湖南城市学院数字图像处理

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1、湖 南 城 市 学 院 数 字 图 像 处 理一 、 图 像 的 概 念 及 分 类 ；学 科 定 义 ： 给 定 条 件 下 被 摄 目 标 电 磁 波 性 质 （ 反 射 、 辐 射 、 透 射 ） 的 一 种 表 现 形 式 。广 义 上 ： 图 像 是 对 所 表 示 物 体 的 信 息 描 述分 类 ： 1） 、 二 值 图 像 ： 图 像 中 只 能 取 值 为 0 或 1。 2） 、 灰 度 图 像 : 单 色 图 像 ， 只 包 含亮 度 信 息 。3） 、 彩 色 图 像 ： 3 波 段 单 色 图 像 ， 每 波 段 代 表 不 同 颜 色 ， 通 常 为 红 色 、 绿

2、色 、 蓝 色 。二 、 说 明 图 像 技 术 的 层 次 ， 并 叙 述 各 层 次 的 主 要 研 究 内 容 ；1、 图 像 技 术 之 图 像 处 理 ： 着 重 考 虑 图 像 之 间 的 变 换 ， 主 要 是 对 图 像 信 息 进 行 加 工 得 到 满 足人 的 视 觉 心 理 或 应 用 需 求 行 为 的 图 像 ， 为 自 动 识 别 和 理 解 打 下 基 础 。 是 一 个 从 图 像 到 图 像 的过 程 。2、 图 像 技 术 之 图 像 分 析 ： 图 像 分 析 要 求 对 图 像 中 感 兴 趣 的 目 标 进 行 检 测 和 测 量 ， 以 获 得 它

3、们 的 客 观 信 息 ， 从 而 帮 助 我 们 建 立 对 图 像 的 描 述 。 比 如 从 图 像 上 提 取 目 标 的 边 缘 和 轮 廓 信 息 ，并 进 行 细 化 、 连 接 和 矢 量 跟 踪 以 表 达 和 测 量 目 标 。 （ 人 脸 识 别 、 医 学 图 像 分 析 ）3、 图 像 技 术 之 图 像 理 解 ： 以 图 像 为 对 象 ， 知 识 为 核 心 ， 研 究 图 像 中 有 什 么 目 标 、 目 标 之 间的 相 互 关 系 、 图 像 是 什 么 场 景 以 及 如 何 应 用 场 景 的 一 门 技 术 。是 在 图 像 分 析 的 基 础 上

4、 ， 进 一 步 研 究 图 像 中 的 目 标 及 其 相 互 之 间 的 联 系 并 做 出 对 图 像 内 容 含义 的 理 解 以 及 对 原 来 客 观 场 景 的 解 释 ， 从 而 可 以 指 导 和 规 划 行 动 。三 、 简 述 图 像 处 理 的 主 要 目 的 及 主 要 处 理 技 术 ；数 字 图 像 处 理 目 的 ： 改 善 图 像 质 量 、 增 强 图 像 定 位 精 度 、 提 高 信 息 传 输 效 率 、 减 少 图 像 信 息存 贮 容 量 、 建 立 图 像 信 息 库主 要 处 理 技 术 ：1. 图 像 增 强 :为 便 于 目 视 判 读 或

5、 计 算 机 分 析 ， 从 图 像 信 息 中 增 强 其 有 用 成 分 的 技 术 。 如 ： 对 比 度拉 伸 、 彩 色 校 正 、 噪 声 抑 制 等 。 特 点 ： 把 弱 信 号 或 者 不 突 出 的 信 号 变 成 强 信 号 或 者 突 出 的 信 号 。但 是 ： 并 非 从 无 到 有 ， 而 是 从 弱 到 强 ； 增 强 会 造 成 部 分 信 息 的 损 失 。2、 图 像 复 原 :从 图 像 信 息 中 消 除 因 干 扰 因 素 而 导 致 的 图 像 退 化 。 典 型 的 退 化 如 ： 成 像 系 统 的 不 稳定 、 变 焦 模 糊 、 运 动 模

