数字图像处理系统及应用实例
图像处理技术的原理及实践例子
图像处理技术的原理及实践例子随着计算机科学的快速发展，图像处理技术作为其重要的分支之一也得到了迅猛发展。
图像处理技术是指利用计算机进行对图像的处理、分析和识别。
在图像处理技术中，数字图像的获取、处理和显示是一个完整的过程。
数字图像可以通过机器视觉系统、数字相机和扫描仪等设备获取。
数字图像可以表示成矩阵形式，其中每个像素点代表一个数字。
通过对图像中像素点数值进行处理，可以使图像获得不同的效果。
下面我们就来了解一些图像处理技术的原理及实践例子。
1. 图像锐化处理技术图像锐化处理技术是指在数字图像的处理过程中增强图像的轮廓和细节，使图像更加清晰。
图像锐化处理技术实现的原理主要是通过卷积运算进行的。
卷积运算是将数字图像和一个卷积核进行相乘后相加的数学运算。
卷积核是一个矩阵，卷积运算可以使数字图像的每个像素点与周围的像素点相加后取平均值，从而得到更清晰的图像。
实践例子：滤波器法和锐化滤波器法。
①滤波器法：滤波器法在图像处理中是一种常用的方法。
它的处理过程是利用低通滤波器对图像进行模糊处理，然后再用高通滤波器对图像进行锐化处理，最终得到一张更加清晰的图像。
②锐化滤波器法：锐化滤波器法是一种可以增强图像中各点的细节，并提高其清晰度的图像处理方法。
这种方法通常通过在数字图像中加入高通滤波器，以达到增强图像轮廓和细节的目的。
2. 图像边缘检测图像边缘检测是指在数字图像中有针对性地检测边缘，并对图像进行分割和提取。
常用的边缘检测算法有Canny算法、Sobel算法和Laplacian算法等。
在这些算法中，Sobel算法是应用最广泛的一种。
Sobel算法的原理是通过提取图像中不同方向上的像素点变化量，以实现图像分割和边缘检测的目的。
Sobel算法可以根据不同的方向进行边缘检测，对于在垂直方向上的较长边缘可以采用水平Sobel滤波器，而对于在水平方向上的较长边缘可以采用垂直Sobel滤波器。
实践例子：用Sobel算子实现图像边缘检测。
结合自己的实际工作和生活说明数字图像处理的应用
1-1、结合自己的实际工作和生活说明数字图像处理的应用。
答：数字图像处理技术的应用几乎无处不在，例如有的U盘和电脑安装了指纹识别系统，气象中心对云图变化的分析系统，上网视频聊天室的图像传输系统，计算机阅卷系统，车牌识别系统，邮编识别系统等等，都是实际工作和生活中对数字图像处理的应用。
1-2、除前面介绍的例子之外，试举一些其它的图像应用的工程例子。
答：在工程中的应用也很广泛，而且有十分大的发展前景，这里举两个例子：制烟厂里检查香烟数量的系统，有效的保证了没盒烟中香烟的数量，而且大大提高了效率；地下资源的勘测系统，可以对地下资源进行不同光谱分析，较为可观的得到地下资源信息。
1-3、图像处理与计算机图形学的区别与联系是什么？。
数字图像处理技术的应用综述--课程论文
《数字图像处理》课程论文题目：数字图像处理技术的应用综述1 绪论1.1数字图像处理简介数字图像处理又称为计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。
数字图像处理的早期应用是对宇宙飞船发回的图像所进行的各种处理。
到了70年代，图像处理技术的应用迅速从宇航领域扩展到生物医学、信息科学、资源环境科学、天文学、物理学、工业、农业、国防、教育、艺术等各个领域与行业，对经济、军事、文化及人们的日常生活产生重大的影响。
1.2数字图像处理技术的基本特点1）处理信息量很大。
数字图像处理的信息大多是二维信息，处理信息量很大。
如一幅256×256低分辨率黑白图像，要求约64kbit的数据量；对高分辨率彩色512×512图像，则要求768kbit数据量；如果要处理30帧/秒的电视图像序列，则每秒要求500kbit～22.5Mbit数据量。
因此对计算机的计算速度、存储容量等要求较高。
2）占用频带较宽。
数字图像处理占用的频带较宽。
