重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
1.1.1 图像分类
按照图像的光谱特性分

“可见光图像”； “红外光图像”； “雷达图像”； “声呐图像”。
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
1.1.1 图像分类
按照图像的时间特性分
“动态图像”

随时间变化的图像，如电视和电影画面。 不随时间变化的图像，如各类图片。
距离与起终点的选择无关
(3) D( p, r) ≤ D( p, q) D(q, r)
最短距离是沿直线的
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
像素距离度量函数表达
距离量度函数
(1) 欧氏（Euclidean）距离—模2距离
DE ( p, q) [( x s)2 ( y t )2 ] 1 / 2
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
1.3 图像表示
图像表示
M*N矩阵
f11 f 21 F f M1 f12 f 22 f 1N f 2N f MN
fM 2
列矢量
行矢量
f i f1i
F f1
图像信息——(3)情绪信息
依赖于观察者，如艺术图片的效果就与观看者本 身的生理、心理、修养有很大的关系，此类信息 无法刻画。
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
1.1.3图像处理的基本方法 图像处理（image processing）

对图像加工的各种技术方法的统称，它已被广泛地应 用于许多领域。 模拟图像处理 数字图像处理
基本方法

重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
1.2 图像技术及分类 图像处理技术目的在于解决图像采集、存储、传 输、使用图像信息问题 图像技术在广义上是各种与图像有关的技术的总 称
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
1.2图像技术及分类 伴随计算机技术发展而来，成型于登月竞赛时代
1946年第一台电子计算机 60年代，第三代计算机 JPL 图像增强和图像复原 70年代 遥感和医学图片 Rosenfeld ，1976 80年代 3D图像获取设备以及分析系统 90年代 人类生活和社会发展的各个方面


重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
图像工程与相关学科和领域的联系和区别处理应用
应用领域示例
视频通信：可视电话，电视会议，按需电视，远程教育； 文字档案：文字识别，过期档案复原，邮件分捡，支票，签名 辫伪，办公自动化； 生物医学：红白学球计数，染色体分析、X光、CT、MRI、 PET图像分析，医学手术模拟规划，远程医疗； 遥感测绘：巡航导弹制导，无人驾驶飞机飞行，精确制导，矿 藏勘探，资源探测，气象预报，自然灾害监测； 工业生产：工业检测，工业探伤，自动生产流水线监控，移动机器人， 无损探测，金相分析，印刷板质量检验，精细印刷品缺陷检测； 军事公安：雷达图像分析、巡航导弹路径规划 / 制导，罪犯脸 形合成、识别，指纹、印章的鉴定识别； 交通管理：太空探测、航天飞行、公路交通管理。
“静止图像”

重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
1.1.2图像信息的分类
三类


符号信息 景物信息 情绪信息
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
图像信息——(1)符号信息
一般是用文字、符号、图形等表示的具体的或抽 象的事物。


电路图、机械图、打印的文件等，一般用二值图像表 示。 地图中也包含大量符号，但需要关注颜色信息，因为 它们都有确定的物理含义，如蓝色一般表示湿地。
图像分析
图像理解
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
图像工程相关学科
主要相关学科：

图形学：原指用图形、图表、绘图等形式表达 数据信息的科学，而计算机图形学研究的就是如 何利用计算机技术来产生这些形式 图像模式识别：试图把图像分解成可用符号较 抽象地描述的类别
计算机视觉：主要强调用计算机实现人的视觉 功能，目前的研究内容主要与图像理解相结合
医学图像处理讲义
图像工程的三个层次
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
图像工程的三个层次
3个层次 图像处理 图像技术分类及名称 图像采集、获取及存储 图像重建 图像变换、滤波、增强、恢复、拼接 图像压缩编码等 边缘检测、图像分割 目标表达、描述、测量 目标颜色、形状、纹理、空间、运动分 析 目标检测、跟踪、提取、识别、分类等 图像解释、推理 序列图像配准、融合 图像建模等
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
美国航天器传送的第一张月球照片，“旅行者7号”1964年7月31日9 点09分在光线影响月球前17分钟前摄取的图像
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
1.2图像技术及分类 图像处理指所有涉及与图像信息加工相关的技术 主要功能包括： 对图像的各种加工 基于加工结果的判断决策和行为规划 为此进行的硬件设计及制作
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
1.2图像技术及分类 分为三个层次

