第1章 绪论 1.1 图像和图像处理 1.2 数字图像处理的步骤和方法 1.3 数字图像处理系统的组成 1.4数字图像处理的主要应用 1.5课程内容简介 Digital Image Processing
Digital Image Processing Digital Image Processing ◆1.1 图像和图像处理 图像和图像处理 ◆1.2 数字图像处理的步骤和方法 数字图像处理的步骤和方法 ◆1.3 数字图像处理系统的组成 数字图像处理系统的组成 ◆1.4 数字图像处理的主要应用 数字图像处理的主要应用 ◆1.5 课程内容简介 第1章 绪论
1.1图像和图像处理 图像 什么是图像：“图”是物体透射或反射光的分布，是客观存在的。 “像”是人的视觉系统对图在大脑中形成的印象或认识，是人的感 觉。图像(image)是图和像的有机结合，既反映物体的客观存 在，又体现人的心理因素；是客观对象的一种可视表示，它包含 了被描述对象的有关信息。 图像分类：根据图像空间坐标和幅度（亮度或色彩）的连续性可 分为模拟（连续）图像和数字图像。模拟图像是空间坐标和幅度 都连续变化的图像，而数字图像是空间坐标和幅度均用离散的数 字（一般是整数）表示的图像。 Digital Image Processing
Digital Image Processing Digital Image Processing ◘图像 什么是图像：“图”是物体透射或反射光的分布，是客观存在的。 是物体透射或反射光的分布，是客观存在的。 “像”是人的视觉系统对图在大脑中形成的印象或认识，是人的感 是人的视觉系统对图在大脑中形成的印象或认识，是人的感 觉。图像（image）是图和像的有机结合，既反映物体的客观存 ）是图和像的有机结合，既反映物体的客观存 在，又体现人的心理因素；是客观对象的一种可视表示，它包含 在，又体现人的心理因素；是客观对象的一种可视表示，它包含 了被描述对象的有关信息。 了被描述对象的有关信息。 图像分类：根据图像空间坐标和幅度（亮度或色彩）的连续性可 根据图像空间坐标和幅度（亮度或色彩）的连续性可 分为模拟（连续）图像和数字图像。模拟图像是空间坐标和幅度 分为模拟（连续）图像和数字图像。模拟图像是空间坐标和幅度 都连续变化的图像，而数字图像是空间坐标和幅度均用离散的数 都连续变化的图像，而数字图像是空间坐标和幅度均用离散的数 字（一般是整数）表示的图像。 字（一般是整数）表示的图像。 1.1 图像和图像处理 图像和图像处理
1.1 图像和图像处理 ¤图像处理 图像处理（image processing)就是对图像信息进行加工处 理和分析，以满足人的视觉心理需要和实际应用或某种目的（如 压缩编码或机器识别)的要求。图像处理可分为以下3类： 模拟图像处理 (analogue image processing); 数字图像处理(digital image processing); 光电结合处理(optoelectronic processing)o 模拟图像处理：也称光学图像处理，它是利用光学透镜或光学照相方 法对模拟图像进行的处理，其实时性强、速度快、处理信息量 大、分辨率高，但是处理精度低。灵活度差，难有判断功能。 Digital Image Processing
Digital Image Processing Digital Image Processing ◘图像处理 图像处理（image processing image processing）就是对图像信息进行加工处 ）就是对图像信息进行加工处 理和分析，以满足人的视觉心理需要和实际应用或某种目的（如 理和分析，以满足人的视觉心理需要和实际应用或某种目的（如 压缩编码或机器识别）的要求。图像处理可分为以下 压缩编码或机器识别）的要求。图像处理可分为以下3类 ： ▓ 模拟图像处理（ 模拟图像处理（analogue image processing analogue image processing） ； ▓ 数字图像处理（ 数字图像处理（digital image processing digital image processing）； ▓ 光电结合处理（ 光电结合处理（optoelectronic processing optoelectronic processing）。 模拟图像处理：也称光学图像处理，它是利用光学透镜或光学照相方 也称光学图像处理，它是利用光学透镜或光学照相方 法对模拟图像进行的处理，其实时性强、速度 法对模拟图像进行的处理，其实时性强、速度快、处理信息量 快、处理信息量 大、分辨率高，但是处理精度低，灵活度差，难有判断功能 大、分辨率高，但是处理精度低，灵活度差，难有判断功能 。 1.1 图像和图像处理 图像和图像处理
