数字图像处理 第1章 概论
数字图像处理第一章概论优秀课件
Chapter 1: Int像的来源：主要是电磁能谱，此外还 有声波、超声波和电子（用于电子显微镜的电子束形式 ）及计算机产生。
Chapter 1: Introduction
1.2 数字图像处理的起源
最早起源之一是报纸 20年代 伦敦→纽约（海底电缆）
图像→编码→打印 一幅图片1个多星期→ 3个多小时
Chapter 1: Introduction
1.2 数字图像处理的起源
Chapter 1: Introduction
1.2 数字图像处理的起源
Chapter 1: Introduction
1.3 数字图像处理的应用实例
1.3.7 其他图像模式应用的实例 “声音”成像：地质勘探，工业和医学（超
声波）以医学超声波为例： 1、超声波系统（计算机+超声波+接收器） 2、声波传入体内，碰撞组织边缘，一部分返回到
探头，一部分继续传播。 3、反射波被探头收集→计算机 4、根据传播速度及每个回波返回的时间计算从探
1.3 数字图像处理的应用实例
1.3.5 微波波段成像 典型应用是雷
达，其独特之处是不 管在任何范围、任何 时间、任何气候周围 光照条件都可以。可 穿过云层，看到的是 反射到雷达天线的微 波能量。
Chapter 1: Introduction
1.3 数字图像处理的应用实例
1.3.6 无线电波成像 医学中：磁共振成像
电磁波谱：
Chapter 1: Introduction
1.3 数字图像处理的应用实例
遥感数字图像处理复习资料(1-4章)
第一章概论1、按图像的明暗程度和空间坐标的连续性，可以分为数字图像和模拟图像。
数字图像：可用计算机存储和处理，空间坐标和灰度均不连续。
模拟图像：计算机无法直接处理，空间坐标和明暗程度连续变化。
2遥感数字图像中的像素值称为亮度值（灰度值/DN值），它的高低由传感器所探测到的地物电磁波的辐射强度决定。
2、遥感数字图像处理的主要内容包括以下三个方面：图像增强、图像校正、信息提取。
1）图像增强：用来改善图像的对比度，突出感兴趣的地物信息，提高图像大的目视解译效果，它包括灰度拉伸、平滑、锐化、滤波、变换（K—L/K—T）、彩色合成、代数运算、融合等。
图像显示：为了理解数字图像中的内容，或对处理结果进行对比。
图像拉伸：为了提高图像的对比度（亮度的最大值与最小值的比值），改善图像的显示效果。
2）图像校正（恢复/复原）：为了去除和压抑成像过程中由各种因素影响而导致的图像失真。
注意：图像校正包括辐射和几何校正，前者通过辐射定标和大气校正等处理将像素值由灰度级改变为辐照度或反射率，后者利用已有的参照系修改像素坐标，使得图像能够与地图匹配或多景图像之间可以相互匹配。
3）信息提取：从校正后的遥感数据中提取各种有用的地物信息。
包括图像分割、分类等。
图像分割：用于从背景中分割出感兴趣的地物目标。
分割的结果可作为监督分类的训练区。
图像分类：按照特定的分类系统对图像中像素的归属类别进行划分。
3、遥感数字图像处理系统：硬件系统（输入、存储、处理、显示、输出），软件系统。
4、数字图像处理的两种观点：离散方法（空间域）、连续方法（频率域）2.遥感图像的获取和存储1、遥感是遥感信息的获取、传输、处理以及分析判读和应用的过程。
遥感的实施依赖于遥感系统2、遥感系统是一个从地面到空中乃至整个空间，从信息收集、储存、传输、处理到分析、判读、应用的技术体系，主要包括遥感试验、信息获取（传感器、遥感平台）、信息传输、信息处理、信息应用等5个部分。
