1.5.2 数字图像处理的应用
数字处理图像在生物医学 、遥感 、工业 、军事、 通信、公安等领域有着广泛的应用。
生物医学：利用电磁波谱成像分析系统诊断病情。如显
微镜图像分析，DNA成像分析等；
CT及核磁共振、超声波、 X射线成像分析等。如三维测 量可视化软件系统可对各类医学断层图像进行分析处理 ，提供诊断依据。
第一章 概论
1.1 图像和遥感数字图像
1.1.1 图像和数字图像
图像是对客观存在的物体的一种相似性的、生动的 写真或描述。
图像的类别：可见图像和不可见图像（根据人眼的视觉可
视性） 图像 物 体 数学 函数 照片、 图与画 可见的图像
光 图 像
不可见的 物理图像
可见光成像和不可见光成像
紫外光
400nm 435.8nm 546.1nm 700nm
（1） 图像采集模块
获取数字图像的设备即采集装置。
• 扫描仪 • 数码照相机 • 数码摄像机
采集装置都包括下面两个部件： •光敏感器件 •模/数转换装置
（2） 图像显示模块
图像显示的主要形式： • 软拷贝形式
• 硬拷贝形式
（3）图像存储模块 • 常用硬盘、软盘、U盘、活动硬盘、光盘、磁带等 • 在海量图像存储备份系统中，采用磁盘阵列、磁带库、 光 盘塔等存储设备。
• 图像的恢复与重建
把退化、模糊了的图像复原.包 括图像辐射校正和几何校正等内容。 由断层扫描重建二、三维图像。
• 图像编码 简化图像的表示，压缩图像的数据，便于存储和传 输。
256K • 图像分割
21k
图像分割是指将一幅图像划分为互不重叠的区域的 处理。重点介绍图像分割的方法及其应用。
• 二值图像处理与形状分析
介绍二值图像的几何概念、二值图像连接成分的各种 变形算法和二值图像特征提取与分析的各种方法。
检测或去掉小成分
骨架提取
边界提取
• 纹理分析
主要介绍影像纹理的概念、特征提取与分析的一些方 法与应用。
• 图像识别 对图像中的不同对象进行分类、描述和解译。
1.2.2遥感数字图像处理系统概述
遥感数字图像处理系统由硬件和软件组成。具体分 为以下几个模块： • • • • • • 采集 显示 存储 通信 主机 图像处理软件
1.3数字图像处理的发展和两个观点
• 最早应用于报纸业（20世纪20年代） • 20世纪60年代美国利用计算机技术改善了空间探测器 发回的图像效果 • 20世纪60年代末70年代初，图像处理技术开始应用于 医学影像、地球遥感监测和天文学等领域。 • 20世纪90年代遥感数字图像处理得到了迅速普及和发 展 数字图像处理的两种观点： （1）离散方法 在空间域内进行处理，以图像平面本身作为参考，直接 对图像中的像素进行处理，其算法易于实现。 （2）连续方法 在频率域内进行处理，即对傅里叶变换后产生的反映频 率信息的图像进行处理，完成频率域图像处理后往
红外光
780nm
单波段、多波段和超波段图像
彩色与非彩色图像
•光与色
图像的类别：模拟图像和数字图像（根据图像的明暗程度和 空间坐标的连续性）
1)模拟图像
模拟图像可用连续函数来描述。
I F ( x, y)
其特点：光照位置和光照强度均为连续变化的。 2)数字图像 可用矩阵或数组来描述
i0,0 i 1,0 I I [m, n] iM 1,0 i0,1 i1,1 iM 1,1 i0, N 1 i1, N 1 iM 1, N 1
数 据 量
具体而言，遥感数字图像处理的内容包括：
• 图像的数字化 如何由一幅模拟图 像获取一幅满足需求的 数字图像，使图像便于 计算机处理、分析。 • 图像变换 图像变换目的在于：处理问题简化、有利于特征 提取、加强对图像信息的理解。 图像变换算法很多，重点学习傅立叶变换的算法、 性质和应用。
• 图像增强 介绍各种增强方 法及其应用。增强图 像的有用信息，消弱 噪声的干扰。
（4） 图像通信模块
图像通信就是把图像传送到远方终端。 按传输图像种类分为
• 静止图像通信，如电报、传真和图文电视等
• 活动图像通信，如电视、可视电话等。
（5）主机 • 以微机或工作站为主，配以图像卡和外设构成微型图像 处理系统
•采用大型机
（6） 图像处理软件 由系统管理、图像数据管理和图像处理模块三部分组成。 常用的有ERDAS和ENVI这两种遥感图像处理软件
超凡卓越的音频视频表现 Hello …
独特的Exact Time和Auto Balance技术
Hi …
只需350毫秒
语音图像唇形同步
地图符号识别
公安：指纹识别，印签、伪钞识别，安检，手迹、印记鉴
