数字图象处理 (Digital Image Processing) 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 1 数字图象处理 (Digital Image Processing）
学习成绩考核方法 上机编程20%,期末考试80%。 2.本课程主要参考书 1]《数字图像处理》阮秋琦著,电子工业出 版社,2001年。 2]《数字图像处理》 Kenneth.R. Castleman著, 朱志刚等译,电子工业出版社,1998年。 [3]《计算机图像处理》容观澳编著,清华大学 出版社,2000年。 3.网上学习 本讲课内容将放入辽宁石油化工大学主页 (http://www.Inpu.educn)网上学苑内 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 2 1．学习成绩考核方法 上机编程20%，期末考试80%。 2．本课程主要参考书 [1] 《数字图像处理》阮秋琦著，电子工业出 版社，2001年。 [2] 《数字图像处理》Kenneth.R.Castleman 著， 朱志刚等译，电子工业出版社，1998年。 [3] 《计算机图像处理》容观澳编著，清华大学 出版社,2000年。 3．网上学习 本讲课内容将放入辽宁石油化工大学主页 （http://www.lnpu.edu.cn）网上学苑内
第一章数字图像处理综述 数字图象处理的主要内容 图象处理技术分类 计算机图形学与图象处理 图象的表征 数字图象处理系统 图像处理技术的重要意义 数字图像处理领域的发展方向 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 3 第一章 数字图像处理综述 • 数字图象处理的主要内容 • 图象处理技术分类 • 计算机图形学与图象处理 • 图象的表征 • 数字图象处理系统 • 图像处理技术的重要意义 • 数字图像处理领域的发展方向
1.1数字图象处理主要内容 1.1.1图象的定义 幅图象是一种代表另一个客体(或对象)的一 种写真或模拟;是一种生动的、图形化的描述。也就 是说,图象是一种代表客观世界中另一物体的、生动 的图形表达,它包含了描述其所代表的物体的信息 1.1.2图象分类 借助集合(即凡具有某种特定性质的对象的总合 称之为集合)的概念,图象可根据其生成方法或存在 形式分成若干类。所有图象的总体可以看作客观世界 的一部分,或者叫做客观世界的一个子集,而图象本 身又可进一步划分为若干子集(若干类)。图象的各 子集中,最重要的一个子集是可见图象子集。 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 4 1.1数字图象处理主要内容 1.1.1 图象的定义 一幅图象是一种代表另一个客体（或对象）的一 种写真或模拟；是一种生动的、图形化的描述。也就 是说，图象是一种代表客观世界中另一物体的、生动 的图形表达，它包含了描述其所代表的物体的信息。 1.1.2 图象分类 借助集合（即凡具有某种特定性质的对象的总合 称之为集合）的概念，图象可根据其生成方法或存在 形式分成若干类。所有图象的总体可以看作客观世界 的一部分，或者叫做客观世界的一个子集，而图象本 身又可进一步划分为若干子集（若干类）。图象的各 子集中，最重要的一个子集是可见图象子集
该子集包含了全部人眼可见(可接收到)的图象,其 中不仅包括了客观存在的光学图象,而且也包括了人类用 各种不同的方法人工生成的图象,即照片,图形与绘画 各种可测到的(客观存在的)物理特征量的空间分布, 构成一大类图象,称为物理图象。这些物理特征量是多种 多样的,它既包括各种波长的电磁波强度的空间分布不同 所构成的图象,也包括如温度分布、压力分布、高度分布 人口密度分布等等所构成的图象。可见光学图象只是电磁 波场图象中的一个子集。其余各种物理图象(均是人眼不 可见的)构成了不可见物理图象子集。 还应注意到,同一个空间点,可以具有多个物理特征 因此,同一对象(或物体)可以有多幅图象。例如彩照 (或彩色电视图象),就是每一点均在红、绿、蓝三个波 段上有不同强度分布的三幅图象的合成 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 5 该子集包含了全部人眼可见（可接收到）的图象，其 中不仅包括了客观存在的光学图象，而且也包括了人类用 各种不同的方法人工生成的图象，即照片，图形与绘画。 各种可测到的（客观存在的）物理特征量的空间分布， 构成一大类图象，称为物理图象。这些物理特征量是多种 多样的，它既包括各种波长的电磁波强度的空间分布不同 所构成的图象，也包括如温度分布、压力分布、高度分布、 人口密度分布等等所构成的图象。可见光学图象只是电磁 波场图象中的一个子集。其余各种物理图象（均是人眼不 可见的）构成了不可见物理图象子集。 还应注意到，同一个空间点，可以具有多个物理特征； 因此，同一对象（或物体）可以有多幅图象。例如彩照 （或彩色电视图象），就是每一点均在红、绿、蓝三个波 段上有不同强度分布的三幅图象的合成