数字图像处理第1章概论
其中，x、y、z是空间坐标，λ是波长，t是时间，I是像 素点的强度。它表示活动的、彩色的、三维的视频图像。 对于静止图像，则与时间t无关；对于单色图像，则波长 λ为常数；对于平面图像，则与坐标z无关。
9
数字图像
21 24 25 24 19 17 24 22 21 20 25 17 17 18 14 11 20 21 17 16 12 12 16 9 15 13 9 8 6 5 17 9 5 6 5 4
左2下021角/3/1
31
❖ 像素：
通常，表示图像的二维数组是连续的，将连续 参数x,y,和f取离散值后，图像被分割成很多小的网 格，每个网格即为像素。
每个像素具有独立的属性。一个像素最少具有
两个属性，即像元的位置 (x,y) 和灰度值（F）。位
置由像元所在的行列坐标决定，通常用坐标对
（x,y）表示。
对角相邻像素集用ND(p)表示。 ND(p)与N4(p)合起来称为p的８邻域，用N8(p)表示。
ss p
ss
(b) 对角邻域ND(p)
2021/3/1
(x-1,y-1) (x+1,y-1)
(x-1,y+1) (x,y)
(x+1,y+1)
sr s rpr sr s
(c) ８邻域N8(p)
35
(2)连通性：判断像素间是否连通的两个要素： 像素是否相邻、灰度值是否满足特定的相似性准则。
20
1.2.3主要应用：
计算机科学：计算机辅助设计、人工智能研究 和多媒体计算机研究等。 通信技术：图像传真、可视电话、卫星通信等。 生物医学：X射线、超声、显微图片分析，温图 谱分析，断层及核磁共振分析等。
数字图像处理第1章 绪论
1.4 人类的视觉
视觉研究可分为视觉生理,视觉特性,视觉模型3个方面.
人眼构造和视觉现象Βιβλιοθήκη 1.4.1 人眼构造和视觉现象
上图为人眼的横截面的简单示意图.前部为一圆球,其平均直径 约为20mm左右,由3层薄膜包着,即角膜和巩膜外壳,脉络膜和 视网膜. 角膜是一种硬而透明的组织,盖着眼睛的前表面; 角膜 巩膜与角膜连在一起,是一层包围着眼球剩余部分的不透明膜. 巩膜 脉络膜位于巩膜的里边,这层膜包含有血管网,它是 眼睛的重要 脉络膜 滋养源,脉络膜外壳着色很重,因此有助于减少进入眼内的外来 光和眼球内的回射.
图像信号的数字化
图像信号的数字化
设采样之后的离散图像 fs(x,y) 的灰度值即为 f(x,y) 的幅度,且灰 度值取在 [r0,rk] 范围内,并设该幅图像的所有像素的取值均匀 分布在各量化层,即其概率 p(r)=p .在这种条件下采用均匀量 化效果最佳,即总量化误差最小. 把整个取值范围[r0,rk]分为 k 个子区间[ri,ri-1], i=0,1,2,…, k-1.计算机图像处理中 k常取2^n,如64,128,256,….每 个子区间赋予唯一确定的 qi 值,每个qi值在计算机内用1个码字 表示.每个f(x,y) 离散值相应赋予1个qi值,其中 i=0,1,2,…,k-1. 对应关系是,当 r=f(x,y)∈[ri,ri-1]时,f(x,y)=qi
一幅 m×n 的数字图像可用矩阵表示为
f (0,1) f (0,0) f (1,0) f (1,1) F = ... ... f (m1,0) f (m1,1)
f (0, n 1) ... f (1, n 1) ... ... ... f (m1, n 1) ...
数字图像中的每个像素都对应于矩阵中相应的元素. 把数字图像表示成矩阵的优点在于,能应用矩阵理论对图 像进行分析处理.
