图像处理和分析基础

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1、*ZYJ-TH-EE-IE1/22图象处理和分析基础图象处理和分析基础大学电子工程系*ZYJ-TH-EE-IE2/22课程介绍课程介绍 教材和进度w “图象处理和分析基础”w 高等教育出版社，2002w 参考书/资料：P.3w 教学进度：P.45 *ZYJ-TH-EE-IE3/22课程介绍课程介绍 参考资料w . 图象工程(上册) 图象处理和分析. 北京: 清华大学出版社, 1999w . 图象工程(下册) 图象理解与计算机视 觉. 北京: 清华大学出版社, 2000w . 图象工程(附册) 教学参考及习题解答. 北京: 清华大学出版社, 2002 *ZYJ-TH-EE-IE4/22课程介绍课

2、程介绍 进度(1/2) w 第1次课：1.1，1.2，1.3，1.4 w 第2次课：1.5，1.6，1.7 w 第3次课：2.1，2.2，2.3 w 第4次课：2.4，2.5，2.6，复习(1) w 第5次课：3.1，3.2，3.3 w 第6次课：3.4，3.5，3.6，3.7，3.8 w 第7次课：4.1，4.2，4.3，4.4 w 第8次课：4.4，4.5，4.6，4.7，4.8 *ZYJ-TH-EE-IE5/22课程介绍课程介绍 进度(2/2) w 第 9次课：5.1，5.2，5.3，5.4 w 第10次课：5.5，5.6，5.7，5.8，5.9 w 第11次课：复习(2)，6.1，6.

3、2，6.3，6.4 w 第12次课：6.5，6.6，6.7，6.8 w 第13次课：7.1，7.2，7.3，7.4 w 第14次课：7.5，7.6，7.7，复习(3) w 第15次课：8.1，8.2，8.3 ，8.4 w 第16次课：8.5，8.6，8.7，总复习*ZYJ-TH-EE-IE6/22第第1 1章章 图象技术基础图象技术基础 1.1图象和象素1.2图象技术及分类 1.3图象表示 1.4图象显示 1.5图象存储与格式 1.6*视觉基础 1.7*颜色视觉和色度学 *ZYJ-TH-EE-IE7/22第第1 1章章 1.11.1图象和象素图象和象素w w 图象 w 图象和视觉信息 w 图象

4、表达 w 数字图象 w 象素 w 数字图象示例 w 图象类型*ZYJ-TH-EE-IE8/22第第1 1章章 1.21.2图象技术及分类图象技术及分类w w 图象技术： w 图象工程图象处理图象分析 图象理解 w 三者关系 w 图象工程分类*ZYJ-TH-EE-IE9/22第第1 1章章 1.21.2图象技术及分类图象技术及分类w w 图象工程与其他学科计算机图形学模式识别 计算机视觉 w 图象技术应用 w 学习图象技术所需的基础知识*ZYJ-TH-EE-IE10/22第第1 1章章 1.31.3图象表示图象表示w w 数组表示 w 矩阵表示 w 矢量表示 w 象素间关系 w 象素邻域 4-邻

5、域 8-邻域*ZYJ-TH-EE-IE11/22第第1 1章章 1.31.3图象表示图象表示w 象素间距离 欧氏距离 城区距离 棋盘距离 w 距离计算示例*ZYJ-TH-EE-IE12/22第第1 1章章 1.41.4图象显示图象显示w 图象显示 w 图象显示设备 w 半调输出 w 半调输出示例 w 抖动技术*ZYJ-TH-EE-IE13/22第第1 1章章 1.51.5图象存储与格式图象存储与格式w 图象存储 w 存储量单位 w 存储器示例 w 图象数据存储格式 矢量形式 光栅形式*ZYJ-TH-EE-IE14/22第第1 1章章 1.51.5图象存储与格式图象存储与格式w 图象文件格式 B

6、MP格式 GIF格式 TIFF格式 JPEG格式*ZYJ-TH-EE-IE15/22第第1 1章章 1.61.6* *视觉基础视觉基础w 视觉视感觉 视知觉 w 视觉过程 w 视觉的亮度适应 w 感知亮度/主观亮度*ZYJ-TH-EE-IE16/22第第1 1章章 1.61.6* *视觉基础视觉基础w 影响主观亮度的两个事实马赫带效应 同时对比度*ZYJ-TH-EE-IE17/22第第1 1章章 1.71.7* *颜色视觉和色度学颜色视觉和色度学w 颜色视觉 w 三基色 w 三补色 w 颜色的三个基本特征量亮度 色调 饱和度*ZYJ-TH-EE-IE18/22第第1 1章章 1.71.7* *

7、颜色视觉和色度学颜色视觉和色度学w 色度图坐标轴 中心点和边界点任一颜色的表示w 色度图的使用*ZYJ-TH-EE-IE19/22第第1 1章章 1.71.7* *颜色视觉和色度学颜色视觉和色度学w 颜色模型RGB模型 HSI模型 w RGB模型坐标 w HSI模型坐标 w 图象的RGB表示和HSI表示*ZYJ-TH-EE-IE20/22第第1 1章章 1.71.7* *颜色视觉和色度学颜色视觉和色度学w 颜色模型转换 w 从RGB模型转换到HSI模型 H对应角度 w 从HSI模型转换到RGB模型分三段*ZYJ-TH-EE-IE21/22第第1 1章章 本章要点本章要点1.1节 有关图象和象素