6、 糊 效 应 、 大 气 散 射 效 应 、 云 层 遮 挡 等 . 这 些 干 扰 因 素 的 对 图 像 的 影 响 主 要 表 现 为 ： 灰 度 值 误 差 ； 像 点 空 间 位 移 。3、 几 何 处 理 :校 正 图 像 的 几 何 误 差 ， 或 改 变 其 投 影 性 质 ， 使 其 规 化 到 给 定 的 数 学 基 础 。 目 的 ： 改善 图 像 信 息 的 量 测 性 能 。 几 何 处 理 是 视 觉 检 测 技 术 的 基 本 内 容 。4、 图 像 压 缩 与 编 码 :在 一 定 准 则 下 ， 通 过 降 低 图 像 数 据 内 部 的 冗 余 度 并 建

7、立 新 的 数 学 表 达 来 减少 图 像 数 据 量 。 因 此 ， 压 缩 与 编 码 密 不 可 分 。 目 的 ： 提 高 存 储 和 传 输 效 率 ； 获 得 保密 性 。5、 图 像 重 建 :由 物 体 横 剖 面 的 一 组 投 影 数 据 ， 经 过 解 析 运 算 而 生 成 该 剖 面 的 技 术 。 源 于 无创 伤 （ 破 坏 ） 性 内 部 检 测 。 如 ： CT 三 维 地 形 仿 真 技 术 特 点 ： 数 据 图 像6、 图 像 分 割 :从 图 像 中 提 取 或 区 分 与 目 标 相 对 应 的 不 同 的 感 兴 趣 区 域 。 如 ： 各 种

8、图 像 分 类 方 法 ，以 及 点 、 边 缘 、 区 域 提 取 技 术 。 为 目 标 识 别 提 供 底 层 支 持 。7、 图 像 描 述 :把 图 像 分 割 得 到 的 实 体 （ 要 素 ） 用 数 据 、 公 式 、 符 号 予 以 表 达 。 一 是 表 达 分 割 结 果 ，二 是 为 图 像 理 解 和 识 别 作 最 后 的 数 据 准 备 。8、 图 像 匹 配 ： 将 同 一 目 标 （ 区 域 ） 在 不 同 状 态 下 获 得 的 图 像 在 空 间 位 置 上 对 准 。 不 同 状 态 系 指 ：不 同 时 相 、 不 同 传 感 器 .典 型 应 用 ：

9、 巡 航 导 弹 末 制 导 、 立 体 视 觉 四 、 叙 述 数 字 图 像 采 样 及 量 化 的 概 念 ， 什 么 是 图 像 的 空 间 分 辨 率 及 灰 度 分 辨 率 ， 并 说 明 空 间 分 辨率 及 灰 度 分 辨 率 的 大 小 对 图 像 质 量 的 影 响 ；采 样 ： 有 一 个 连 续 的 正 弦 波 ， 要 进 行 离 散 化 ， 最 直 接 的 方 法 是 选 取 一 系 列 点 来 代 替 。 这 就 是 采样 （ 取 样 、 抽 样 ） 量 化 ： 用 有 限 的 值 来 代 替 无 限 的 值 称 为 量 化 。图 像 分 辨 率 ： 指 每 单 位

10、 长 度 上 的 像 素 ， 即 直 观 看 到 的 图 像 的 清 晰 与 模 糊 程 度 ， 单 位 为ppi。 另 外 ， 图 像 的 尺 寸 、 图 像 的 分 辨 率 和 图 像 文 件 的 大 小 三 者 之 间 有 着 很 密 切 的 联 系 。 图 像 的尺 寸 越 大 ， 图 像 的 分 辨 率 越 高 ， 图 像 文 件 也 就 越 大 ， 调 整 图 像 的 大 小 和 分 辨 率 即 可 以 改 变 图 像 文件 的 大 小 。五 、 叙 述 灰 度 、 颜 色 、 色 度 、 亮 度 、 饱 和 度 、 层 次 、 对 比 度 、 清 晰 度 等 基 本 概 念 。1

11、、 灰 度 ： 表 示 光 的 强 度 的 数 值 量 度 ； 光 强 量 化 到 256 级 ， 0 对 应 黑 色 ， 255 对 应 白 色 。 灰 度图 像 ： 仅 含 有 黑 、 灰 、 白 等 无 彩 色 的 图 像2、 颜 色 ： 一 个 物 体 反 射 或 折 射 的 光 的 一 种 特 性 ， 并 且 是 一 种 感 觉 特 性 。 所 有 颜 色 都 可 被 看 作 三基 色 （ 红 、 绿 、 蓝 ） 的 不 同 组 合 ： R+B=M（ 紫 ） 、 B+G=C（ 青 ） 、 R+G=Y(黄 ） 。 彩 色 图 像 ： 指每 个 像 素 的 信 息 由 RGB 三 原 色

