的因素影响较大。影响因素有环境条件、视觉性能、人的情绪爱好以
及知识状况等。
一、图像信息处理 基础知识
4
数字图像处理的发展历程
1921
巴特兰图片传 输系统（5个 灰度级 ）
1922
基于光学还原 的技术
1929
用15级色调设 备通过电缆传 送
一、图像信息处理 基础知识
1950s’
电子计算机已 经发展到一定 水平，人们开 始利用计算机 来处理图形和 图像信息。
有的机遇。
二、数字图像处理的应用
1
遥感和航空测量
遥感：主要用于资源、矿藏勘探、国土规划、高速公路选线、灾害调查、农作物 估产、气象预报以及军事目标监视等。
气象卫星云图
土地变化监测图
云南省大理州森林火灾 的遥感图
二、数字图像处理的应用
2
生物医学领域应用
主要应用如X射线层析摄影(CT)、核磁共振(MRI)、超声成像、血管造影 、细胞和染色体自动分类等。这些技术和设备大大提高了治疗诊断水平，减轻了
模拟 图像
扫描仪
数字 图像
数字 图像
打印机
模拟 图像
一、图像信息处理 基础知识
数字图像与模拟图像相比，有以下几个方面的特点： ①灵活性方面。对模拟图像处理，只能进行简单的放大、缩小等，而数字图像 的处理方式非常精确、灵活,可以进行变形、改变亮度、色度、添加滤镜等效果。 ②传输性方面。模拟图像以实物为载体，传输相对困难，而数字图像以数字信
一、图像信息处理 基础知识
2
通用数字图像处理系统
1. 卫星数字图像处理过程
“嫦娥一号”第一幅月面图像处理的过程如下：
CCD 立体相机
卫星传送
（图像获取） （图像传输）
获得原始 位流数据
格式重整 得到二维
图像
图像拼接 几何校正 图像增强
一、图像信息处理 基础知识 2. 数字图像处理系统 一个通用的图像处理系统构成，主要分为采集、显示、存储、通信、处理
图像增强 主要研究如何突 出图像中所感兴
趣的部分。
图像变换 将图像转换为变 换域的处理。
图像描述和表达 是图像识别和理 解的必要前提。
图像处理 和分析模块 包含内容
图像恢复和重建
针对图像退化原因 建立模型，以滤波 恢复或重建图像。
图像编码
主要用于减少数据量 ，以便存储和传输。
图像分割
提取图像中有意义的特 征，例如边缘和区域。
常见的数字图像和数字视频设备如可视电话、会议电视、卫星电视、数字 电视、高清晰度电视、VCD、DVD等
支持。
磁带
CF卡
NAS/ SAN网络存储设备
一、图像信息处理 基础知识
④ 图像通信模块： 图像通信可分为近程的和远程的。 近程图像通信是指在不同设备间交换图像数据，例如u盘与计算机之间交换。 远程图像通信是指在长距离的图像系统间传输图像，主要是网络上传输，网络带 宽问题是需要考虑的主要问题。
一、图像信息处理 基础知识
1960s’
于60年代初， 数字图像处理 作为一门学科 形成。首次获 得实际成功应 用的是美国喷 气推进实验室 （JPL）。
1970s’
至今
自70年代中期， 随着计算机技 术和人工智能 等研究的迅速 发展，人们已 开始研究图像 理解（即计算 机视觉）
计算机性价比的不 断提高和通过万维 网及互联网的网络 通信带宽的扩展， 为之创造了前所未
提高速度和克服通用计算机限制的情况下采用特制的硬件。 图像处理和分析涉及到的技术包括各种图像变换、图像增强技术、图像恢复和
重建技术、图像编码技术、图像分割技术、目标表达和描述技术等。
一、图像信息处理 基础知识
病人的痛苦。
三维快速血管造影成像
头部CT
二、数字图像处理的应用
以下是一个将图像处理应用于临床医学的例子 ――CT脑血管医学图像三维重建。
加入对比剂脑血管扫描图像 依次为第1层,第2层,第3层脑血管
脑血管边缘提取 依次为第1层,第2层,第3层脑血管
重建的脑血管三维图像
二、数字图像处理的应用
3
Biblioteka Baidu
图像通信
息为载体，传输相对较快。 ③再现性方面。模拟图像不易保存，时间长了会有所变化；而数字图像不会因
为保存、传输或复制而产生图像质量上的变化。 ④观看性方面。数字图像必须借助播放设备才能观看。有些模拟图像需要借助 播放设备才能观看，如录像带、电影片等；有些不需要借助播放设备就能直接观看
，如课本上的图像、照片等，能直接观看。
一、图像信息处理 基础知识
3
数字图像处理的基本特点
① 信息量大。如果要处理30帧/秒的电视图像序列，则每秒要求500kbit～ 22.5Mbit数据量。因此对计算机的计算速度、存储容量等要求较高。 ② 占用的频带宽。如电视图像的带宽约5.6MHz，而语音带宽仅为4kHz左右