(完整word版)数字图像处理_胡学龙_许开宇_课后答案
胡学龙、许开宇编著《数字图像处理》思考题与习题参考答案第1 章概述1。
1 连续图像和数字图像如何相互转换？答：数字图像将图像看成是许多大小相同、形状一致的像素组成。
这样，数字图像可以用二维矩阵表示.将自然界的图像通过光学系统成像并由电子器件或系统转化为模拟图像（连续图像）信号,再由模拟/数字转化器(ADC）得到原始的数字图像信号。
图像的数字化包括离散和量化两个主要步骤。
在空间将连续坐标过程称为离散化，而进一步将图像的幅度值(可能是灰度或色彩）整数化的过程称为量化。
1。
2 采用数字图像处理有何优点？答：数字图像处理与光学等模拟方式相比具有以下鲜明的特点：1．具有数字信号处理技术共有的特点。
（1)处理精度高。
（2）重现性能好.（3）灵活性高。
2．数字图像处理后的图像是供人观察和评价的，也可能作为机器视觉的预处理结果.3．数字图像处理技术适用面宽。
4．数字图像处理技术综合性强。
1。
3 数字图像处理主要包括哪些研究内容？答：图像处理的任务是将客观世界的景象进行获取并转化为数字图像、进行增强、变换、编码、恢复、重建、编码和压缩、分割等处理，它将一幅图像转化为另一幅具有新的意义的图像。
1.4 讨论数字图像处理系统的组成.列举你熟悉的图像处理系统并分析它们的组成和功能。
答:如图1.8，数字图像处理系统是应用计算机或专用数字设备对图像信息进行处理的信息系统.图像处理系统包括图像处理硬件和图像处理软件。
图像处理硬件主要由图像输入设备、图像运算处理设备（微计算机）、图像存储器、图像输出设备等组成。
软件系统包括操作系统、控制软件及应用软件等。
图1。
8 数字图像处理系统结构图11。
5 常见的数字图像处理开发工具有哪些？各有什么特点?答．目前图像处理系统开发的主流工具为 Visual C++（面向对象可视化集成工具）和 MATLAB 的图像处理工具箱（Image Processing Tool box)。
两种开发工具各有所长且有相互间的软件接口。
第1章 数字图像处理概述
第1章 数字图像处理概述
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人眼所见
第1章 数字图像处理概述
4
照片
第1章 数字图像处理概述
5
电视电影
第1章 数字图像处理概述
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（2）图像的表达
图像表示 2-D数组 f (x, y)
x ， y：2-D空间XY中坐标点的位置 f：代表图像在(x, y)的性质F 的数值 f，x，y 的值可以是任意实数
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空间分辨率和幅度分辨率
数字图像
f (0, 0) f (1, 0) f ( x, y ) = M f ( N − 1, 0) f (0,1) f (1,1) L L f (0, M − 1) f (1, M − 1) M f ( N − 1, M − 1)
数字图像是对连续场景的近似
为达到较好的近似，需要多少个采样和灰度级 呢？ 理论上，M N G越大，近似越好
但图像的数据量随M N G的增加而迅速增 加，故采样和灰度级数也不能太大
第1章 数字图像处理概述
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图象质量与采样和量化
图像空间分辨率变化所产生的效果
第1章 数字图像处理概述
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512*512
第1章 数字图像处理概述
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64级 级
第1章 数字图像处理概述
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16级 级
第1章 数字图像处理概述
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8级 级
第1章 数字图像处理概述
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4级 级
第1章 数字图像处理概述
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2级 级
第1章 数字图像处理概述
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空间和幅度分辨率同时变化所产生的效果
第1章 数字图像处理概述
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数字图像处理
第一章概论一、数字图像与像素数字图像是由一个个的像素（Pixel）构成的，各像素的值(灰度，颜色)一般用整数表示。