12、 构 成 的 图 像 ， 其 中 RGB 是 由 不 同 的 灰 度 级 来 描 述 的 。3、 色 度 ： 观 察 者 获 得 的 颜 色 的 感 觉 ； 亮 度 ： 表 示 颜 色 强 度 ； 饱 和 度 ： 在 颜 色 中 参 杂 白 色 光 数 量 多 少 的 度 量 。4、 灰 度 级 ： 表 示 像 素 的 明 暗 程 度 的 整 数 量例 如 ： 像 素 的 取 值 范 围 为 0255， 就 称 该 图 像 为 256 个 灰 度 级 的 图 像 ；5、 层 次 ： 表 示 图 像 实 际 拥 有 的 灰 度 级 的 数 量 例 如 ： 具 有 32 种 不 同 取 值 的 图

13、 像 ， 称 该 图 像具 有 32 个 层 次 ； 图 像 数 据 的 实 际 层 次 越 多 ， 视 觉 效 果 就 越 好 。6、 清 晰 度 ： 亮 度 、 对 比 度 、 尺 寸 大 小 、 细 微 层 次 、 颜 色 饱 和 度 等 综 合 因 素 的 影 响 结 果 。六 、 叙 述 像 素 、 邻 域 等 基 本 概 念 。邻 域 ：位 图 ： 以 像 素 来 表 示 图 像 就 是 位 图 。 由 于 位 图 依 赖 所 采 集 的 像 素 （ 分 辨 率 ） 的 多 少 ， 故 将 它 放 大时 会 出 现 丢 失 细 节 和 出 现 锯 齿 现 象 。矢 量 图 ： 矢

14、量 图 是 由 被 称 为 矢 量 的 、 用 数 学 对 象 定 义 的 直 线 和 曲 线 组 成 ， 是 根 据 图 像 的 几 何 特 性来 描 述 图 形 ， 不 依 赖 分 辨 率 ， 可 以 任 意 放 大 。七 、 叙 述 BMP 格 式 图 像 的 文 件 存 储 结 构 。位 图 文 件 头 ： 文 件 类 型 ， 指 定 文 件 大 小 ， 从 文 件 头 到 位 图 数 据 的 偏 移 字位 图 信 息 头 ： 图 像 高 、 宽 、 颜 色 位 数 、 压 缩 类 型 、 占 用 字 节 数 、 颜 色 数 、 分 辨 率调 色 板 ： 颜 色 查 找 表图 像 数

15、据 ： 每 行 每 列 顺 序 排 列 ， 行 字 节 数 必 须 为 4 的 倍 数 ， 从 下 到 上 、 从 左 到 右八 、 说 明 数 字 图 像 每 行 所 占 字 节 数 与 图 像 宽 度 的 关 系 ；例 1： 一 幅 图 像 为 256 色 ， 宽 为 31 个 像 素 ， 问 存 储 一 行 需 多 少 个 字 节 ？分 析 ： 256 色 ， biBitCount=8;宽 为 31， biWidth=31;W=31*8/8=31 字 节 ,31 不 是 4 的 倍 数 ， 补 一 个 字 节 的 0， 32 个 字 节 是 4 的 倍 数 。所 以 ， 对 于 这 幅

16、图 像 ， 每 一 行 数 据 后 面 都 有 一 个 无 效 的 字 节 ， 再 往 后 才 是 另 一 行 的 数 据 。宏 定 义 计 算 ： W=(31*8+31)/32*4=279/32*4=8*4=32九 、 简 述 直 方 图 的 概 念 ；定 义 ： 灰 度 直 方 图 是 灰 度 级 的 函 数 ， 描 述 的 是 图 像 中 具 有 该 灰 度 级 的 像 素 的 个 数 ， 其 横 坐 标 是 灰度 级 ， 纵 坐 标 是 该 灰 度 出 现 的 频 率 （ 像 素 个 数 ） 。十 、 以 下 为 一 幅 3 位 灰 度 图 像 的 图 像 数 据 ， 请 绘 制 出 该 图 像 的 灰 度 直 方 图 。2 3 5 7 6 74 4 6 5 7 63 3 7 7 6 52 4 4 7 3 44 5 5 6 6 51 2 3 5 6 2十 一 、 叙 述 灰 度 直 方 图 的 性 质 及 作 用 。直 方 图 性 质 ： 反 映 总 体 灰 度 分