图像处理（图像 ——> 图像）
对图像的增强、传输、储存等，改善人眼获得的视觉 信息

图像分析（图像 ——> 数据）
从视觉信息中发掘表达信息特征的抽象数据 图像理解（图像 ——> 解释） 对图像特征的理解，主观感受信息

重庆大学生物工程学院
2 2 5 种灰度
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
半调输出
调制模板
3 3 10 种灰度
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
半调输出
半调技术
牺牲图像的空间点数而增加图像的灰度级数
要保持细节，灰度级数就有限
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
抖动技术
抖动（dithering）输出技术 引入随机运算，误差传递到邻近像素（抖动）提 高灰度等级
(2) 城区（city-block）距离—模1距离
D4 ( p, q) x s y t
(3) 棋盘（chessboard）距离—模无穷距离
D8 ( p, q) max ( x s , y t )
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
像素间距离
等距离轮廓图案
D4距离
2 2 2 1 2 1 0 1 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2
s r s
8-邻域——N8(p)：
s
医学图像处理讲义
像素邻域
邻域表达了两重意义：

像素间的空间排列关系 像素间的关系
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
像素间的邻接，连接和连通
连接和连通
两个像素是否连接：
(1) 是否邻接
(2) 灰度值是否满足某个特定的相似准 则，如灰度值具有相似性。
重庆大学生物工程学院

显示设备

打印设备
转换到幻灯片、照片或透明胶片上
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
半调输出
一般打印设备仅能直接显示输出二值图
半调技术：利用人眼的集成特性，通过控制二值
点模式的形式（包括数量，尺寸，形状等）来获
得视觉上不同的灰度感觉 一种将灰度图像转化为二值图像的技术输出二值 图像，看到灰度图像

图像上的每个点有多于一个的局部特征。 彩色电视中重现的三基色图像，每个像素点就 需要有红、绿、蓝三个基色的三个亮度值表示。 遥感图像可以提供多达7个不同通道的信息。
黑白图像，又称“灰度图像”、“亮度图 像”、“单色图像”等，

每个像素点只有一个亮度值。 黑白照片 黑白电视画面。
医学图像处理讲义
1.1图像和像素 图像是用各种观测系统以不同形式和手段观测客 观世界而获得的，可以直接或间接作用于人眼并 进而产生视知觉的实体。 简而言之，图像可简单表述为人眼对于客观世界 的视觉响应。 人类从外界获得的信息约有75％来自视觉系统
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
1.1.1 图像分类
素都互相连通，则称 S 是一个连通集
医学图像处理讲义
像素间距离
距离量度函数
3个像素p，q，r，坐标(x, y)，(s, t)，(u, v)
(1) ( D( p, q) 0 ( D( p, q) 0 当且仅当
两个像素之间的距离总是正的
p q)
(2) D( p, q) D(q, p)
(3) m-连接（混合连接）：
2类像素 p 和 r 在V 中取值 且满足下列条件之一
① r 在N4(p)中 ② r 在ND(p)中且集合N4(p)∩N4(r)是空集 （这个集合是由 p 和 r 的在V中取值的 4-连接像素组成的）
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
混合连接
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
f 2i
f2
f Mi
T
fN
i 1, 2, , N
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
1.3 图像表示
重庆大学生物工程学院
章毓晋 (TH-EE-IE)
像素空间排列——邻域
像素的邻域
4-邻域——N4(p)： 对角邻域——ND(p)：
s
r r p r
s p s s
r
s r
r p r
D8距离
2 1 1 1 2 2 1 0 1 2 2 1 1 1 2 2 2 2 2 2
重庆大学生物工程学院
医学图像处理讲义
像素距离
像素距离计算示意 DE = 5 D4 = 7 D8 = 4