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1、数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq图像处理发展概述图像处理发展概述20世纪20年代，图像处理技术首次应用于改善伦敦到纽约之间的海底电缆传送图片的质量。1964年，美国喷气推动实验室用计算机成功地对4000多张月球照片进行处理。70年代中期，随着离散数学理论的创立和完善，数字图像处理技术得到了迅猛的发展，理论和方法不断完善。90年代，随着个人计算机进入家庭，硬件价格不断下降，数字世界逐渐进入人们的生活。引言引言数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 图像与图形图像与图形图像图像：图像是对客观世界的反映。“图”是指物体透射光或反射光的分布，“象”是人的视觉对“图
2、”的认识。“图像”是两者的结合。图像既是一种光的分布，也包含人的视觉心理因素。图像的最初取得是通过对物体和背景的“摄取”。这里指的“摄取”即意味着一种“记录”过程，如照相、摄象、扫描等，这是图像和图形的主要区别。图形图形：图形是用数学规则产生的或具有一定规则的图案。往往图形是用一组符号或线条来表示性质的。例如房屋设计图，我们是用线条来表现房屋的结构。图像和图形在一定条件下可向另一方转化。引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 图像的象素图像的象素任意一幅数字图像粗看起来似乎是连续的，实际上是不连续的，它由
3、许多密集的细小点子所组成，这些细点构成一幅图像的基本单元，称为象素。就象任何物质一样，肉眼看上去是连续的，但实质上都是由一个一个分子组成的。显然点子越多，象素越多，画面就愈清晰。下面是通常处理象素数的例子：汉字：识别汉字1616、识别字体2424，艺术字体128128；电视图像512512；卫星图像：32402340；合成孔径雷达：80008000；图形显示器：512512。引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 图像的灰度图像的灰度一幅图像中不同位置的亮度是不一样的，可用f(x,y)来表示点(x,y)上
4、的亮度。由于光是一种能量形式，故亮度非负有限的（0f(x,y)）。在图像处理中常用灰度和灰度级这个名称。它的含义是：单色图像中坐标(x,y）点的亮度称为该点的灰度或灰度级。设灰度为L，则：LminLLmax。间隔Lmin,Lmax称为灰度范围。在室内处理图像时一般Lmin0.005Lux（勒克斯），Lmax100Lux。实际使用中，把这个间隔规格化为0,Lmax，其中Lmin=0为黑色，Lmax为白色，而所有在白、黑色之间的值代表连续变化的灰度。引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 图像中的比特图像中的
5、比特在计算机处理中，为便于处理，通常将象素取成等边长，且象素数与灰度级取成2的幂次方。如512512象素，灰度级0,2N。这里N称为比特，对于8比特的图像，共有256个灰度级。（比特来源于计算机中的位）通常显示一幅供人观看的图像，6比特就基本够了。引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 图像信息图像信息信息是自然界物质运动总体的一个重要方面，人们认识世界和改造世界就是要获得各种各样的信息。图像信息是人类获得外界信息的主要来源。大约有70的信息是通过人眼获得的。近代科学研究、生产活动等各个领域越来越多地用图
6、像信息来认识和判断事物，解决实际问题。获取图像信息固然重要，但我们的目的更主要的是将信息进行处理，在大量复杂的图像信息中找出我们感兴趣的信息。所谓图像处理，就是对图像信息进行加工处理，以满足视觉或应用上的需要。因此，从某种意义上来说，对图像信息的处理对图像本身更为重要。引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语二、图像处理分类二、图像处理分类数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 光学模拟处理光学模拟处理也称光信息处理。它是建立在傅立叶光学的基础上，进行光学滤波、相关运算、频谱分析等，可以实现图像像质的改善、图像识别、图像的几何畸变和光度的校正、
7、光信息的编码和存储、图像的伪彩色化、三维图像显示、对非光学信号进行光学处理等。引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语二、图像处理分类二、图像处理分类数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 电学模拟处理电学模拟处理把光强度信号转换成电信号，然后用电子学的方法，对信号进行加、减、乘、除、进行浓度分割、反差放大、彩色合成、光谱对比等。在电视视频信号处理中常应用它。近期发展较快的CCD模拟处理方法，有三种处理功能：(1) 模拟延迟，改变时钟脉冲频率就能实现模拟延迟；(2) 多路调制把并列输入的信号转换成串行的时序信号，或者建立他们的反变换，可实现数据
8、信息的重新排列；(3) 它能作成各种相应的滤波器，而滤波器就是一个信号处理装置。CCD在设备和成本有优点，滤波较计算机易实现。引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语二、图像处理分类二、图像处理分类数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 计算机数字处理计算机数字处理图像的计算机数字处理是在以计算机为中心的包括各种输入、输出及显示设备在内的数字图像处理系统上进行的，是将连续的模拟图像变换成离散的数字图像后，用建立在特定的物理模型和数学模型的基础上而编制的程序控制下，所进行并实现种种要求的处理。计算机处理按特点主要分两大类：(1) 以最终恢复原图像
