数字图像处理基本概念
数字图像处理 基本概念
数字图像处理基本概念
1.绪论
2.图像 3.数字图像 4.数字图像处理的基本特点 5.数字图像处理各层次关系 6.数字图像处理的主要研究内容
绪论
数字图像处理的起源
第一次通过海底电缆传输图像
1. 20世纪20年代
1921年用电报打印 机采用特殊字符在 编码纸带中产生的 图像
数字图像处理的概念
2. 图像处理涉及的相关领域：（图像分析、计算机 视觉） 低级处理：输入输出均为图像 （如图像缩放、 图像平滑） 中级处理：输入图像，输出提取的特征 （如区 域分割、边界检测） 高级处理：理解识别的图像 ( 如无人驾驶，自 动机器人)
3.数字图像处理 包括输入和输出均是图像的处理，同时也包括 从图像中提取特征及识别特定物体的处理。
6.
图像识别
图像识别是人工智能的一个重要领域，是图像处理的
最高境界。一副完整的图像经预处理、分割和描述提取有 效特征之后，进而由计算机系统对图像加以判决分类。
数字图像处理的主要研究内容
7.
图像隐藏
是指媒体信息的相互隐藏。
数字水印 图像的信息伪装
谢谢！
美国航天器传送的 第一张月球照片， “旅行者7号”卫 星1964年7月31日9 点09分（东部白天 时间）在光线影响 月球表Βιβλιοθήκη 17分钟时 摄取的图像绪论
数字图像处理的起源
开始用于医学图像、地球遥感、天文学等领
3. 20世纪60年代末、70年代初 域
胸部X射线图像
头部CT图像
绪论
数字图像处理的起源
（2）图像分析：对图像中感兴趣的目标进
行提取和分割，获得目标的客观信息（特点 或性质），建立对图像的描述； 以观察者为中心研究客观世界； 图像分析是一个从图像到数据的过程。
数字图像处理各层次关系
(3)
图像理解：研究图像中各目标的性质和
它们之间的相互联系；得出对图像内容含义 的理解及原来客观场 景的解释； 以客观世界为中心，借助知识、经验来推 理、认识客观世界，属于高层操作（符号 运算）。
x=0,1,••• ,N-1 f(i,j)=0~255， y=0,1, ••• ,N-1 （灰度级为256，设灰度量化为8bit）
数字图像处理的基本特点
1．具有数字信号处理技术共有的特点。 （1）处理精度高。 （2）重现性能好。 （3）灵活性高。
2．数字图像处理后的图像可能是供人观察和评价的， 也可能作为机器视觉的预处理结果。
4. 至今 广泛用于工业、医学、生物科学、地理学、考古学、物理学、天 文学等多个领域
太空技术：航天技术、空间防御、天文学 生物科学：生物学和医学 刑事/物证：指纹、人脸分析 国防：军事探测 工业应用：产品检测 日常生活应用：照片编辑、影视制作
图像
图：反射光或透射光的分布，或自身发出的能量 像：人的视觉系统对图的接收在大脑中形成的印象
模拟图像 模拟图像即为连续图像，指从时间上和数值上是不 间断的。 数字图像 由模拟图像采样和量化而得。组成数字图像 的基本 单位是像素，所以数字图像是像素的集合。
像素为元素的矩阵，像素的值代表图像在该位置的 亮度，称为图像的灰度值。 数字图像像素具有整数坐标和整数灰度值
图像
图1：原图
图2：将原图放大4倍
或认识
观察系统使用的光波段：可见光、红外、X射线、 微波超声波等 运动——飞行物、心脏图等
图像：静止——文字、图片等
图像
色彩：黑色、彩色 图像处理：对图像信息进行加工处理，以满足人的视 觉心理和实际应用的需求 图像处理方法：光学方法、电子学方法
图像是一种语言：表达方法直观、表现力强
图像
主要方法：图像边缘检测、灰度阈值分割、基于纹理分
割、区域增长……
数字图像处理的主要研究内容
5.