。 ③ 相关性大。就电视画面而言，同一行中相邻两个像素或相邻两行间的像素 ，其相关系数可达0.9以上，而相邻两帧之间的相关性比帧内相关性一般来说还
和分析5个模块。
图像处理系统的构成示意图
一、图像信息处理 基础知识
① 图像采集模块 常见的图像采集的设备如数码摄像机、数码相机、扫描仪、采集卡、摄像头、遥
感仪、CT机等。
扫描仪
采集卡 摄像头
CT机
一、图像信息处理 基础知识
② 图像显示模块 常见的图像显示的设备有显示器（包括CRT和LCD）、打印机、绘图仪、显卡
[修订]电子信息导论 第十 二章 数字图像处理及应用
第十二章 图像信息处理及应用
提纲 一、图像信息处理基础知识
二、数字图像处理的应用 三、数字图像处理技术简介
小结
一、图像信息处理 基础知识
2. 数字图像（ Image ） 把连续空间的图像，在坐标空间和性质空间都进行离散化，便于计算机进
行加工处理，这种离散化的图像就是数字图像。 相对于数字图像，其它的图像都认为是模拟图像。 数字图像是模拟图像在计算机中的表现形式，两者之间可以转换。例如：
、胶片记录仪等。
打印机
显卡
绘图仪
一、图像信息处理 基础知识
③ 图像存储模块 常见的图像存储的设备有磁盘、硬软盘、磁带、光盘等,还有现在用于数码相
机和手机的存储卡，包括CF卡、SD卡、MMC卡、TF卡等。 图像数据量庞大，除了大容量磁盘外，MO(磁光存储器)、CD、DVD等光学 存储装置以及SAN、NAS等网络存储系统，为存储海量图像数据提供了极好的
要大些。 ④ 受人的因素影响较大。影响因素有环境条件、视觉性能、人的情绪爱好以
及知识状况等。
一、图像信息处理 基础知识
4
数字图像处理的发展历程
1921
巴特兰图片传 输系统（5个 灰度级 ）
1922
基于光学还原 的技术
1929
用15级色调设 备通过电缆传 送
一、图像信息处理 基础知识
1950s’
电子计算机已 经发展到一定 水平，人们开 始利用计算机 来处理图形和 图像信息。
有的机遇。
二、数字图像处理的应用
1
遥感和航空测量
遥感：主要用于资源、矿藏勘探、国土规划、高速公路选线、灾害调查、农作物 估产、气象预报以及军事目标监视等。
气象卫星云图
土地变化监测图
云南省大理州森林火灾 的遥感图
二、数字图像处理的应用
2
生物医学领域应用
主要应用如X射线层析摄影(CT)、核磁共振(MRI)、超声成像、血管造影 、细胞和染色体自动分类等。这些技术和设备大大提高了治疗诊断水平，减轻了
模拟 图像
扫描仪
数字 图像
数字 图像
打印机
模拟 图像
一、图像信息处理 基础知识
数字图像与模拟图像相比，有以下几个方面的特点： ①灵活性方面。对模拟图像处理，只能进行简单的放大、缩小等，而数字图像 的处理方式非常精确、灵活,可以进行变形、改变亮度、色度、添加滤镜等效果。 ②传输性方面。模拟图像以实物为载体，传输相对困难，而数字图像以数字信
一、图像信息处理 基础知识
2
通用数字图像处理系统
1. 卫星数字图像处理过程
“嫦娥一号”第一幅月面图像处理的过程如下：
CCD 立体相机
卫星传送
（图像获取） （图像传输）
获得原始 位流数据
格式重整 得到二维
图像
图像拼接 几何校正 图像增强
一、图像信息处理 基础知识 2. 数字图像处理系统 一个通用的图像处理系统构成，主要分为采集、显示、存储、通信、处理
图像增强 主要研究如何突 出图像中所感兴
趣的部分。
图像变换 将图像转换为变 换域的处理。
图像描述和表达 是图像识别和理 解的必要前提。
图像处理 和分析模块 包含内容
图像恢复和重建
针对图像退化原因 建立模型，以滤波 恢复或重建图像。
图像编码
主要用于减少数据量 ，以便存储和传输。
图像分割
提取图像中有意义的特 征，例如边缘和区域。
常见的数字图像和数字视频设备如可视电话、会议电视、卫星电视、数字 电视、高清晰度电视、VCD、DVD等
支持。
磁带
CF卡
NAS/ SAN网络存储设备
一、图像信息处理 基础知识
④ 图像通信模块： 图像通信可分为近程的和远程的。 近程图像通信是指在不同设备间交换图像数据，例如u盘与计算机之间交换。 远程图像通信是指在长距离的图像系统间传输图像，主要是网络上传输，网络带 宽问题是需要考虑的主要问题。
一、图像信息处理 基础知识
1960s’
于60年代初， 数字图像处理 作为一门学科 形成。首次获 得实际成功应 用的是美国喷 气推进实验室 （JPL）。
1970s’
至今
自70年代中期， 随着计算机技 术和人工智能 等研究的迅速 发展，人们已 开始研究图像 理解（即计算 机视觉）
计算机性价比的不 断提高和通过万维 网及互联网的网络 通信带宽的扩展， 为之创造了前所未