与语言信息相比，占用的频带要大几个数量级。
如电视图像的带宽约5.6MHz，而语音带宽仅为4kHz左右。
所以在成像、传输、存储、处理、显示等各个环节的实现上，技术难度较大，成本亦高，这就对频带压缩技术提出了更高的要。
3）各像素相关性大。
数字图像中各个像素是不独立的，其相关性大。
在图像画面上，经常有很多像素有相同或接近的灰度。
就电视画面而言，同一行中相邻两个像素或相邻两行间的像素，其相关系数可达0.9以上，而相邻两帧之间的相关性比帧内相关性一般说还要大些。
因此，图像处理中信息压缩的潜力很大。
4）无法复现三维景物的全部几何信息。
由于图像是三维景物的二维投影，一幅图象本身不具备复现三维景物的全部几何信息的能力，很显然三维景物背后部分信息在二维图像画面上是反映不出来的。
因此，要分析和理解三维景物必须作合适的假定或附加新的测量，例如双目图像或多视点图像。
在理解三维景物时需要知识导引，这也是人工智能中正在致力解决的知识工程问题。
数字图像处理课件ppt
06 数字图像处理的应用案例
人脸识别系统
总结词
人脸识别系统是数字图像处理技术的重要应 用之一，它利用计算机视觉和图像处理技术 识别人的面部特征，实现身份认证和安全监 控等功能。
详细描述
人脸识别系统通过采集输入的人脸图像，提 取出面部的各种特征，如眼睛、鼻子、嘴巴 等部位的形状、大小、位置等信息，并与预 先存储的人脸特征进行比对，从而判断出人 的身份。该系统广泛应用于门禁系统、安全
分类器设计
总结词
分类器设计是图像识别技术的核心，它通过训练分类器，使其能够根据提取的特征对图 像进行分类和识别。
详细描述
分类器设计通常采用机器学习算法，如支持向量机、神经网络和决策树等。这些算法通 过训练数据集进行学习，并生成分类器模型，用于对新的未知图像进行分类和识别。
模式识别
总结词
模式识别是图像识别技术的最终目标，它通 过分类器对提取的特征进行分类和识别，实 现对图像的智能理解和处理。
源调查和环境监测。
计算机视觉
为机器人和自动化系统提供视 觉感知能力，用于工业自动化
、自主导航等。
数字图像处理的基本流程
特征提取
从图像中提取感兴趣的区域、 边缘、纹理等特征，为后续分 类或识别提供依据。
图像表示与压缩
将图像转换为易于处理和分析 的表示形式，同时进行数据压 缩，减少存储和传输成本。
预处理
详细描述
模式识别在许多领域都有广泛应用，如人脸 识别、物体识别、车牌识别等。通过模式识 别技术，可以实现自动化监控、智能安防、 智能驾驶等应用。随着深度学习技术的发展 ，模式识别的准确率和鲁棒性得到了显著提 高。
05 数字图像处理中的常用算 法
傅里叶变换算法
傅里叶变换
数字图像处理的应用实例
数字图像处理的应用实例一．伽玛射线成像伽马射线成像的主要用途包括核医学和天文观测。
在核医学中，这种处理是将放射性同位素注射到病人体内，当这种物质衰变时放射出伽马射线，然后用伽马射线检测器收集到的放射物产生图像。
图1.6(a)显示了一幅利用伽马射线成像得到的骨骼扫描图像，这类图像用于骨骼病理(例如感染或肿瘤)定位。
图1.6(b)显示了另一种叫做“正电子放射断层”(PET)的核成像，其原理与1.2节提到的X射线断层术一样。
然而，与使用外部X射线源不同，它给病人注射放射性同位素，同位素衰变时放射出正电子。
当正电子遇上一个电子时两者湮没并放射出两束伽马射线。
这些射线被检测到后利用断层技术的基本原理创建断层图像。
示于图l. 6(b)的图像是构成病人三维再现图像序列的一幅样品。
这幅图像显示脑部和肺部各有一个肿瘤，即很容易看到的小白块。
大约在1500年前，天鹅星座中的星星发生大爆炸，产生了一团过热的稳定气云(即天鹅星座环)，该气云以彩色阵列形式发光。
图1.6(c)显示了在伽马射线波段成像的天鹅星座环。
与图1.6(a)和(b)不同，该图像是利用成像物体自然辐射得到的。
最后，图1.6(d)显示了一幅来自核反应器电子管的伽马辐射图像，在图像的左下部可以看到较强的辐射区。