1.1 图像和图像处理 数字图像处理：即利用计算机对数字图像进行处理，它具有精度 高、处理内容丰富、方法易变、灵活度高等优点。但是它的处 理速度受到计算机和数字器件的限制，一般也是串行处理，因 此处理速度较慢。 光电结合处理：用光学方法完成运算量巨大的处理（如频谱变换 等)，而用计算机对光学处理结果（如频谱）进行分析判断等 处理。该方法是前两种方法的有机结合，它集结了二者的优 点。光电结合处理是今后图像处理的发展方向，也是一个值得 关注的研究方向。 Digital Image Processing
Digital Image Processing Digital Image Processing 1.1 图像和图像处理 图像和图像处理 数字图像处理：即利用计算机对数字图像进行处理 ，它具有精度 高、处理内容丰富、方法易变、灵活度高等优点。但是它的处 理速度受到计算机和数字器件的限制，一般也是串行处理，因 此处理速度较慢。 光电结合处理：用光学方法完成运算量巨大的处理（如频谱变换 等），而用计算机对光学处理结果（如频谱）进行分析判断等 处理。该方法是前两种方法的有机结合，它集结了二者的优 点。光电结合处理是今后图像处理的发展方向，也是一个值得 关注的研究方向
1.1 图像和图像处理 o图像的表示 图像的数学表示：一幅图像所包含的信息首先表现为光的强度 (intensity),即一幅图像可看成是空间各个坐标点上的光强度I 的集合，其普遍数学表达式为： I=f(X,y,z,入，t) 式中(X,y,z)是空间坐标，2是波长，t是时间，I是光点(X,y,Z)的强度 (幅度)。上式表示一幅运动的(t)、彩色/多光谱的(1)、立体的(x,y,z) 图像。 Digital Image Processing
Digital Image Processing Digital Image Processing ◘图像的表示 图像的数学表示：一幅图像所包含的信息首先表现为光的强度 一幅图像所包含的信息首先表现为光的强度 （intensity intensity）,即一幅图像可看成是空间各个坐标点上的光强度 即一幅图像可看成是空间各个坐标点上的光强度I 的集合，其普遍数学表达式为： 的集合，其普遍数学表达式为： I = f (x I = f (x，y，z，λ，t) 式中(x,y,z)是空间坐标， λ 是波长，t是时间，I是光点(x,y,z)的强度 （幅度）。 上式表示一幅运动的(t)、彩色/多光谱的(λ )、立体的(x,y,z) 图像。 1.1 图像和图像处理 图像和图像处理
1.1 图像和图像处理 静止图像，与时间七无关；单色图像（也称灰度图像)， 波长入为一常数；平面图像，则与坐标z无关。 即在每一种情况下，图像的表示可省略掉一维，即 (1) 静止图像：I=f(x,y,z,2) (2) 灰度图像：I=f(x,y,z,t) (3) 平面图像：I=f（x,y,2,t) 而对于平面上的静止灰度图像，其数学表达式可简化为： I=f (x,y) Digital Image Processing
Digital Image Processing Digital Image Processing 1.1 图像和图像处理 图像和图像处理 静止图像，与时间 静止图像，与时间t无关；单色图像（也称灰度图像）， 无关；单色图像（也称灰度图像）， 波长λ为一常数；平面图像，则与坐标 为一常数；平面图像，则与坐标z无关。 即在每一种情况下，图像的表示可省略掉一维，即 即在每一种情况下，图像的表示可省略掉一维，即 （1） 静止图像： I = f（x，y，z, λ） （2） 灰度图像： I = f（x，y，z，t ） （3） 平面图像： I = f（x，y,λ,t ） 而对于平面上的静止灰度图像，其数学表达式可简化为： 而对于平面上的静止灰度图像，其数学表达式可简化为： I = f（x，y）
1.1图像和图像处理 运动图像可用（静止）图像序列表示，彩色图像可分解 成三基色图像，三维图像可由二维重建。因此本书主要针对 平面上的静止灰度图像进行论述。 图像的特点： (1)空间有界：人的视野有限，一幅图像的大小也有限。 (2)幅度（强度）有限：即对于所有的X,y都有 0<f(x,y)<B. 其中B为有限值。 Digital Image Processing
Digital Image Processing Digital Image Processing 1.1 图像和图像处理 图像和图像处理 运动图像可用（静止）图像序列表示，彩色图像可分解 成三基色图像，三维图像可由二维重建。因此本书主要针对 平面上的静止灰度图像进行论述。 图像的特点： （1）空间有界:人的视野有限，一幅图像的大小也有限。 （2）幅度（强度）有限 ：即对于所有的x，y都有 0≤f(x,y) ≤ Bm 其中Bm为有限值