二、数字图像处理的目的1、提高图像的视觉质量。
2、提取图像中的特征信息。
3、对图像数据进行变换、编码和压缩。
三、工程三层次图像处理、图像分析和图像理解图像理解符号目标像素高层中层低层高低抽象程度数据量操作对象小大语义图像分析图像处理四、图像处理硬件系统组成图像输入设备（采集与数字化设备，如数码相机），图像处理设备（如PC机）和图像输出设备（如显示器，打印机）第二章数字图像处理基础一、图像数字化过程----采样与量化模拟图像的数字化包括采样和量化两个过程。
细节越多，采样间隔应越小。
把采样后得到的各像素的灰度值进一步转换为离散量的过程就是量化。
一般，灰度图像的像素值量化后用一个字节(8bit)来表示。
二、采样、量化与图像质量的关系采样点数越多，图像质量越好；量化级数越多，图像质量越好。
为了得到质量较好的图像采用如下原则：对缓变图像，细量化，粗采样，以避免假轮廓。
对细节化图像，细采样，粗量化，以避免模糊。
三、图像尺寸、数据量、颜色数量的计算灰度图像的像素值量化后用一个字节(8bit)来表示。
彩色图像的像素值量化后用三个字节(24bit)来表示。
一幅512X512（256K）的真彩色图像，计算未压缩的图像数据量是多少？（必考）图像总像素：512px*512px=256K总数据量：256K*3Byte=768KB一幅256X256（64K）的真彩色图像，计算未压缩的图像数据量是多少？图像总像素：256px*256px=64K总数据量：64K*1Byte=64KB四、数字图像类型二值图像、灰度图像、索引颜色图像)和真彩色图像。
五、数字图像文件的类型jpg、bmp、tif、gifJPEG采用基于DCT变换的压缩算法,为有损压缩。
六、图像文件三要素文件头、颜色表、图像数据七、读取一个图像，并将其尺寸缩小0.5倍，将缩小后的图像旋转30度。
数字图像处理ch01(MATLAB)-课件
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第一章 绪论
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第一章 绪论
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第一章 绪论
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第一章 绪论
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<2>几何处理
放大、缩小、旋转，配准，几何校正，面积、周长计算。
请计算台湾的陆地面积
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第一章 绪论
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<3>图象复原
由图象的退化模型，求出原始图象
图像处理是指按照一定的目标，用一系列的操 作来“改造”图像的方法.
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第一章 绪论
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➢图象处理技术的分类(从方法上进行分类)[2]
1．模拟图象处理（光学图像处理等）
用光学、电子等方法对模拟信号组成的图像，用光学器 件、电子器件进行光学变换等处理得到所需结果（哈哈 镜、望远镜，放大镜，电视等）.
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第一章 绪论
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<4>图象重建[3]
[3]此图像来自罗立民，脑成像，
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第一章 绪论
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/zhlshb/ct/lx.htm
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第一章 绪论
图形用户界面，动画，网页制作等
2024/10/12象处理的基本概念，和基 本问题，以及一些典型的应用。
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第一章 绪论
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提问
摄像头(机),扫描仪,CT成像装置,其他图象成像装置
2)图象的存储
各种图象存储压缩格式(JPEG,MPEG等),海量图象数据库技术
3)图象的传输
内部传输(DirectMemoryAccess),外部传输(主要是网络)