9、为前提的信息压缩处理和用原图像相异的形式有效地表现和提示图像的图像变换处理。其中处理尽可能地不丢失图像的信息。(2) 主要是对图像进行特征抽取。其处理的最终目的是为了识别。这一类属于数字模式识别范畴。引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语二、图像处理分类二、图像处理分类数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 光学计算机混合处理光学计算机混合处理混合处理是先用光学的办法对图像作预处理，再用数字的方法作精处理。因而兼备了两者的优点，在某些场合得到应用。引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语二、图像处理分类二、图
10、像处理分类数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 图像类别图像类别图像按其表现形式可分为：从活动的角度: 活动图像、静止图像；从波长的角度：彩色图像、单色图像、黑白图像；从高度的角度：立体图像、平面图像；从停留的角度：瞬时图像、长时图像。引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语二、图像处理分类二、图像处理分类 2 2 数字图像表示数字图像表示一、图像模型一、图像模型数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 图像表达式图像表达式完整描述图像，可以用式子：I=f(x,y,z,t)表示一个立体的、彩色的活动图像。还有：对于静止图像，则表
11、示为f(x,y,z,)；对于平面图像，则表示为f(x,y,)；对于单色图像，则表示为f(x,y)。有时，在传播或传送图像时，常把图像扫描成一维信号，如视频信号，这时图像便成了一维函数f(t)，称之为图像信号，而前面几个式子称为图像，以示区别。引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语二、图像处理分类二、图像处理分类 2 2 数字图像表示数字图像表示一、图像模型一、图像模型数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 矩阵表示法矩阵表示法对于NN象素组成的图像，可以用矩阵来表示：若对于NN象素的彩色图像，可以用三个矩阵表示：FRNN、FGNN、FBNN。
12、引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语二、图像处理分类二、图像处理分类 2 2 数字图像表示数字图像表示一、图像模型一、图像模型二、表示方法二、表示方法ji数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 数组表示法数组表示法在C语言中，可以这样描述：unsigned char A256,256;int i,j,N=256;for (j=1,jN,j+) for (i=1,iN,i+)对A(i,j)进行处理、运算引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语二、图像处理分类二、图像处理分类 2 2 数字图像表示数字图像表示一
13、、图像模型一、图像模型二、表示方法二、表示方法ji数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 信息量大信息量大以数目较少的电视图像为例，它一般是由512512个象素、8比特组成，其总数据量为51251282097152比特262144字节256K。这样大的数据量必须由计算机处理才易胜任，且计算机内存容量要大。为了运算方便常需要几倍的内存。引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语二、图像处理分类二、图像处理分类 2 2 数字图像表示数字图像表示一、图像模型一、图像模型二、表示方法二、表示方法 3 3 图像处理内容图像处理内容一、数字图像特点一、数字图
14、像特点数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 占用频带宽占用频带宽一般语言信息（如电话、传真、电传、电报等）的带宽仅4KHz左右，而图像信息所占用频率的带宽要大三个数量级。如普通电视的标准带宽是6.5MHz，等于语言带宽的十四倍。所以在摄影、传输、存储、处理、显示等各环节的实现上技术难度大，因而对频带的压缩技术的要求是很迫切的。引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语二、图像处理分类二、图像处理分类 2 2 数字图像表示数字图像表示一、图像模型一、图像模型二、表示方法二、表示方法 3 3 图像处理内容图像处理内容一、数字图像特点一、数字图像特点
15、数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 相关性大相关性大每幅图像中不仅相邻象素之间是很不独立的，具有很大的相关性，有时大片大片的象素间具有相同或接近的灰度。再如电视画面而言，前后两幅图像其相关系数往往在0.95以上，因此压缩图像信息的潜力很大。引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语二、图像处理分类二、图像处理分类 2 2 数字图像表示数字图像表示一、图像模型一、图像模型二、表示方法二、表示方法 3 3 图像处理内容图像处理内容一、数字图像特点一、数字图像特点数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的基本概念qq 非客观性非客观性图像信息的最终接受器是人的视觉系统。由于图像信息和视觉系统都十分复杂，它与环境条件、视觉特性、情绪、精神状态、知识水平都有关。（例如航空照片判读）因此要求图像系统与视觉系统有良好的“匹配”，所以必须研究图像的统计规律和视觉特征。引言引言 1 1 图像处理概述图像处理概述一、有关图像术语一、有关图像术语二、图像处理分类二、图像处理分类 2 2 数字图像表示数字图像表示一、图像模型一、图像模型二、表示方法二、表示方法 3 3 图像处理内容图像处理内容一、数字图像特点一、数字图像特点数字图像处理数字图像处理第一讲 图像处理的