8、的基本概念 1.2节 图象技术的三个层次：图象处理、图象 分析和图象理解 1.3节 图象表示方法和邻域的概念 1.4节 图象显示设备和技术 1.5节 图象存储器和图象文件格式 1.6节 视觉基础和亮度知觉1.7节 颜色视觉和色度学 *ZYJ-TH-EE-IE22/22作者联系信息作者联系信息l通信地址：l办公地址：l办公电话：l传真号码：l电子邮件：l个人主页：ZYJ-TH-EE-IE23/17*图象处理和分析基础图象处理和分析基础清华大学电子工程系 100084 北京ZYJ-TH-EE-IE24/17*第第2 2章章 图象采集技术图象采集技术 2.1采集装置和性能指标2.2成象变换和坐标变换

9、2.3* 摄象机校准2.4* 立体图采集2.5* 深度图采集 2.6采样和量化 ZYJ-TH-EE-IE25/17*第第2 2章章 2.12.1采集装置和性能指标采集装置和性能指标w w 采集装置辐射敏感器件 数字化器件 w 采集装置示例X光透视成象仪 固态阵ZYJ-TH-EE-IE26/17*第第2 2章章 2.12.1采集装置和性能指标采集装置和性能指标w w CCD（电荷耦合器件）线扫描器 面扫描器 w CMOS传感器光敏二极管型无源象素结构 光敏二极管型有源象素结构光栅型有源象素结构 ZYJ-TH-EE-IE27/17*第第2 2章章 2.12.1采集装置和性能指标采集装置和性能指标w

10、 w 采集装置性能(1) 线性响应(2) 灵敏度(3) 信噪比(4) 阴影（不均匀度）(5) 快门速度(6) 读取速率ZYJ-TH-EE-IE28/17*第第2 2章章 2.12.1采集装置和性能指标采集装置和性能指标w w 灰度图采集流程空间分辨率幅度分辨率 w 感光单元的分布图象浮散填充系数ZYJ-TH-EE-IE29/17*第第2 2章章 2.22.2成象变换和坐标变换成象变换和坐标变换w w 投影成象 w 成象过程世界坐标系统XYZ摄象机坐标系统xyz图象平面坐标系统xy w 成象变换 w 齐次坐标 ZYJ-TH-EE-IE30/17*第第2 2章章 2.22.2成象变换和坐标变换成象

11、变换和坐标变换w w 透视变换 w 坐标变换平移变换尺度变换旋转变换级连 反变换 ZYJ-TH-EE-IE31/17*第第2 2章章 2.32.3* *摄象机校准摄象机校准w 坐标不重合时的投影成象 w 成象变换分解从世界坐标到摄象机坐标从摄象机坐标到图象平面坐标内部参数外部参数ZYJ-TH-EE-IE32/17*第第2 2章章 2.32.3* *摄象机校准摄象机校准w 摄象机校准作用方法原理计算公式具体步骤ZYJ-TH-EE-IE33/17*第第2 2章章 2.42.4* *立体图采集立体图采集w w 3-D信息 w 立体成象光源 采集器 景物 w 不同立体成象方式的特点ZYJ-TH-EE-

12、IE34/17*第第2 2章章 2.42.4* *立体图采集立体图采集w w 双目成象 模型 视差 景物深度ZYJ-TH-EE-IE35/17*第第2 2章章 2.52.5* *深度图采集深度图采集w w 深度图 w 深度信息获取方法基于飞行时间的深度图获取基于幅度调制波相位差的深度图获取 w 结构光获取深度信息系统结构 深度与成象高度 ZYJ-TH-EE-IE36/17*第第2 2章章 2.62.6采样和量化采样和量化w w 数字图象空间离散化：采样 幅度离散化：量化 w 表达图象所需的数据量空间分辨率 幅度分辨率 计算公式 ZYJ-TH-EE-IE37/17*第第2 2章章 2.62.6采

13、样和量化采样和量化w w 图象质量与数据量采样级数的影响 量化级数的影响 两者的综合作用ZYJ-TH-EE-IE38/17*第第2 2章章 本章要点本章要点2.1节 图象采集装置所包含的器件和性能指标2.2节 成象变换和坐标变换的公式2.3节 摄象机校准的原理和步骤2.4节 立体图采集的原理和双目成象的方法2.5节 几种直接获取深度图象的方法2.6节 图象离散化中的采样和量化 *ZYJ-TH-EE-IE39/32图象处理和分析基础图象处理和分析基础大学电子工程系*ZYJ-TH-EE-IE40/32第第3 3章章 图象变换技术图象变换技术 3.1傅里叶变换3.2傅里叶变换的性质 3.3* 快速傅

14、里叶变换 3.4 沃尔什变换 3.5 哈达玛变换 3.6离散余弦变换 3.7* 小波变换 3.8* 霍特林变换*ZYJ-TH-EE-IE41/32第第3 3章章 3.1 3.1 傅里叶变换傅里叶变换w w 变换域处理 w 1-D傅里叶变换f (x) f (0)，f (1)，f (2)，f (N 1) *ZYJ-TH-EE-IE42/32第第3 3章章 3.1 3.1 傅里叶变换傅里叶变换w w 频谱w w 相位角w 功率谱 *ZYJ-TH-EE-IE43/32第第3 3章章 3.1 3.1 傅里叶变换傅里叶变换w w 2-D傅里叶变换 *ZYJ-TH-EE-IE44/32第第3 3章章 3.2 3.2 傅里叶变换的性质傅里叶变换的性质w w 分离性 *ZYJ-TH-EE-IE45/32第第3 3章章 3.2 3.2 傅里叶变换的性质傅里叶变换的性质w w 平移性 *ZYJ-TH-EE-IE46/32第第3 3章章 3.2 3.2 傅里叶变换的性质傅里叶变换的性质w w 周期性和共扼对称性 *ZYJ-TH-EE-IE47/32第第3 3章章 3.2 3.2 傅里叶变换的性质傅里叶变换的性质w w 旋转性质 w w 分配律 *ZYJ-TH-EE-IE48/32第第3 3章章 3.2 3.2 傅里