多媒体图像通信 第1章

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1、第一章 概 论 多媒体图像通信主讲：赵龙 联系方式：第一章 概 论 参考书目：1、数字图像处理，主编：何东建，西安电子科技大学 出版社。2、图像通信，主编：何小海，西安电子科技大学 出版社。 公用信箱： tuxiang_密码： 123456第一章 概 论 1 概论第一章 概 论 图像通信的研究背景随着社会的进步，科学技术的发展，人们对信息 处理和信息交流的要求越来越高。图像信息具有直 观、形象、易懂和信息量大等特点，因此它是在人 们日常的生活、生产中接触最多的信息种类之一。 近年来，图像信息的处理和传输无论是在理论研究 方面还是在实际应用方面都取得了长足的进展。尤 其是计算机技术的应用、遥感技

2、术和数字通信的发 展，计算机网络的普及以及微电子芯片密度的增强 ，对数字图像和数字通信技术的发展起了关键性的 推动作用；而数字图像和数字通信技术的发展又反 过来促进和加速了其它相关技术的发展。第一章 概 论 几个当今热点的研究方向（1）因特网上的图像检索 （2）图像在网上的传输 （3）图像的安全技术 （4）图像的处理技术 （5）图像的自动识别 （6）图像作为检测手段的一种 （7）其它视频方面的研究与需求第一章 概 论 1.1 图像信号的基本概念 什么是图像？图像是当光谱辐射能量照在物体上，经过它的反射 或透射，或由发光物体本身发出的光能量，在人的视 觉器官中所重现出的物体的视觉信息。图像是对客

3、观 存在的物体的一种相似性的生动模仿或描述。是物体 的一种不完全、不精确，但在某种意义上是适当的表 示。 图像信息的主要特点:1、图像信息的信息量大； 2、图像的直观性强；3、图像信息的模糊性；4、图像的实体化和形象化。第一章 概 论 1.1 图像信号的基本概念图像分类:按亮度等级：可以分为二值图像和灰度图像 ；按色调：可分为无色调的灰度（黑白）图像 和有色调的彩色图像；按内容变化性质：可分为静态图像和动态图 像；按维数：可分为二维图像和三维图像。第一章 概 论 二值图像和灰度图像二值图像 灰度图像第一章 概 论 灰度图像和彩色图像灰度图像 彩色图像第一章 概 论 1.2 数字图像l什么是数字

4、图像？数字图像是图像的数字表示，像素是其 最小的单位。数字图像的描述有：（1）无彩色图像（2）彩色图像第一章 概 论 学生像片第一章 概 论 数字图像第一章 概 论 1.2 数字图像 图像数学描述图像的亮度一般可以用多变量函数来表示：其中， 表示空间某点的坐标， 为时间轴坐标， 为光的波长。图像信号转化为电信号的方式：一种是模拟方式；一种是数字方式。第一章 概 论 数字信号处理技术数字信号处理（DSP:Digital Signal Processing)技术：通常是 指利用计算机和专用处理设备（包括器件），以数字的形式 对信号进行采集、滤波、检测、均衡、变换、调制、压缩、 去噪、估计等处理，以

5、得到符合人们需要的信号形式。 数字信号处理的优点：处理功能强，处理精度高，处理灵活 性强，稳定性好，抗干扰能力强，设备体积小等。 数字信号处理应用领域：在图像处理领域：对雷达图像、红 外图像、超声图像、遥感图像等进行分析、处理，实现图像 的增强和复原等；在通信领域，特别是多媒体通信，更少不 了数字信号处理技术；在医学上，数字信号处理技术的应用 正日益扩大。1.3 数字图像处理技术第一章 概 论 数字图像处理技术：图像是人类获取信息的一个重 要来源，有研究表明，大约有70的信息是通过人 眼获得的图像信息。数字图像处理技术是指将图像 作为一种二维或三维信号，采用数字信号处理的方 法来对图像进行描述

6、。数字图像处理系统主要包括如下两方面的内容：（1）图像信息的获取及其数字化为了在计算机上进行图像处理或对图像信息进 行传输，首先必须获取图像。获取图像的方法很多 ，但目前主要分为两类：一类是获取模拟图像的成 像设备和方法。如CCD摄像机等。另一类是直接获 取数字图像的成像设备和方法。如数码像机等。1.3 数字图像处理技术第一章 概 论 （2）图像信息处理的主要方法 图像变换：图像变换是数字图像处理研究的一个 重要方面。通常是利用正交变换（如傅立叶变换、余 弦（正弦）变换、沃尔什变换、哈达码变换、小波变 换等）的性质和特点，将图像转换到变换域中进行处 理，如由时间域或空间域的图像转换到频率域的变