别分析等。
气象预报：获取气象云图进行测绘、判读等。
风云1号
风云2号
习题：
• 1、什么是图像？什么是数字图像？ • 2、遥感数字图像处理系统的主要构成有 哪些？ • 3、试论述信息理论、计算机技术和地理 信息系统与遥感数字图像处理之间的关 系？
1998年长江（枝城-岳阳）洪涝灾害监测
工业生产：无损探伤，石油勘探，生产过程自动化（识
别零件，装配质量检查），工业机器人研制等。
军事：航空及卫星侦察照片的测绘、判读，雷达、 声纳
图像处理，导弹制导，军事仿真等。
在军事方面制作电子沙盘
通信：图像传真，数字电视、网络可视聊天、可视电话
网页动画等。
遥感数字图像处理
使用教材及参考书
使用教材： 《遥感数字图像处理教程》科学出版社 韦玉春、汤国安、 杨昕编著。 参考书： [1] 《遥感与图像解译》（第四版）电子工业出版社 [2]《遥感应用分析原理与方法》赵英时 科学出版社 [3]《遥感导论》梅安新 高等教育出版社 [4]《遥感影像地学理解与分析》周成虎等 科学出版社 [5]《遥感图象处理应用与分析》戴昌达 清华出版社 [6]《遥感物理》徐希孺，北大出版社 [7]《 ERDAS IMAGE遥感图像处理方法》党安荣 清华 大 学出版社
• 往要变换至空间域进行图像的显示和对比。
1.4
基础理论和基本知识要求
遥感数字图像处理是多学科相互渗透的产物，它 与模式识别、计算机图形学、计算机视觉等学科既相 互联系又相互区别。
图像 狭义处理 客 观 世 界 图像 模 式 识 别
计 算 机 视 觉
计算机图形学 描述
图像分析
新新新 理工技 论具术
教学目的
掌握和了解
• 遥感图像的机理 • 遥感图像的处理方法和过程 • 如何从遥感数据中获取自己所需要的信 息
第1讲
课 题： 遥感数字图像处理概述 目的要求：了解数字图像处理的概念、遥感数字图像 处理系统的构成、数字图像处理的应用 教学重点： 遥感数字图像处理的应用 教学难点：遥感数字图像处理系统的构成 教学课时：2课时 教学方法：授课为主、鼓励课堂交流 本次课涉及的学术前沿：数字图像处理的发展方向
像素或像元的属性：具有特定的空间位置和灰度。
•1.1.2 遥感数字图像
•遥感数字图像是数字形式的遥感图像。不同的地物能够反射 或辐射不同波长的电磁波，利用这种特性遥感系统可以产生不 同的遥感数字图像。 •三种典型地物的波谱反射特性
1.2 遥感数字图像处理
图像处理
模拟图像处理 数字图像处理
1.2.1 遥感数字图像处理的内容
它是研究图像的获取、传输、存储，变换、显示、 理解与综合利用的一门崭新学科。 根据抽象程度不同可分为三个层次：狭义图像处理、图 像分析和图像理解。如图1.2.1所示。 高 抽 象 程 度 低 语 义 高层 中层 低层 图像理解 图像分析 狭义处理 图 1.2.1 符号 目标 象素 小
操 作 对 象
大
遥感：农、林等资源的调查，农作物长势监测，自然灾害
监测、预报，地势、地貌测绘以及地质构造解译、找矿，环 境污染检测等等。
RS Application in MonБайду номын сангаасtoring the Changes of Landuse(1)
RS Application in Monitoring the Changes of Landuse(2)
• 再现性好
不管是什么数字图像，均用数组或数组集合表示。在传送 和复制图像时，只在计算机内部进行处理，这样数据就不会丢 失或遭破坏，保持了完好的再现性。而在模拟图像处理过程中 ，就会因为各种干扰因素而无法保持图像的再现性。
• 通用性、灵活性强 对可见图像和不可见光图像（如X光图像、热红外 图像和超声波图像等），尽管这些图像生成体系中的设 备规模和精度各不相同，但当把这些图像数字化后，对 于计算机来说，都可同样进行处理，这就是数字处理图 像的通用性。 另外，改变处理图像的计算机程序，可对图像进行 各种各样的处理，如上下滚动、漫游、拼接、合成、变 换、放大、缩小和各种逻辑运算等，所以灵活性很高。
图像理解
图像理解
(转换)
符号
(人)
1.5 数字图像处理的特点及其应用
1.5.1 数字图像处理的特点 • 精度高
对于一幅图像而言，数字化时不管是用4比特、8比特还是 其它比特表示，只需改变计算机中程序的参数，处理方法不变 。所以从原理上讲不管对多高精度的数字图像进行处理都是可 能的。而在模拟图像处理中，要想使精度提高一个数量级，就 必须对装置进行大幅度改进。