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作业：
①什么是数字图像的处理？特点是什么？ ②印刷图像处理的特点是什么？ ③在生活中你了解的图像处理的应用有哪些？你 认为未来的数字图像处理会有怎样的发展？ ④安装图像处理软件Photoshop，了解软件的工 具栏、11个窗口面板等。
2020/9/23
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调查作业
❖ 查阅文献：3-5篇 ❖ 总结：图形图像技术在印刷上的最新应用 ❖ 110000001张三.doc ❖ 时间：周日晚20：00前，以班级为单位收齐
22
2.印刷成像 有版印刷成像和无版印刷成像技术
①有版印刷：通常是指传统印刷技术，印版都
是信息载体介质。
网点
油墨的传递
②无版印刷：指不施加任何冲击力或接触压印
力就能在承印物上形成文字或图像的印刷方式
◎ 静电成像技术：图像载体是光导体
充电—曝光—显影—色粉转移—定影—清洗
成像 2020/9/23
着墨 印刷 色粉熔化 调整 23
输
彩色图像处理
图像压缩
出 图
输
出
图像分析
属
像 图像重建
性 形态学处理
2020/9/23
图像识别 13
图像获取
图像增强
图像复原 2020/9/23
图像重建
14
图像分割
2020/9/23
模式识别
15
2020/9/23
16
二、印刷成像技术
成像（Imaging)
复制技术：光学、电子、机械、化学 传播手段 印刷媒体
2020/9/23
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电子媒体
根据特定的传播手段，利用某种技术，完成 媒体信息从一种记录介质到另一种介质的转移
成像是过程，成像技术是 获取成像结果而涉及的一 切技术和系统的总称
2020/9/23
模拟成像
数字成像
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位图 印版 成像
计算机 直接制片
胶片 成像
印版
PS 数据文件
胶片
RIP
数字化整页
图像、图形、文字
（整版印张）
◎色域压缩和色域边界描述问题
◎确定各基色和相应浅色通道之间的最佳取值 20分20/9/界23 点，这是构建第二级分色模型的关键 28
3.印刷质量的检测与评价 印刷质量评价本质上属于图像质量评价的范畴
印刷质量检测与评价研究的主要内容:
①关键视觉质量属性的实验研究 ②印刷质量指标的分析与检测算法研究 ③印刷品数字化及其颜色空间转换 ④视觉传递函数的获取 ⑤印刷品主观评价实验与分析 ⑥建立质量属性评价模型
①几何处理(Geometrical image Processing)
②算术处理（点处理）(Arithmetic processing)
2020/9/23
11
③图像增强(Image Enhancement)
④图像复原(Image Restoration)
⑤图像重建(Image Reconstruction)
利用光学或电子的方法对模拟信号组成的图像
进行变换，得到所需的结果。
2020/9/23
5
◎数字图像处理
用某种技术或手段将模拟信号的图像数字化 然后借助于计算机对数字图像进行分析和处理， 以达到预期的效果
数字图 像处理
数字计算机
处理
数字图像
这些元素特定的 位置和幅值，称 2020/9为/23 图像的像素。
2020/9/23
29
4. 印刷防伪技术 ①基于印刷缺陷（龟纹）的防伪印刷技术 ②基于网点大小和形状（主要指网格内有调幅网 转变为调频网）的防伪信息加载技术 ③强度选择(IS)的印刷防伪算法 ④基于 Visual 加密技术的半色调图像的数字水印 技术 ⑤基于空间域变换的图像数字水印算法的防伪印 刷技术 ⑥加密全息水印技术 ⑦202基0/9/23于半色调图像数据隐藏算法的印刷水印技术30
◎应用于20世纪60年代
◎迅速发展于20世纪70年代;
医学图像——CT技术的发明；
2020/9/23
4
2. 图像处理的概念 ①图像处理
按特定的目标，用一系列特定的操作来“改 造”图像的行为
②图像处理的分类：
◎模拟图像处理 光学处理(透镜)：望远镜等
Analog Image Processing
电子处理：电视机等
◎色域的描述与色域映射
20◎20/9/I23CC色彩管理体系
CMYK 电子 文件
26
2.高保真印刷复制技术
利用多色（超4色）油墨进行分色印刷的技 术称为高保真印刷分色技术
分色技术是高保真印刷的基础
① 目前现有的分色方案
◎ Hell公司和Crosfield公司的HyperColor高保 真分色方案: 两次扫描完成读取色彩信息
◎离子成像技术:充电与成像处理合二为一
◎磁记录成像技术:无需充电
◎喷墨印刷成像技术:
利用计算机控制喷嘴喷出的细微墨滴在承
印材料上沉淀，产生密度而形成图文的技术 热喷墨成像技术
压电喷墨成像技术
静电喷墨成像技术 ◎热成像技术:——材料加热后无力特性的改变
