数字图像处理(冈萨雷斯)1-绪论PPT文档格式.ppt

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参考书：

图像处理和分析，章毓晋，清华大学出版社，图像处理和分析，章毓晋，清华大学出版社，2000年年6月月；

数字图像处理，数字图像处理，李俊山，李俊山，清华大学出版社清华大学出版社（2009年教材年教材）；

数字图像处理学（第二版），数字图像处理学（第二版），阮秋琦著，电子工业出版社阮秋琦著，电子工业出版社；

o教学辅助工具（教学辅助工具（Matlab）o考核方式考核方式平时成绩占（包括上课表现、作业、实验）平时成绩占（包括上课表现、作业、实验）30-40；

考试成绩占考试成绩占60-70；

第第1章章绪论绪论本章要点本章要点数字图像处理的概念数字图像处理的概念数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例数字图像处理的基本步骤数字图像处理的基本步骤数字图像处理系统的组成数字图像处理系统的组成目的目的1.1.要求学生了解数字图像处理的主要内容及相关要求学生了解数字图像处理的主要内容及相关知识，熟悉数字图像处理与其他学科的关系；

知识，熟悉数字图像处理与其他学科的关系；

2.2.重点掌握数字图像处理的基本概念、系统组成、重点掌握数字图像处理的基本概念、系统组成、特点及应用。

特点及应用。

（11）图像图像1.1基本概念基本概念灰度（单色）图像灰度（单色）图像彩色图像彩色图像o1.1.图像图像和图像处理和图像处理模拟图像和数字图像模拟图像和数字图像1）1）模拟图像模拟图像模拟图像可用连续函数来描述。

模拟图像可用连续函数来描述。

其特点：

光照位置光照位置光照位置光照位置和和光照强度光照强度光照强度光照强度均为连续变化的。

均为连续变化的。

2）2）数字图像数字图像可用矩阵或数组来描述可用矩阵或数组来描述像素或像元的属性：

空间位置和灰度。

像素或像元的属性：

空间空间采样采样模拟图像模拟图像数字图像数字图像

（2）

（2）数字图像数字图像数字图像数字图像亮度亮度量化量化空间坐标和灰度（亮度）均用离散的数字（一般是空间坐标和灰度（亮度）均用离散的数字（一般是空间坐标和灰度（亮度）均用离散的数字（一般是空间坐标和灰度（亮度）均用离散的数字（一般是整数）表示的图像。

整数）表示的图像。

基本元素称为象素（基本元素称为象素（基本元素称为象素（基本元素称为象素（PixelPixelPixelPixel）1.图像和图像处理图像和图像处理就是对就是对图像信息进行加工处理和分析图像信息进行加工处理和分析图像信息进行加工处理和分析图像信息进行加工处理和分析，以满足人的，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。

或机器识别）的要求。

1.图像和图像处理图像和图像处理（3）（3）图像处理图像处理图像处理图像处理（imageprocessing）imageprocessing）数字图像处理：

即利用计算机对数字图像进行处理。

数字图像处理：

优点优点：

精度高、再现性好、方法易变、灵活度高。

缺点缺点：

处理速度受到计算机和数字器件的限制，一般也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。

是串行处理，因此处理速度较慢。

c.c.高级处理（图像理解）：

高级处理（图像理解）：

研究图像中各目标的性研究图像中各目标的性质和其相互关系，理解图像的含义质和其相互关系，理解图像的含义（如如无人驾驶无人驾驶，自动机器人自动机器人）。

a.a.低级处理：

低级处理：

对图像进行各种加工以改善图像的效果，为对图像进行各种加工以改善图像的效果，为图像分析做准备。

（如图像分析做准备。

（如图像缩放图像缩放图像缩放图像缩放、图像平滑图像平滑图像平滑图像平滑）图像图像图像图像。

（）b.b.中级处理（图像分析）：

中级处理（图像分析）：

对图像中感兴趣的目标进对图像中感兴趣的目标进行检测和测量行检测和测量（特征提取特征提取），以获得客观的信息。

，以获得客观的信息。

（如（如区域分割区域分割、边界检测边界检测）.图像图像数据数据（）o图像处理的图像处理的三个层次三个层次（3）图像处理图像处理（imageprocessing）简单的点运算（低级处理）简单的点运算（低级处理）1.图像和图像处理图像和图像处理a.图像处理事例一图像处理事例一图像图像图像图像去除噪声（低级处理）去除噪声（低级处理）a.图像处理事例二图像处理事例二1.图像和图像处理图像和图像处理图像图像图像图像图像的增强图像的增强（低级处理）（低级处理）a.图像处理事例三图像处理事例三1.图像和图像处理图像和图像处理图像图像图像图像图像的分割图像的分割（中级处理）（中级处理）b.图像分析事例图像分析事例1.图像和图像处理图像和图像处理心腔容积的大小图像图像数据数据人脸跟踪与识别人脸跟踪与识别（高级处理）（高级处理）b.图像理解事例图像理解事例1.图像和图像处理图像和图像处理1.2数字图像处理的起源与发展数字图像处理的起源与发展1.201.20世纪世纪2020年代年代第一次通过海底电缆传输图像第一次通过海底电缆传输图像19211921年用电报年用电报打印机采用特打印机采用特殊字符在编码殊字符在编码纸带中产生的纸带中产生的图像图像19221922年在信号年在信号两次穿越大西两次穿越大西洋后，从穿孔洋后，从穿孔纸带得到的数纸带得到的数字图像字图像数字图像处理的起源与发展数字图像处理的起源与发展2.2.2020世世纪纪6060年年代代早早期期第第一一台台执执行行有有意意义义的的图图像像处处理理任务的大型计算机任务的大型计算机计算机的发展，计算机的发展，空间项目开发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利用计算机改善空间探测器发回的图像工作美国航天器传送的美国航天器传送的第一张月球照片，第一张月球照片，“旅行者旅行者77号号”卫卫星星19641964年年77月月3131日日99点点0909分（东部白天分（东部白天时间）在光线影响时间）在光线影响月球表面月球表面1717分钟时分钟时摄取的图像摄取的图像3.3.2020世世纪纪6060年年代代末末、7070年年代代初初开开始始用用于于医医学学图图像像、地地球遥感、天文学等领域球遥感、天文学等领域计算机轴向断层术计算机轴向断层术（CAT,CT）（CAT,CT）获诺贝尔医学奖获诺贝尔医学奖胸部胸部XX射线图像射线图像头部头部CTCT图像图像数字图像处理的起源与发展数字图像处理的起源与发展4.4.至至今今广广泛泛用用于于工工业业、医医学学、生生物物科科学学、地地理理学学、考考古古学、物理学、天文学等多个领域学、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：