实际上,对任一个空间点,在该点可测到的物理特 征都远远大于3,(但这些特征中绝大部分是人眼不可见 的。)因此,任一对象都存在着大量的图象。 图象的另一个子集是抽象的数学图象,即用数学函 数代表的图象,它包括了连续型与离散型(即数字图象) 两大类。 在所有各类图象中,只有数字图象是可以用数字计 算机直接处理的图象。计算机图象处理技术主要研究数 字图象的处理 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 6 实际上，对任一个空间点，在该点可测到的物理特 征都远远大于3，（但这些特征中绝大部分是人眼不可见 的。）因此，任一对象都存在着大量的图象。 图象的另一个子集是抽象的数学图象，即用数学函 数代表的图象，它包括了连续型与离散型（即数字图象） 两大类。 在所有各类图象中，只有数字图象是可以用数字计 算机直接处理的图象。计算机图象处理技术主要研究数 字图象的处理
1.13数字图像处理的主要内容 数字图像处理概括他说主要包括如下几项内容:几 何处理( Geometrical Processing),算术处理 Arithmetic Processing 图像增强( Image Enhancement),图像复原( Image Restoration),图像 重建( Image Reconstruction),图像编码( (mage Encoding),图像识别( Image Recognition),图像理解 (Image Understanding) (1)几何处理 几何处理主要包括坐标变换,图像的放大、缩小、旋 转、移动,多个图像配准,全景畸变校正,扭曲校正, 周长、面积、体积计算等 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 7 1.1.3数字图像处理的主要内容 数字图像处理概括他说主要包括如下几项内容：几 何处理 （ Geometrical Processing ） ， 算术处理 （ Arithmetic Processing ） ， 图像增强 （ Image Enhancement ），图像复原（Image Restoration），图像 重 建 （ Image Reconstruction ） ， 图像编码 (Image Encoding），图像识别（Image Recognition），图像理解 （lmage Understanding）。 （1）几何处理 几何处理主要包括坐标变换，图像的放大、缩小、旋 转、移动，多个图像配准，全景畸变校正，扭曲校正， 周长、面积、体积计算等
(2)算术处理 算术处理主要对图像施以 ×、÷等运算,虽 然该处理主要针对像素点的处理,但非常有用,如医学图 像的减影处理就有显著的效果 (3)图像增强 图像增强处理主要是突出图像中感兴趣的信息,而减 弱或去除不需要的信息,从而使有用信息得到加强,便于 区分或解释。主要方法有直方图增强、伪彩色增强法 ( pseudo color)、灰度窗口等技术, (4)图像复原 图像复原处理的主要目的是去除干扰和模糊,恢复图 像的本来面目。典型的例子如去噪就属于复原处理。图像 噪声包括随杋噪声和相干噪声,随机噪声干扰表现为麻点 干扰,相干燥声表现为网纹干扰。去模糊也是复原处理的 任务。这些模糊来自透镜散焦,相对运动,大气湍流,以 及云层遮挡等。维纳滤波、逆滤波、同态滤波等方法加以 去除。 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 8 （2）算术处理 算术处理主要对图像施以＋、－、×、÷等运算，虽 然该处理主要针对像素点的处理，但非常有用，如医学图 像的减影处理就有显著的效果。 （3）图像增强 图像增强处理主要是突出图像中感兴趣的信息，而减 弱或去除不需要的信息，从而使有用信息得到加强，便于 区分或解释。主要方法有直方图增强、伪彩色增强法 （pseudo color）、灰度窗口等技术。 （4）图像复原 图像复原处理的主要目的是去除干扰和模糊，恢复图 像的本来面目。典型的例子如去噪就属于复原处理。图像 噪声包括随机噪声和相干噪声，随机噪声干扰表现为麻点 干扰，相干燥声表现为网纹干扰。去模糊也是复原处理的 任务。这些模糊来自透镜散焦，相对运动，大气湍流，以 及云层遮挡等。维纳滤波、逆滤波、同态滤波等方法加以 去除