二．X射线成像X射线是最早用于成像的电磁辐射源之一。
最熟悉的X射线应用是医学诊断，但是，X射线还被广泛用于工业和其他领域，像天文学。
用X射线管产生用于医学和工业成像的X射线。
X射线管是带有阴极和阳极的真空管。
阴极加热释放自由电子，这些电子以很高的速度向阳极流动，当电子撞击一个原子核时，能量被释放并形成x射线辐射。
X射线的能量由另一边的阳极电压控制，而X射线的数量由施加于阴极灯丝的电流控制。
图1.7(a)显示了一幅位于X射线源和对X射线能量敏感的胶片之间的病人胸部图像。
X射线的强度受射线穿过病人时的吸收量调制，最终能量落在胶片上并使其感光，这与光使照相胶片感光是一样的。
数字图像处理技术在图像识别中的实际应用
数字图像处理技术在图像识别中的实际应用数字图像处理技术是一种将数字图像进行处理和分析的技术手段，广泛应用于图像识别领域。
图像识别是指通过计算机对图像中的目标进行自动识别和分类的过程。
在现代社会中，图像识别技术在人脸识别、车牌识别、图像搜索、安防监控等领域起到了重要作用。
本文将探讨数字图像处理技术在图像识别中的实际应用。
数字图像处理技术在图像识别中的一个重要应用领域是人脸识别。
人脸识别技术旨在通过计算机系统自动识别和鉴定图像或视频中的人脸。
在人脸识别技术中，数字图像处理技术可以应用于人脸图像的预处理、特征提取和匹配等过程。
在预处理阶段，数字图像处理技术可以用于去除图像中的噪声、调整图像的亮度和对比度，以及对图像进行图像增强，从而提高人脸识别的准确性。
在特征提取阶段，数字图像处理技术可以提取人脸图像中的特征点和特征描述符，例如眼睛、鼻子和嘴巴等特征，以便于后续的人脸匹配和识别。
在匹配阶段，数字图像处理技术可以将预处理和特征提取的结果与数据库中的人脸图像进行比对，以判断是否匹配。
通过数字图像处理技术的应用，人脸识别技术在安防领域、人脸支付以及社交娱乐等方面得到了广泛应用。
另外一个重要的实际应用领域是图像搜索。
在互联网时代，图像搜索技术成为了一项重要的研究方向。
图像搜索技术旨在通过对图像进行分析和比对，找到与其相似或相关的其他图像。
数字图像处理技术在图像搜索中发挥着重要的作用。
首先，数字图像处理技术可以对图像进行特征提取和描述，例如提取图像的颜色、纹理和形状等特征，从而实现对图像的内容理解和比对。
其次，数字图像处理技术可以建立图像特征的数据库，对图像进行索引和分类，从而实现高效的图像搜索。
通过数字图像处理技术的应用，图像搜索技术在电商平台、社交媒体、图片存储和检索等领域得到了广泛应用。
此外，数字图像处理技术在车牌识别领域也发挥着重要的作用。
车牌识别技术旨在通过对图像中的车牌进行自动识别和分类。
数字图像处理技术可以用于车牌图像的预处理、字符分割和字符识别等过程。
数字图像处理技术的应用案例
数字图像处理技术的应用案例随着计算机科技的不断发展与应用，数字图像处理技术越来越受到人们的关注和重视，它带来的应用与发展前景也日益广泛。
数字图像处理技术主要是针对数字图像进行操作、处理、重构或改变其特征的技术，可以帮助人们更好地理解和分析图像信息，能够应用于医学、科研、安全等众多领域中，本文将重点讲述数字图像处理技术的应用案例。
一、医学领域数字图像处理技术在医学领域的应用越来越广泛，它可以用于体成像、诊断、治疗等方面。
例如，医学影像处理技术就是数字图像处理技术在医疗领域中的一个重要应用。
医学影像处理技术可以通过对数字影像进行处理和分析，提高医生诊断率，降低错误率，提高病人的治疗效果，为人们的健康保驾护航。
二、科研领域数字图像处理技术在科研领域的应用也非常广泛，例如，在材料学领域，这种技术可以用来研究材料的结构和性质，便于人们更好地了解材料的性能优劣。
此外，在天文学、地质学等领域中，数字图像处理技术也广泛应用于图像的处理、分析及识别等方面，有助于科学家更好地探索未知领域，促进科学发展。
