存储、通信、处理和分析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
VR的相关设备
二、数字图像处理的应用
故宫VR——《紫禁城•天子的宫殿》中的一景
二、数字图像处理的应用
电脑游戏中的建筑场景漫游
三、数字图像处理技术简介
图像处理涉及到的技术包括各种图像增强技术、图像恢复 和重建技术、图像分割技术等。
1 图像增强：
处理方法：空域方法和频域方法
图像增强 分类方法
处理策略：全局处理和局部处理
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。
⑤ 图像处理和分模块 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
可视电话
会议电视终端
卫星电视接收器
二、数字图像处理的应用
基于H.323标准的远程教学组网图
二、数字图像处理的应用
4 工业与交通应用
该领域的应用从70年代起取得了迅速的发展，主要有 产品质量检测、生产过程的自动控制、CAD／CAM等。
检查瓶装液体容量是否合格
智能交通控制
二、数字图像处理的应用
汽车牌照识别系统图
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
印机、绘图仪、显卡、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支持。
② 直方图变换增强 直方图是对图像中每一个灰度值统计出现的次数或者频率后
绘制出的图。对直方图变换可以实现图像增强。
原始图像及其直方图
直方图均衡后图像及其直方图
三、数字图像处理技术简介
航拍的城市夜景 （红外成像）
直方图均衡后的效果
三、数字图像处理技术简介
2.空域滤波 空域滤波就是设计一些运算模板，将模板和图像中对应 的各像素点的灰度值做积分运算或微分运算，以达到图像 平滑或锐化的目的。 ① 图像平滑
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 图像通信
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
图像的多种形式
电视电影
绘图
一、图像信息处理 基础知识
图像的各种定义：
韦氏定义
图像是物件 或事物的一 种表示、写 真或临摹， 是一个生动 的或图形化 的描述。
抽象的 定义
图像是客观 景物（万事 万物）呈现 在人心目中 的影象。
分离 定义
能量的 定义
“图”是物体投 射或反射光的 分布；“像” 是人的视觉系 统对“图” 在 大脑中形成的 印象或反映。
模拟
数字
图像
图像
扫描仪
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息为载体，传输相对较快。
处理对象：灰度图像增强和彩色图像增强
三、数字图像处理技术简介
1. 空域增强 空域增强就是指直接对图像的像素灰度值做某些运算，从
而达到对某些像素的灰度值的改变，以改善图片视觉效果。 ① 直接灰度变换增强 对图像中的每个像素按某种运算直接进行灰度变换
Couple原图像
三段式增强效果 对数变换增强效果
三、数字图像处理技术简介
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。
理解（即计算 了前所未有的
机视觉）
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，减轻了病人的痛苦。
图像处理广泛应用在科学研究、机 器人视觉、宇宙探测和国防科技等方面， 成为了信息处理的一个重要的学科分支。
一、图像信息处理 基础知识
第一幅月面图像就是我们对月球的直观感受和初步认识。
左边是嫦娥一号卫星传回的第一幅月面图像。 右边是第一幅月面图像的飞行效果图。
一、图像信息处理 基础知识
照片
视频图像
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， 计算机性价比
随着计算机技 的不断提高和
术和人工智能 通过万维网及
等研究的迅速 互联网的网络
发展，人们已 通信带宽的扩
开始研究图像 展，为之创造
式中，g(x,y)为退化图像，f(x,y)为求解的图像；H[·]是综 合所有退化因素的一个函数。n(x,y)为噪声函数。
图像复原就是已知g(x,y)，求f (x,y)的问题（近似过 程）。求解逼近过程，由于解不唯一，故方法很多，不同 误差准则，不同约束条件，得到的解会不同。
实际的复原过程是设计一个滤波器，使其能从降质图像 中计算得到真实图像的估计值。
《电子信息技术导论》
第十二章 图像信息处理 及应用
授课人 范文兵
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
1 图像和数字图像
1. 图像 图像是人们获取信息的主要来源。人类主要通过眼睛
观察外部世界，据统计，在人类获取的信息中，视觉信 息约占70%。
图像复原通俗地讲，就是图像退化的逆过程。典型的 图像复原方法是根据图像退化的先验知识建立一个退化 模型，以此模型为基础，采用滤波等手段进行处理，使 得复原后的图像符合一定的准则，达到改善图像质量的 目的。
三、数字图像处理技术简介
通用的图像退化模型为：
g(x, y) H[ f (x, y)] n(x, y)
三、数字图像处理技术简介
2. 逆滤波复原方法 若F(u,v)和G(u,v)分别表示复原图像和退化图像的傅里叶变 换；H(u,v)表示图像退化函数，它综合了所有造成图像退化的 因素，可采用实测或点冲激函数测量方法得到。 F(u,v)、G(u,v)和H(u,v)都用矩阵表示。 设H(u,v)已知，忽略噪声的情况下，复原图像F(u,v)为
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。