1.2数字图像处理的步骤和方法 数字图像处理的基本步骤 图像信息的获取：采用图像扫描仪等将图像数字化。 ■图像信息的存储：对获取的数字图像、处理过程中的图像 信息以及处理结果存储在计算机等数字系统中。 ■图像信息的处理：即数字图像处理，它是指用数字计算机 或数字系统对数字图像进行的各种处理。 ■图像信息的传输：要解决的主要问题是传输信道和数据量 的矛盾问题，一方面要改善传输信道，提高传输速率，另外要 对传输的图像信息进行压缩编码，以减少描述图像信息的数据 量。 图像信息的输出和显示：用可视的方法进行输出和显示。 Digital Image Processing
Digital Image Processing Digital Image Processing ◘ 数字图像处理的基本步骤 数字图像处理的基本步骤 ▓ 图像信息的获取： 图像信息的获取：采用图像扫描仪等将图像数字化。 采用图像扫描仪等将图像数字化。 ▓ 图像信息的存储： 图像信息的存储：对获取的数字图像、处理过程中的图像 对获取的数字图像、处理过程中的图像 信息以及处理结果存储在计算机等数字系统中。 信息以及处理结果存储在计算机等数字系统中。 ▓ 图像信息的处理： 图像信息的处理：即数字图像处理，它是指用数字计算机 即数字图像处理，它是指用数字计算机 或数字系统对数字图像进行的各种处理 或数字系统对数字图像进行的各种处理 。 ▓ 图像信息的传输： 图像信息的传输：要解决的主要问题是传输信道和数据量 要解决的主要问题是传输信道和数据量 的矛盾问题，一方面要改善传输信道，提高传输速率，另外要 的矛盾问题，一方面要改善传输信道，提高传输速率，另外要 对传输的图像信息进行压缩编码，以减少描述图像信息的数据 对传输的图像信息进行压缩编码，以减少描述图像信息的数据 量。 ▓ 图像信息的输出和显示： 图像信息的输出和显示：用可视的方法进行输出和显示。 用可视的方法进行输出和显示。 1.2 数字图像处理的步骤和方法 数字图像处理的步骤和方法
1.2数字图像处理的步骤和方法 数字图像处理的内容和方法 图像数字化：将非数字形式的图像信号通过数字化设备 转换成数字图像，包括采样和量化。 ■图像变换：对图像信息进行变换以便于在频域对图像进行 更有效的处理。 ·图像增强：增强图像中的有用信息，削弱干扰和噪声，提 高图像的清晰度，突出图像中所感兴趣的部分。 ·图像恢复（复原）：对退化的图像进行处理，使处理后的 图像尽可能地接近原始 (清晰)图像。 Digital Image Processing
Digital Image Processing Digital Image Processing ◘ 数字图像处理的内容和方法 数字图像处理的内容和方法 ▓ 图像数字化：将非数字形式的图像信号通过数字化设备 将非数字形式的图像信号通过数字化设备 转换成数字图像，包括采样和量化。 转换成数字图像，包括采样和量化。 ▓ 图像变换：对图像信息进行变换以便于在频域对图像进行 对图像信息进行变换以便于在频域对图像进行 更有效的处理。 更有效的处理。 ▓ 图像增强：增强图像中的有用信息，削弱干扰和噪声，提 增强图像中的有用信息，削弱干扰和噪声，提 高图像的清晰度，突出图像中所感兴趣的部分。 高图像的清晰度，突出图像中所感兴趣的部分。 ▓ 图像恢复（复原）： 图像恢复（复原）：对退化的图像进行处理，使处理后的 对退化的图像进行处理，使处理后的 图像尽可能地接近原始（清晰）图像。 图像尽可能地接近原始（清晰）图像。 1.2 数字图像处理的步骤和方法 数字图像处理的步骤和方法
1.2数字图像处理的步骤和方法 ■图像压缩编码：对待处理图像进行压缩编码以减少描 述图像的数据量。 ■图像分割：根据选定的特征将图像划分成若干个有意义 的部分，这些选定的特征包括图像的边缘、区域等。 ■图像分析与描述：主要是对已经分割的或正在分割的图 像各部分的属性及各部分之间的关系进行分析表述。 ■图像识别分类：根据从图像中提取的各目标物的特征， 与目标物固有的特征进行四配、识别，以作出对各目标物 类属的判别。 Digital Image Processing
Digital Image Processing Digital Image Processing ▓ 图像压缩编码： 图像压缩编码：对待处理图像进行压缩编码以减少描 对待处理图像进行压缩编码以减少描 述图像的数据量。 述图像的数据量。 ▓ 图像分割：根据选定的特征将图像划分成若干个有意义 根据选定的特征将图像划分成若干个有意义 的部分，这些选定的特征包括图像的边缘、区域等。 的部分，这些选定的特征包括图像的边缘、区域等。 ▓ 图像分析与描述： 图像分析与描述：主要是对已经分割的或正在分割的图 主要是对已经分割的或正在分割的图 像各部分的属性及各部分之间的关系进行分析表述。 像各部分的属性及各部分之间的关系进行分析表述。 ▓ 图像识别分类： 图像识别分类：根据从图像中提取的各目标物的特征， 根据从图像中提取的各目标物的特征， 与目标物固有的特征进行匹配、识别，以作出对各目标物 与目标物固有的特征进行匹配、识别，以作出对各目标物 类属的判别。 1.2 数字图像处理的步骤和方法 数字图像处理的步骤和方法