三、安全防护领域数字图像处理技术在安全防护领域的应用非常广泛，如在视频监控中，数字图像处理技术可以用于目标追踪、行为分析、图像识别等方面，提高安全性、管理效率，降低安全风险。
此外，数字图像处理技术还可以用于身份识别和信息加密等方面，保障个人隐私和社会安全。
四、娱乐艺术领域数字图像处理技术在娱乐艺术领域的应用也非常广泛，如数字图像处理技术在影视制作领域中的应用，可以通过效果制作、特技合成等手段，实现画面特效的创新与打造，为影片增色添彩。
此外，数字图像处理技术还可以用于游戏设计、动画绘制等方面，给人们带来视觉与认知上的享受。
总之，数字图像处理技术是一个极具实用性的技术，它的应用范围广泛，可以帮助人们更好地理解并加工图像信息，提高人们处理信息的精度和效率，为各领域的发展和研究奠定坚实基础。
数字图像处理技术的发展和应用将是一个长期而且具有广阔空间的领域，我们有理由相信，在不久的将来，数字图像处理技术一定会发挥更加重要的作用。
10个图像处理技术的实际应用案例
10个图像处理技术的实际应用案例图像处理技术在当今社会中已经得到了广泛的应用，无论是在科研领域、医学诊断、影视制作还是智能交通等领域都发挥着重要的作用。
以下是10个图像处理技术的实际应用案例。
人脸识别技术。
这项技术可以通过图像识别出人脸特征，并与数据库中的信息进行对比，用于安全门禁、人脸支付、社交媒体的面部标记等。
虚拟现实技术。
基于图像处理技术，虚拟现实可以模拟出逼真的虚拟世界，广泛应用于游戏制作、建筑设计、医学培训等领域。
第三，医学图像处理技术。
医学领域借助这一技术可以对CT、MRI等图像进行处理，辅助医生进行疾病诊断和手术规划，提高了医疗质量和效率。
第四，图像压缩技术。
这项技术可以减少图像的存储空间和传输带宽，广泛应用于图像和视频的传输和存储中，如图像传真、图像存储等。
第五，图像修复技术。
该技术可以通过图像处理算法修复破损、受损或补全的图像，被广泛运用于文物修复、图像恢复等领域。
第六，图像分割技术。
图像分割技术可以将图像分成若干区域，常用于图像识别、目标检测等领域，如自动驾驶、智能机器人等。
第七，图像增强技术。
该技术可以通过增加图像的对比度、亮度、锐度等来提高图像的质量和可视化效果，广泛应用于图像美化、摄影后期处理等领域。
第八，图像识别技术。
基于图像处理技术，图像识别可以识别出图像中的物体、文字等，并进行分析和识别，广泛应用于智能搜索、自动驾驶、人脸识别等领域。
第九，图像融合技术。
该技术可以将多幅图像融合成一幅图像，常用于遥感图像、医学图像等领域，如遥感影像的特征提取、多模态医学影像的融合等。
图像超分辨率技术。
该技术可以通过图像处理方法提高图像的分辨率，常用于监控视频、数字摄影等领域，如安全监控中的行人特征提取、卫星图像的解析度提升等。
综上所述，图像处理技术在多个领域中都有着广泛的应用。
随着技术的不断发展，相信图像处理技术将在未来带来更多的创新和应用案例。
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9.1 数字图像处理系统 9.2 应用实例
9.1 数字图像处理系统
监视器
图像通信接口
通信网络
输入设备 摄像机 扫描仪 CD-ROM ……
医学图像 卫星遥感图像
雷达图像
高档微机系统 图像采集 图像处理
A/D 图像数据库
硬盘、光盘、磁带机 存储设备
数字图像处理系统结构框图
9.1.1 数字图像处理系统的分类
从图像传感器的敏感区看
可分成可见光、红外、近红外、X射线、雷达、伽玛射线、 超声波等图像处理系统
从采集部件与景物的距离上来分
可分为遥感、宏观和微观图像处理系统
9.1.2 计算机图像处理系统的基本构成
1．图像采集部件 2．图像处理部件 3．识别结果的输出部件
一种是根据图像处理的结果做出判断 另一种则是以图像为输出形式 。输出方式有屏幕
输出、打印输出和视频硬拷贝输出
9.2 应用实例
9.2.1 生物医学图像的处理 9.2.2 DSP组成的目标检测与识别系统 9.2.3 高分辨率遥感影像道路提取 9.2.4 立体视觉系统