(5)图像重建 几何处理、图像增强、图像复原都是从图像到图像的处 理,即输入的原始数据是图像,处理后输出的也是图像, 而重建处理则是从数据到图像的处理。也就是说输入的是 某种数据,而处理结果得到的是图像,该处理的典型应用 就是CT技术。CT技术发明于1972年,早期为X射线(X ray)CT,后来发展的有ECT、超声CT、核磁共振(NMR) 等。图像重建的主要算法有代数法、迭代法、傅里叶反投 影法、卷积反投影法等,其中以卷积反投影法运用最为丿 泛,因为它的运算量小、速度快。值得注意的是三维重建 算法发展得很快,而且由于与计算机图形学相结合,把多 二维图像合成三维图像,并加以光照模型和各种渲染技 术,能生成各种具有强烈真实感及纯净的高质量图像。三 维图形的主要算法有线框法、表面法、实体法、彩色分域 法等等,这些算法在计算机图形学中都有详尽的介绍。三 维重建技术也是当今颇为热门的虚拟现实和科学可视化技 术的基础 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 9 （5）图像重建 几何处理、图像增强、图像复原都是从图像到图像的处 理，即输入的原始数据是图像，处理后输出的也是图像， 而重建处理则是从数据到图像的处理。也就是说输入的是 某种数据，而处理结果得到的是图像,该处理的典型应用 就是CT技术。CT技术发明于1972年，早期为X射线（Xray）CT，后来发展的有ECT、超声CT、核磁共振（NMR） 等。图像重建的主要算法有代数法、迭代法、傅里叶反投 影法、卷积反投影法等，其中以卷积反投影法运用最为广 泛，因为它的运算量小、速度快。值得注意的是三维重建 算法发展得很快，而且由于与计算机图形学相结合，把多 个二维图像合成三维图像，并加以光照模型和各种渲染技 术，能生成各种具有强烈真实感及纯净的高质量图像。三 维图形的主要算法有线框法、表面法、实体法、彩色分域 法等等，这些算法在计算机图形学中都有详尽的介绍。三 维重建技术也是当今颇为热门的虚拟现实和科学可视化技 术的基础
(6)图像编码 图像编码研究属于信息论中信源编码范畴,其主要宗旨 是利用图像信号的统计特性及人类视觉的生理学及心理学特 性对图像信号进行高效编码,即研究数据压缩技术,以解决 数据量大的矛盾。一般来说,图像编码的目的有三个:①减 少数据存储量;②降低数据率以减少传输带宽;③压缩信息 量,便于特征抽取,为识别作准备。就编码而言,以去除冗 余为基础的编码方法称为第一代编码。如:PCM、DPCM 亼M、亚取样编码法;变换编码中的DFT、DCT、Wash Hadamard变换等方法以及以此为基础的混合编码法均属于 经典的第一代编码法。而第二代编码方法多是20世纪80年代 以后提出的新的编码方法,如余字塔编码法, fractal编码、 基于神经元网络的编码方法、小波变换编码法、模型基编码 法等,现代编码法的特点是:①充分考虑人的视觉特性;② 恰当地考虑对图像信号的分解与表述;③采用图像的合成与 识别方案压缩数据率。 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作
2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 10 （6）图像编码 图像编码研究属于信息论中信源编码范畴，其主要宗旨 是利用图像信号的统计特性及人类视觉的生理学及心理学特 性对图像信号进行高效编码，即研究数据压缩技术，以解决 数据量大的矛盾。一般来说，图像编码的目的有三个：①减 少数据存储量；②降低数据率以减少传输带宽；③压缩信息 量，便于特征抽取，为识别作准备。就编码而言，以去除冗 余为基础的编码方法称为第一代编码。如：PCM、DPCM。 △M、亚取样编码法；变换编码中的DFT、DCT、WalshHadamard变换等方法以及以此为基础的混合编码法均属于 经典的第一代编码法。而第二代编码方法多是20世纪80年代 以后提出的新的编码方法，如余字塔编码法，Fractal编码、 基于神经元网络的编码方法、小波变换编码法、模型基编码 法等，现代编码法的特点是：①充分考虑人的视觉特性；② 恰当地考虑对图像信号的分解与表述；③采用图像的合成与 识别方案压缩数据率