数字 图像
数字计算机
由有限的 元素组成
处理
三、图像处理(Digital Image Processing)
1.图像处理：就是按特定的目标，用一系列特 定 的操作来“改造”图像的行为。 目标： （1）看上去更清晰、更美观，更符合使用 要求，更能满足人们的视觉感受。 （2）模式识别 提取有用信息作分析。
4.数字图像的处理方法
空域法：将图像看作平面中各个像素的集合， 直接对该二维函数进行相应的处理。 ①邻域处理法：如梯度运算、平滑算子运算等 ②点处理法：如灰度处理等 变换域法：首先对图像进行正交变换得到变换域 系列矩阵，施行各种处理，再反变换 到空间域. 如：滤波、数据压缩、特征抽取等
5.图像处理的应用领域 ①遥感技术中的应用 它被广泛地应用于土地测绘、资源调查、气象监测、 环境污染监测、农作物估产和军事侦察等领域 ②医学应用 最突出的临床应用就是超声波、核磁共振、X-射线 照片的分析和CT技术等 ③安全领域 利用处理的模式识别等技术，可以应用在监控、指纹 档案管理等安全领域中
图像:是任意一、二或三维的景物在人眼中的影像 “照射”源 形成图像的“场景”元 素
数学定义：
对光能的反射或吸 收相结合而产生
图像可定义为一个二维函数f(x,y)，x和y 是空间坐标，而在任何一对空间坐标(x,y)上 的幅值f称为该点图像的强度或灰度。
图像与图片的区别？图像的分类 Nhomakorabea1、可见图象 不仅包含了客观存在的光学图象，也包 含了人类用各种不同方法人工生成的图像， 例如照片、绘画和图形。 2、物理图像 各种可测到得（客观存在）物理特征量 的空间分布构成一大类，称为物理图象。包 括温度分布、压力分布、高度分布、人口密 度分布、红外、X线图等
2.图像处理的分类： ① 模拟图像处理 光学处理(透镜)：望远镜等
Analog Image Processing
电子处理：电视机等
利用光学或电子的方法对模拟信号组成的图 像进行变换，得到所需的结果。 特点：处理速度快；但精度差；灵活性差；很难 有判断能力和非线性处理能力。
②数字图像处理
用某种技术或手段将模拟信号的图像数字化 然后借助于计算机对数字图像进行分析和处理， 以达到预期的效果。 特点 ◎ 图像处理技术综合性强; 可灵活、多变地实现各种处理； ◎ 图像信息量大; 处理速度慢，所需数据存储空间大 。 ◎ 图像信息理论与通讯理论密切相关; ◎ 精度高，再现性好；
⑥光学分辨率（Optical Resolution) ：
指扫描仪（或其他图像数字化设备）的光学系 统采样的实际信息量（最高分辨率），决定了扫 描仪的工作能力和扫描的质量。spi每英寸采样数 8.扫描分辨率的确定 扫描分辨率 = 扫描质量因子* 加网线数 例2.1 设图片原稿为2英寸*3英寸，图像将按 150LPI、3英寸*4英寸的尺寸印刷，设扫描质量 因子为2，则扫描分辨率可设为多少？ 解：4（最终最大尺寸）*150*2/3（原稿最大尺寸）=400 DPI
图像处理方式的比较
方式
处理速度 灵活性 精度 再现性
光学
照片 录象 数字
快
快 快 慢
中
差 中 好
中
差 差 好
中
差 中 好
1.2图像处理与计算机图形学
图像：位图、光栅图、像素图 构成：由一系列具有不同亮度值的记录点组 成。若记录点不包含任何彩色成分的图像 称为灰度图像，用八位二进制表示。 彩色图像分解成几个主色表示。 数据结构：灰度图像用一个二维数组表示。 彩色需要三个。
图像处理
概论
程鹏飞 gustdashao@
数字图 像处理的基本概念
数字图像处理的起源
图像处理起源于20 世纪50年代； 应用于20世纪60年代(64),卫星传送的 月球照片 迅速发展于20世纪70年代，CT技术的发 明；
1.1数字图像处理简介
1.图像的基本定义：
图像:《韦氏词典》:对象或事物的一种表示、写真或临摹。 表示：描述客观世界的主要特征。 写真：客观世界的自然写照（摄影、摄像）。 临摹：客观世界的图形化描述，高度抽象。 表达能力：三维的二维表示，是对象信息的浓缩和概括。 包含信息少于源对象、是对象不完全、不精确但是在某 种意义上的恰当表达。 范围：可见或不可见。红外图象、X线图像和超声波图象。
④工业生产 产品的无损检测、质量控制、印刷技术等
学科
物理、化学 生物、医学 环境保护 农业、林业 渔业 气象 通讯 军事 法律 地质 工业
应
用
结晶分析、谱分析 细胞分析、染色体分类、X射线成像、CT技术 水质及大气污染调查等 农作物估产、植被分布调查 鱼群分布调查 卫星云图分析 传真、电视、多媒体通讯 导弹导航、军事侦察 指纹识别 资源勘测、地图绘制、GIS定位 工业探测、机器人、产品质量监测
正方形栅 格
PMT简介
光电倍增管 photomultiplier (tube) 基于外光电效应和二次电子发射效应的电 子真空器件。它利用二次电子发射使逸出 的光电子倍增，获得远高于光电管的灵敏 度，能测量微弱的光信号。 密度范围对扫描仪来说是非常重要的性能 参数，密度范围又称像素深度，它代表扫 描仪所能分辨的亮光和暗调的范围
