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1、数字图像处理数字图像处理 主讲教师 张坤华第一章第一章 绪绪 论论l什么是图像l75%lf(x,y) lPixell图像概念的扩展信息化的发展，一方面要求处理对象的数字化，一方面要求处理时的直观性-数字图像处理二、几个当今热点的研究方向1）因特网上的图像检索 2）图像的传输 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）基于图像的检测手段 7）其它视频方面的研究与需求三、图像处理的应用 生物医学 、遥感 、工业 、军事、电信、公安等领域有着广泛的应用。生物医学：生物医学：显微镜图像分析,利用电磁波谱成像分析系统诊断病情。如CT及核磁共振、超声波、 X射线成像分析等。遥感遥感：
2、农、林等资源的调查，农作物长势监测，自然灾害监测、预报，地势、地貌测绘以及地质构造解译、找矿，环境污染检测等等。三、图像处理的应用 工业生产：工业生产：无损探伤，石油勘探，生产过程自动化（识别零件，装配质量检查），工业机器人研制等。军事：军事：航空及卫星侦察照片的测绘、判读，雷达、 声纳图像处理，导弹制导，军事仿真等。三、图像处理的应用 通信：通信：图像传真，可视电话，卫星通讯，数字电视等。公安：公安：指纹识别，印签、伪钞识别，安检，手迹、印记鉴别分析等。三、图像处理的应用 气象预报：气象预报：获取气象云图进行测绘、判读等。风云1号 风云2号三、图像处理的应用 四、图像的概念 物体图像数学函数
3、不可见的物理图像可见的图像光图像照片、图与画1. 图像的类型2.模拟图像和数字图像1)模拟图像 模拟图像可用连续函数来描述。 其特点：光照位置和光照强度均为连续变化的。2)数字图像 可用2-D矩阵或数组来描述 像素或像元(pixel)的属性：空间位置和灰度。3.数字图像 数字图像是图像的数字表示，像素是其最小的单位。数字图像有多种分类方法： 灰度图像 静止图像 彩色图像 运动图像3.数字图像4.图像工程图像工程根据抽象程度不同可分为三个层次：狭义图像处理、图像分析和图像理解。 1）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。 2）图像分析：将一幅图像转化为一种非图像的表示
4、，是图像到数据的过程。 五、几个相关研究领域 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。模式识别 模式识别是对表征事物或现象的各种形式的信息进行处理和分析以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程。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。五、几个相关研究领域六、数字图像处理系统概要对象物光光源摄像单元A/D转换单元图像存储单元计算机数字图像处理系统由硬件和软件组成采集显示存储通信主机图像处理软件六、数字图像处理系统
5、概要1.CCD（电荷耦合器件）Charge-coupled Device工作原理：将光能量转换为电荷，并将转换得到的电荷进行存储。 CCD传感器分为线阵式和阵列式两种，具有代表性的产品分别有扫描仪和数码相机。1 图像采集模块图像采集模块采集装置都包括下面两个部件 光敏感器件 模/数转换装置2.CMOS（互补金属氧化物半导体 ）传感器Complementary Metal Oxide Semiconductor 1) 光敏二极管型无源像素结构2）光敏二极管型有源像素结构3）光栅型有源像素结构3.CCD与CMOS比较六、数字图像处理系统概要1）两者都是进行光电转换2）CCD成像质量高3）CMOS
6、对抗 CCD的优势在于成本低，耗电需求少, 便于制造 4）新一代 “Fill Factor CMOS” 2 图像显示模块图像显示模块 图像显示的主要形式： 软拷贝形式 硬拷贝形式，半调，抖动 常用硬盘、软盘、U盘、活动硬盘、光盘、磁带等 在海量图像存储备份系统中，采用磁盘阵列、磁带库、 光盘塔等存储设备。图像格式3图像存储模块图像存储模块六、数字图像处理系统概要4 图像通信模块图像通信模块图像通信就是把图像传送到远方终端。按传输图像种类分为 静止图像通信，如电报、传真等 活动图像通信，如电视、可视电话等。5 主机主机以微机或工作站为主，配以图像卡和外设构成微型图像处理系统6 图像处理和分析模块
7、图像处理和分析模块由系统管理、图像数据管理和图像处理模块三部分组成。六、数字图像处理系统概要七、图像处理主要研究内容 1 图像的采集和数字化图像的采集和数字化 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。 主要包括图像的采样与量化。图像变换目的在于：处理问题简化、有利于特征提取、加强对图像信息的理解。图像变换算法很多，傅立叶变换、沃尔什变换、DCT等。2 图像变换图像变换七、图像处理主要研究内容3 图像增强图像增强 改善图像视觉效果, 加强图像有用信息，消弱干扰和噪声。4 图像恢复和重建图像恢复和重建把退化、模糊的图像复原。包括图像辐射和几何校正等内容。模糊的原因有许多种，
8、最常见的有运动模糊，散焦模糊等等。5 图像编码和压缩图像编码和压缩 简化图像的表示，压缩图像的数据，以便于存储和传输。七、图像处理主要研究内容6 图像分割图像分割 将一幅图像的区域根据分析对象进行分割,提取感兴趣 的目标。 7 图像特征提取与描述图像特征提取与描述 图像特征提取与描述的各种方法。 图像特征包括： 直接特征和间接特征9 图像隐藏图像隐藏 是指媒体信息的相互隐藏。 1）数字水印 2）图像的信息伪装七、图像处理主要研究内容 8 图像识别图像识别 对图像中的不同对象进行分类、描述和解译。八、图像处理特点 精度高精度高 对于一幅图像，数字化时不管是用多少比特表示，只需改变计算机程序的参数
9、，处理方法不变。所以不管对多高精度的数字图像进行处理都是可能的。 模拟图像处理中，要想使精度提高一个数量级，就必须对装置进行大幅度改进。 再现性好再现性好 数字图像均用数组或数组集合表示，并在计算机内部进行处理，这样数据就不会丢失或遭破坏，保持了完好的再现性。 模拟图像处理过程中，就会因为各种干扰因素而无法保持图像的再现性。八、图像处理特点 通用性、灵活性强通用性、灵活性强 不管是可视图像,还是X光图像、热红外图像、超声波图像等不可见光图像，尽管生成体系中的设备规模和精度各不相同，但当把这些图像数字化后，都可进行同样处理，即具有通用性。 另外，计算机可对图像进行各种各样的处理，所以灵活性很高。