热转移——只能复制线条稿
2020/9/23 热升华——高质量的印刷
◎赛天使公司的高保真彩色技术
2020/9/23 CMYK+RGB组成七色印刷
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◎ Barco公司的专用多色分色软件。 待用油墨数据→油墨切换软件→CIE色标→ 根据对应的色系→二次转换→分色片
◎ Pantone Hexachrome高保真分色方案 CMYK四色油墨，+绿色+橙色
②高保真印刷复制主要研究内容：
②变换域法：
首先对图像进行正交变换得到变换域系列矩阵，
施行各种处理，再反变换到空间域。
202如0/9/2：3 滤波、数据压缩、特征抽取等
10
5.数字图像处理的基本内容
◎图像信息的获取(Image information acquisition) ◎图像信息的存储(Image information storage) ◎图像信息的传送 （Image information transmission） ◎数字图像处理(Digital Image processing) ◎图像的输出与显示(Image output and display)
24
◎发展中的成像技术
电子成像技术 照相成像技术 呈色剂喷射成像技术 电子凝结成像技术 直接成像技术
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25
三、印刷图像处理的主要内容
目的：达到图像的精确复制 1.色彩管理技术
原稿
扫描输入
RGB电子文件 分色校色
印刷品 晒版印刷 ◎颜色的描述与测量
四色 胶片 专色
◎设备颜色的特征化
计
激光
算
照排机
机
接触式图像传感器 计算机激光直接成像：胶片
显影、冲洗、定影
2020/9/23
加网分色片
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③预涂感光版成像——制版（晒版）
胶片上的信息 曝光 紫外光源
均匀
热光源 冷光源
感光版（预涂受光敏感材）
显影、冲洗、定影
印版 ④计算机到印版——直接成像
计算机
曝光 激光成像、显影、冲洗、定影
印版 2020/9/23
印版
表面 成像
计算机 直接制版
计算机直接印刷
直接成像 （有印版）
直接印品 （无印版）
印版 曝光
印刷
2020/9/23
印版 成像 印刷
一次性 成像印版
着墨 印刷
可重复 成像印版
着墨 印刷
成像 油墨直
（每印次）
着墨
接成像
（每印次）
印刷 印刷
印刷品
18
◎印前成像： 扫描成像、激光照排成像和各类胶片、印版成像等
4.计算机 图形图像处理及应用——清华出版社
使用软件:
Adobe Photoshop、MATLAB、Illustrator、VC++
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第一章印刷图像处理概论
一、图像处理的意义 ◎图像是人们从客观世界获取信息的重要来源 ◎图像信息处理是人类视觉延伸的重要手段
1.图像处理的起源
◎图像处理最早起源于20 世纪20年代的报纸业
制缩放比例的计算机
胶片的成像和 记录过程→ 光化学成像过程
光源 曝光 乳剂层的感光性能 肉眼不可见的银粒潜像
显影、冲洗、定影
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可见的胶片图像
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②计算机激光直接成像
原稿——扫描技术——激光照排机
平板扫描仪 透射稿扫描仪
CCD光电转换器
数码相机 滚筒扫描仪
PMT光电转换器
CIS扫描仪
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8
③安全领域 利用处理的模式识别等技术，可以应用在监控、
指纹档案管理等安全领域中
④工业生产 产品的无损检测、质量控制、印刷技术等
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4.数字图像处理的方法
①空域法：将图像看作平面中各个像素的集合， 直接对该二维函数进行相应的处理。
◎邻域处理法：如梯度运算、平滑算子运算等 ◎点处理法：如灰度处理等 ◎帧处理法：如图像合成技术等
◎印刷成像：套色成像、静电成像、喷墨成像等
1.印前成像技术 模拟图像（原稿）
数字图像
分色
数字原稿 模拟原稿
2020/9/23
正片原稿 透射稿 负片原稿 反射稿
印版
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①胶片成像
原稿——电子分色——胶片成像——光成像
电子分色技术：是采用光电扫描技术和电子计算
机技术，从原稿制成分色片的技术
结构：扫描、记录、层次及色彩校正电路、控
⑥图像形态学处理（Image morphologic Processing）