9.2.1 生物医学图像的处理
a)原图
b)边缘检测的结果
c)从边缘点沿梯度 方向做扇形
d)累加器累加的结果
e)对d取阈值并与b叠加
f )计算中心点
椭圆目标的位置检测过程示意图
9.2.2 DSP组成的目标检测与识别系 统
1．DSP实现目标检测识别的基本框图
视频解码 视频输入
视频合成 视频输出
视频输出
数模转换
Cameralink 接口
输出设备 激光打印机
绘图仪 显示器
……
9.1.1 数字图像处理系统的分类
通用和专用:
通用系统主要用于方法研究、大型计算、多媒体技 术研究、视频制作等
专用型处理系统一般用于特殊用途，处理任务单一 ，但对系统体积、重量、处理速度、功耗、成本等 有特定的要求，数字信号处理器（DSP）
9.1.1 数字图像处理系统的分类
边缘检测
目标定位
区域生长
目标分割
细胞图像自动分割流程图
9.2.1 生物医学图像的处理
a)
b)
c)
d)
e)
f)
免疫细胞图像自动分割的过程示意图
a)一幅免疫细胞图像 b)边缘检测的结果 c)目标定位并与b)叠加的结果
d) 计算目标中心点 e) 计算目标所在矩形 f) 在矩形框内分割图像
9.2.1 生物医学图像的处理
FPGA 双口RAM 逻辑控制
EMIFA BUS
FLASH DSP
TMS320C6416
通信双口 RAM
EMIFB BUS
同步动态RAM SDRAM
串口通信接口
9.2.2 DSP组成的目标检测与识别系 统
2．图像算法的处理流程
图像 预处理
目标 分割
目标 识别
图像处理流程
目标 跟踪
视频 合成
9.2.2 DSP组成的目标检测与识别系 统
9.2.3 高分辨率遥感影像道路提取
该变换的原理如图所示
y
y
l
(0 , q0 )
q0
45
(xN 1, yN 1)
o
q
q
xo
q
45
a)图像空间 b) 在方向上投影 c)映射方差特征到参数空间
9.2.3 高分辨率遥感影像道路提取
2．梯度矢量均值约束的线目标检测
对原始图像进行梯度变换，对梯度矢量进行统计，用梯度矢量均 值来代替上一节 (,q处) 的值，就得到了梯度矢量在参数空间中的 统计特性。
射其灰度级标准方差到参数空间上的一点 ，(该, q点) 的值
可由w以(下, q公) 式, 求得
-
w(
,
q)
1
N
N -1
i0
fi (x, y) - M
2
255，N
0
0,
N 0
其中，M＝ 1 N
N -1 i0
fi (x, y)，fi (x,
y)是图像上所有满足y = tg(θ)x + q的点
3．算法中的关键技术
1） 空域高通滤波将小目标进行增强，提高它的信噪比。 2） 自适应门限分割技术。 3） 图像特征匹配，通过多帧检测，识别出真正的目标。
9.2.3 高分辨率遥感影像道路提取
1．用灰度级标准差检测直线
假设图像空间中的一条角度为 、截距为 的q 直线 y tg(， )映x q
高、中、低档
高速信号处理芯片设计而成，采用多CPU或多机结构 ，具有适合图像和信号处理特有规律的并行阵列图像 处理器
中档系统以小型机或工作站为主控计算机，加上图像 处理器构成。这类系统具有较强的交互处理能力，同 时，由于用通用机做主控机，因而在系统环境下，具 有较好的再开发能力
低档的计算机图像处理系统由计算机加上图像采集卡 构成，其结构简单，是一种便于普及和推广的图像处 理系统
9.2.4 立体视觉系统
1）视觉导航
智能视觉导航越野车
9.2.4 立体视觉系统
边缘检测
立体视觉系统的硬件结构
特征融合 计算视差
障碍物检测流程
计算距离
9.2.4 立体视觉系统
2）利用立体视觉原理进行地图绘制
边缘检测 轮廓匹配
精细匹配
计算视差 计算距离
地图绘制算法流程
9.2.4 立体视觉系统
轮廓匹配结果
9.2.4 立体视觉系统
边缘精细匹配结果
9.2.4 立体视觉系统
带纹理的重建三维建筑图像
9.2.4 立体视觉系统
结合GIS系统的三维建筑重建图像