7、换 处理以改善图像的质量，同时还因为大多数变换都有 加速实现的方法，从而大大提高了处理运算的速度。 图像增强 图像复原 图像压缩 图像重建1.3 数字图像处理技术第一章 概 论 1.3 数字图像处理技术(1) 图像的数字化如何将一幅光学图像表示成一组数字，既不 失真又便于计算机分析处理。主要包括的是图像的采样与量化。(2) 图像的增强加强图像的有用信息，消弱干扰和噪声。第一章 概 论 图像增强示意图第一章 概 论 1.3 数字图像处理技术(3) 图像的恢复把退化、模糊了的图像复原。模糊的 原因有许多种，最常见的有运动模糊，散 焦模糊等等。第一章 概 论 图像恢复示意图第一章 概 论 1.3 数

8、字图像处理技术（4）图像的编码简化图像的表示，压缩表示图像的数 据，以便于存储和传输。（5）图像的重建由二维图像重建三维图像。 （6）图像的分析 对图像中的不同对象进行分割、分类、 识别和描述、解释。第一章 概 论 1.3 数字图像处理技术（7）图像分割与特征提取图像分割是指将一幅图像的区域根据分 析对象进行分割。图像的特征提取包括了形状特征、纹理 特征、颜色特征等等。 （8）图像隐藏是指媒体信息的相互隐藏。数字水印图像的信息伪装第一章 概 论 图像隐藏例图第一章 概 论 图像隐藏例图第一章 概 论 1.4 数字图像处理系统图1、数字图像处理系统模型第一章 概 论 1.4 数字图像处理系统 1

9、、图像输入(采集)模块图像输入(采集)模块主要负责图像的采集，即将 景物或模拟图像转换为数字图像，以供图像处理设 备进行处理。 数字图像输入设备的主要部件有以下几种：(1)光源：白炽灯、激光器、荧光物质、发光二 极管等；(2)光传感器：光电发射管、光电二极管、光电 三极管、电荷耦合器件CCD、CMOS器件等；(3)扫描系统：有机械扫描装置(滚筒和丝杠)、 电子束扫描、静电偏转、磁偏转、电子束聚焦等。第一章 概 论 1.4 数字图像处理系统 2、图像输出(显示)模块图像输出(显示)模块主要是将图像的处理结果显 示给人看。常见的图像输出(显示)设备有电视显示器 、彩色打印机、彩色绘图仪等。 图像信

10、号的显示可以分为两种方式：(1)“硬拷贝”的方式：其目的除了观察图像的内 容外，还可以长期保存图像。这类设备主要有CRT 胶片或激光胶片记录仪、各类打印机及彩色绘图仪 等；(2) “软拷贝”的方式：其目的只是为了临时的观 察，看完不需要保存。这类设备主要是各类显示器 。第一章 概 论 1.4 数字图像处理系统 3、图像存储模块由于图像包含有大量的信息，因而存储图像也需 要大量的空间。在图像处理中大容量和快速的图像 存储设备是必不可少的。 图像存储主要有以下几种形式：(1)在线存储：大容量硬盘是最经济快捷的在线 存储途径；(2)离线存储：CD-ROM是性价比最高的的离线 存储设备，查询、检索方便

11、快捷，易于管理；(3)近线存储：光盘库作为近线存储设备，使用 户管理更加简单。光盘库可以自动管理所有资料， 实现真正的自动存储管理功能。第一章 概 论 1.4 数字图像处理系统4、图像通信模块图像通信模块主要负责图像的通信，即将图像 传输到远端。在进行图像通信前通常要对图像进行 压缩编码，以节约传输的带宽。 5、图像处理模块图像处理模块主要是对图像进行相应的处理(如 图像压缩编码、图像增强等)，以便进行下一步的图 像输出或者通信，它是图像处理系统的核心模块。第一章 概 论 1.5 图像通信系统的组成图像信 息源信源 编码信道 编码调制器 信道解调器信道 解码信源 解码显示 器噪声图2、数字图像

12、通信系统组成框图第一章 概 论 1.5 图像通信系统的组成数字图像传输的优点： (1) 可以多次中继而不致引起噪声的严重积累。 (2) 有利于采用压缩编码技术。 (3) 可采用数字通信中的抗干扰编码技术。 (4) 易于实现保密通信。 (5) 易于计算机联网，便于综合业务的应用。第一章 概 论 1.6 几个相关研究领域(1)数字图像处理 将一幅图像变为另一幅经过加工 的图像，是图像到图像的过程。 将一幅图像转化为一种非图像的 表示，如一个决策等。 第一章 概 论 1.6 几个相关研究领域(2) 计算机图形学用计算机将由概念所表示的物体（不是 实物）图像进行处理和显示。侧重于根据给 定的物体描述模型、光照及想象中的摄像机 的成像几何，生成一幅图像。 包括称之为 “ 计算机艺术”的艺术创作。第一章 概 论 计算机图形学操作示意图第一章 概 论 1.6 几个相关研究领域(3) 计算机视觉计算机视觉的目的是发展出能够理解 自然景物的系统。在机器人领域中 ，计算机视觉为机器人提供眼睛的 功能。