生物学和医学生物科学：

生物学和医学刑事刑事/物证：

指纹、人脸分析物证：

指纹、人脸分析国防：

军事探测国防：

军事探测工业应用：

产品检测工业应用：

产品检测日常生活应用：

照片编辑、影视制作日常生活应用：

照片编辑、影视制作5.5.利用图像处理技术帮助解决机器感知问题利用图像处理技术帮助解决机器感知问题数字图像处理的起源与发展数字图像处理的起源与发展根据信息源分类根据信息源分类（电磁波谱）（电磁波谱）根据光子能量排布的电磁波谱根据光子能量排布的电磁波谱1.3数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例oGammaGamma射线射线（a）（a）骨骼扫描骨骼扫描（b）（b）PETPET图像图像（c）（c）天鹅星座环天鹅星座环（d）（d）来自反应器来自反应器电子管的伽电子管的伽马辐射马辐射数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例oXX射线射线（aa）胸部）胸部XX射线图像射线图像（bb）主动脉造影图像）主动脉造影图像（cc）头部）头部CTCT（dd）电路板）电路板（ee）天鹅星座环）天鹅星座环数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例o紫外线成像紫外线成像

（1）

（1）普通谷物普通谷物

（2）

（2）被真菌感染的谷物被真菌感染的谷物（3）（3）天鹅星座环天鹅星座环数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例o可见光与红外波段成像可见光与红外波段成像利用可见光显微镜获取的图像利用可见光显微镜获取的图像

（1）

（1）紫杉酚紫杉酚250250倍倍

（2）

（2）胆固醇胆固醇4040倍倍（3）（3）微处理器微处理器6060倍倍（4）（4）镍氢化物薄片镍氢化物薄片17501750倍倍（5）（5）有机超导有机超导450450倍倍数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例o可见光与红外波段成像可见光与红外波段成像利用图像处理技术检测产品利用图像处理技术检测产品（a）（a）电路板电路板（b）（b）封装的丸剂封装的丸剂（c）（c）瓶子瓶子（d）（d）清洁塑料上的气泡清洁塑料上的气泡（e）（e）谷物谷物数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例o可见光与红外波段成像可见光与红外波段成像（a）（a）指纹指纹（b）（b）纸币纸币（c）（c）自动读取牌照自动读取牌照数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例o可见光与红外波段成像可见光与红外波段成像数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例红外线成像红外线成像（Infrafredimages）Humanbodydispersesheat（redpixels）Differentcolorsindicatevaryingtemperatures红外线频率红外线频率数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例o微波波段成像微波波段成像o微微波波段段成成像像（雷雷达达）不不受受气气候候、光光照照条条件件影影响响，可可以以穿穿透云层，通过植被、冰层和极干燥地区透云层，通过植被、冰层和极干燥地区西藏东南山西藏东南山区航天器拍区航天器拍摄的雷达图摄的雷达图像像数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例o无线电波成像无线电波成像（a）（a）膝盖膝盖（b）（b）脊椎脊椎磁共振成像磁共振成像（MRI）（MRI）数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例o其他图像成像方式其他图像成像方式声波成像声波成像地震模型横截面图像，箭头指示碳氢化合物地震模型横截面图像，箭头指示碳氢化合物数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例o其他图像成像方式其他图像成像方式超声波成像超声波成像（a）（a）胎儿胎儿（b）（b）胎儿另一侧胎儿另一侧（c）（c）甲状腺甲状腺（d）（d）肌肉层有损害肌肉层有损害数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例o其他图像成像方式其他图像成像方式电子显微镜成像电子显微镜成像（a）（a）过热损坏的钨丝过热损坏的钨丝250250倍倍（b）（b）损坏的集成电路损坏的集成电路25002500倍倍数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例o其他图像成像方式其他图像成像方式计算机合成计算机合成（a）（a）和和（b）（b）分分形图像形图像（c）（c）和和（d）（d）从从显示物体的显示物体的三维计算机三维计算机模型产生的模型产生的图像图像数字图像处理的应用实例数字图像处理的应用实例数字图像