图像描述
图像描述是图像分析和理解的必要前提。图像描述是用 一组数量或符号（描述子）来表征图像中被描述物体的
某些特征。
主要方法：二值图像的几何特征、简单描述子、
形状数、傅立叶描述子，纹理描述……
数字图像处理的主要研究内容
1922年在信号两次 穿越大西洋后，从 穿孔纸带得到的数 字图像
绪论
数字图像处理的起源
1929年 从伦敦到 纽约用15 级色调设 备传送的 照片
绪论
数字图像处理的起源
2. 20世纪60年代早期 第一台执行有意义的图像处理任务的大型计算机
的发展，空间项目开发利用计算机改善空间探测器发回的图像工作
数字图像处理的概念
数字图像常用矩阵来表示：
f (0,0) f (0,1) f (0, N 1) f (1,1) f (1, N 1) f (x, y) f (1,0) f (N 1,0) f (N 1,1) f (N 1, N 1) N N
数字图像
数字图像是指由被称作象素的小块区域组成的二维矩 阵。将物理图象行列划分后，每个小块区域称为像素 （pixel）。 每个像素包括两个属性：位置和灰度。 对于单色即灰度图像而言，每个象素的亮度用一个数 值来表示，通常数值范围在0到255之间，即可用一 个字节来表示， 0表示黑、255表示白，而其它表示灰度级别。
数字图像处理的主要研究内容
4.
图像分割
图像分割是数字图像处理中的关键技术之一。图像分割将图像 中有意义的特征提取出来（物体的边缘、区域），它是进行进 一步图像识别、分析和图像理解的基础。 虽然目前已研究出了不少边缘提取、区域分割的方法，但还没 有一种普遍适用于各种图像的有效方法。对图像分割的研究还 在不断的深入中，是目前图像处理研究的热点方向之一。
数字图像处理的基本特点
3．数字图像处理技术适用面宽。原始模拟图像可以 来自多种信息源，它们可以是可见光图像，也可以 是不可见的波谱图像、超声波图像或红外图像。
数字图像处理各层次关系
1.图像处理的三个层次
图3 三个层次
数字图像处理各层次关系
（1）图像处理：对图像进行各种加工，以
改善图像的视觉效果；强调图 像之间进行的 变换；图像处理是一个从图像到图像的过程。
数字图像处理的主要研究内容
1.图像变换
傅立叶变换 沃尔什变换 离散余弦变换 小波变换
……
采用各种图像变换方法 对图像进行间接处理。 有利于减少计算量并进 一步获得更有效的处理。
数字图像处理的主要研究内容
2.图像压缩编码
图像压缩编码技术可以减少描述图像的数据量，以便节约图像 存储的空间，减少图像的传输和处理时间。 图像压缩有无损压缩和有损压缩两种方式，编码是压缩技术中 最重要的方法，在图像处理技术中是发展最早和应用最成熟的 技术。
数字图像处理的概念
1. 数字图像的表示：f(x,y)表示一幅图像，x,y,f为有限、离散值 数字图像 以数字格式存放的图像
灰度信息数字化
计算机方便处理
用 像素 二 7 6 6 7 维 5 2 2 5 数字化 矩 7 2 2 7 阵 7 6 6 7 表 示 将模拟图像数字化的主要设备有扫描仪。 将视频画面数字化的设备有图像采集卡、数码照相 机。
主要方法：熵编码，预测编码，变换编码，二值图像编码、 分形编码……
数字图像处理的主要研究内容
3.
图像的增强和复原
图像增强和复原的目的是为了改善图像的视觉 效果，如去除图像噪声，提高图像的清晰度等。图 像增强不考虑图像降质的原因，突出图像中感兴趣 的部分。图像复原要求对图像降质的原因有所了解， 根据图像降质过程建立“退化模型”，然后采用滤 波的方法重建或恢复原来的图像。 主要方法：灰度修正、平滑、几何校正、图像锐化、 滤波增强、维纳滤波……