②图像处理学： 分为输入、处理和输出三大部分。研究以二 维数组形式给出的图像数据，按特定的目的， 用计算机对数据作加工处理，以图像数据或某 种描述作为结果输出的一个领域。 图像 图像 或（描述）
图像处理的两种形式
图像到图像：为了改善质量，是信息传播更 有效。 从图到描 述：几何特 征、边缘特 征和颜色特 征。
72ppi,198kb
36ppi,50kb
18ppi,13kb
9ppi,4kb
③设备分辨率(Device Resolution)：
输入设备分辨率： 设备在单位长度内产生像素个数的能力，是 对设备精度的描述，也表示输入设备捕捉原稿信 息的能力。 输出设备分辨率： 设备在单位尺寸内可产生的点或像素的个数 单位：PPI（每英寸像素数）DPI（每英寸点数） ④内插分辨率： 由内置处理器或软件处理所获取的信息量
每个像素的颜色 值是整个小区域 的信息平均值
6.灰度(Grayscale)： 表示像素的亮度值和输出值。
在屏幕上复制颜色： 亮度值为0，表示电子 枪没有投射光； 亮度值为255，表示电 子枪以全部的强度发射。
在印刷时复制颜色： 输出值（半色调网点的大小）为0%，表示没 有颜色信息（白色）；100%表示完全覆盖网点。
4.扫描(Scanning)： 获取图像基本元素的颜色信息的过程 扫描仪的的类型： 平板扫描仪 透射稿扫描仪 数码相机 滚筒扫描仪
非破坏 性
CCD光电转换器
PMT光电转换器
CCD简介
Charge Coupled Device （CCD） 电荷耦合器件 画质的好坏不仅是由CCD决定的。镜头以 及通过CCD输出的电信号形成图像的电路 的性能等也能够影响到相机的画质。所谓 的“大尺寸CCD＝高画质”是不正确的。
6.桌面制版系统图像处理的特点 (DTP)
印前工艺中的图像处理的目标之一就是尽可 能的忠实于原稿 。 ①保持原稿的颜色特征；
②输入的图像进行分色处理，对分色后的各灰度 图像可进行并行处理； ③颜色空间的转换要考符合工作流程的需求；
④黑版的生成要适合印刷工艺的要求，满足图像 的阶调层次。
7.数字图像处理领域的发展动向
特点：
◎适用于线条图和有面模型、色彩和明暗层次 的效果图； ◎体积小、运算速度快； ◎与设备无关。
2.图像处理与计算机图形学的区别和联系
①计算机图形学： 研究根据给定的描述（数据和数学公式、规 则）通过程序语句用计算机生成相应的图形、 图像的领域； 描述 图像
图形是忽略客观对象的具体物理属性后高 度抽象的表示。
7.分辨率（Resolution）：
①位分辨率： 位深度(Bit Resolution)（色彩深度）： 存储数字图像每个像素使用的位数（bit） 即指每个像素点所能表现的颜色的数目。24，48
②图像分辨率（Image Resolution）： 单位长度内像素点的个数；当图像尺寸固定 时，它决定了像素点的大小；表示了图像文件的 数据量。 单位：PPI（像素每英寸 / pixel per inch ） 或ppc(像素每厘米)
平台扫描仪
CCD扫描仪特点： 动态范围较小（扫描仪 可读取的色调范围）, 图像暗调层次损失大 扫描速度快
滚筒扫描仪
PMT扫描仪 动态范围大,图像暗调层次丰富； 扫描速度略慢；价格高；
5.像素（Pixel）：
构成数字图像的最基本的元素。
它可以描述复杂的色调以及复制极细的细节
灰度、亮度分布 （图像）
数字化图像
一、基本概念 1.物理图像（Photographic image）： 是物质与能量的分布，原稿也属于物理图像。 2.原稿(Original)： 图像处理的操作对象——制版行业的术语 原稿的类型： 数字原稿
信息材料和记 录特征
正片原稿 透射稿 反射稿 负片原稿
模拟原稿
3.数字化（Digitizing)： 图像从连续调形式转化为数字形式的处理过程
特点： ◎适用于具有复杂的颜色、灰度等级或形状 的变化；如照片、绘画和数字化了的视频 图像等。 ◎体积大、运算时间长； ◎与设备有关
图形 矢量图
由数据和数学公式描述的，通过计算机绘图 程序或用高级语言的绘图语句画成。通常称之为 矢量图像。 构成：由点、直线、曲线、矩形和椭圆等一系列的 基本单元组成。 特征运算相对简单、 速度快。输出时 根据设备分辨率 转换成点阵 图像。
①高速、高分辨率、立体化、多媒体化、智能化和标准 化方向发展；
②图像、图形相结合朝着三维成像或多维成像 的方向发展；
③硬件芯片研究； ④新理论与新算法的研究；
作业：
1.什么是数字图像的处理？数字图像处理的对象 是什么？特点是什么？ 2.桌面制版系统图像处理的特点是什么？ 3.简述图像与图形的区别。 4.简述数字图像处理的基本内容 5.数字图象处理有那些主要应用？（列举5例）