数字图像处理讲解
数字图像处理的原理与方法
数字图像处理的原理与方法数字图像处理是一种将数字信号处理技术应用到数字图像上的科学技术，它的出现极大地推动了图像处理技术的发展。
数字图像处理不仅可以用于医学图像处理、卫星图像处理、工业检测等领域，还可以应用于数字影像娱乐等方面。
数字图像处理的核心内容就是图像增强、图像恢复、图像分割、图像识别等，本文将主要探讨数字图像处理的原理与方法。
一、图像增强处理图像增强处理是对原始图像进行改善的过程，也是数字图像处理中最普遍的操作类型。
通过增强处理，可以使图像局部特征更加明显，以便进行更高级的图像分析。
常见的图像增强方法包括灰度线性变换、灰度非线性变换、空域滤波增强、频域滤波增强等。
其中，空域滤波增强是最常见的一种方法。
通过对原始图像进行高斯滤波、中值滤波等操作，可以有效去除图像中的噪声。
二、图像恢复处理图像恢复处理是指从已知的图像信息中恢复出原始图像的过程，也是数字图像处理中一种重要的方法。
在数字图像处理中，图像的失真比如模糊、噪声等是不可避免的。
而图像恢复就是通过各种手段找到原始图像中所保留的信息，以恢复图像失真前的形态。
常见的图像恢复处理方法包括逆滤波、维纳滤波、约束最小二乘滤波等。
三、图像分割处理图像分割处理是将图像分割成若干具有独立意义的子区域的过程。
图像分割处理是数字图像处理中一种热门的研究领域，其主要应用于目标提取、图像分析和模式识别等方面。
常用的图像分割方法包括基于像素的算法、基于区域的算法、边缘检测算法等。
其中，基于区域的算法应用最广。
通过对相似区域进行聚类，可以将图像分割成若干子区域，从而实现目标提取等功能。
四、图像识别处理图像识别处理是指对图像进行自动识别的过程。
图像识别处理是数字图像处理中的一大领域，它的技术含量非常高。
常见的图像识别处理方法包括特征提取、模式匹配、神经网络等。
其中，特征提取是一种重要的处理方式。
通过对图像进行特征提取，可以将图像转化为数字特征，从而实现对图像的自动识别和分类。
数字图像处理 算法原理
数字图像处理算法原理
数字图像处理是指应用数字计算机对图像进行处理与分析的技术。
其中涉及到的算法原理包括：
1. 灰度变换算法：通过改变图像中像素的灰度级分布，实现对图像亮度、对比度、伽马校正等属性的调整。
常用的灰度变换算法有线性变换、逆变换、非线性自适应直方图均衡化等。
2. 图像滤波算法：用于平滑图像、强调图像细节或检测图像中的边缘。
常用的滤波算法包括均值滤波、中值滤波、高斯滤波、导向滤波等。
3. 图像增强算法：通过改善图像的质量和可视化效果，使图像更适合人眼观察和计算机分析。
常用的图像增强算法有直方图均衡化、局部对比度增强、锐化增强等。
4. 彩色图像处理算法：针对彩色图像的特点，进行颜色空间转换、亮度调整、色彩增强、色彩平衡等操作。
常用的彩色图像处理算法有RGB空间转换为HSV空间、色彩补偿、白平衡调整等。
5. 图像分割与边缘检测算法：将图像划分为不同的区域或提取图像中感兴趣的目标，常用的算法包括阈值分割、基于边缘的分割、基于区域的分割等。
6. 图像压缩与编解码算法：将图像数据经过压缩编码处理，以减少存储空间和传输带宽。
常用的压缩算法有无损压缩算法
（如RLE、Huffman编码）和有损压缩算法（如JPEG）。
除了以上算法原理外，还包括图像配准、图像恢复、形态学处理、基于特征的图像分析等其他算法。
这些算法原理的应用能够有效地处理数字图像，对于图像识别、图像搜索、医学图像分析等领域具有广泛的应用价值。
数字图像处理知识点总结
数字图像处理知识点总结第二章：数字图像处理的基本概念2.3 图像数字化数字化是将一幅画面转化成计算机能处理的数字图像的过程。
包括：采样和量化。
2.3.1、2.3.2采样与量化1.采样：将空间上连续的图像变换成离散点。
（采样间隔、采样孔径）2.量化：采样后的图像被分割成空间上离散的像素，但是灰度是连续的，量化就是将像素灰度转换成离散的整数值。
一幅数字图像中不同灰度值的个数称为灰度级。
二值图像是灰度级只有两级的。
（通常是0和1）存储一幅大小为M×N、灰度级数为G的图像所需的存储空间：（bit）2.3.3像素数、量化参数与数字化所得到的数字图像间的关系1.一般来说，采样间隔越大，所得图像像素数越少，空间分辨率低，质量差，严重时会出现国际棋盘效应。
采样间隔越小，所的图像像素数越多，空间分辨率高，图像质量好，但是数据量大。
2.量化等级越多，图像层次越丰富，灰度分辨率高，图像质量好，但数据量大。
量化等级越少，图像层次欠丰富，灰度分辨率低，会出现假轮廓，质量变差，但数据量小。
2.4 图像灰度直方图2.4.1定义灰度直方图是反映一幅图像中各灰度级像素出现的频率，反映灰度分布情况。
2.4.2性质（1）只能反映灰度分布，丢失像素位置信息（2）一幅图像对应唯一灰度直方图，反之不一定。
（3）一幅图像分成多个区域，多个区域的直方图之和是原图像的直方图。
2.4.3应用（1）判断图像量化是否恰当（2）确定图像二值化的阈值（3）物体部分灰度值比其他部分灰度值大的时候可以统计图像中物体面积。
（4）计算图像信息量（熵）2.5图像处理算法的形式2.5.1基本功能形式（1）单幅->单幅（2）多幅->单幅（3）多幅/单幅->数字或符号2.5.2图像处理的几种具体算法形式（1）局部处理（邻域，如4-邻域，8-邻域）（移动平均平滑法、空间域锐化等）（2）迭代处理反复对图像进行某种运算直到满足给定条件。
（3）跟踪处理选择满足适当条件的像素作为起始像素，检查输入图像和已得到的输出结果，求出下一步应该处理的像素。
数字图像处理技术
数字图像处理技术数字图像处理技术是一种利用计算机对图像进行处理和分析的技术。
随着计算机技术和图像采集设备的不断发展，数字图像处理技术已经广泛应用于影像处理、医学图像分析、机器视觉、模式识别等领域。
本文将重点介绍数字图像处理技术的基本原理、常见的图像处理方法和应用领域。
一、数字图像处理技术的基本原理数字图像处理是在计算机中对图像进行数值计算和变换的过程。
图像是由像素组成的二维数组，每个像素包含了图像中某一点的亮度或颜色信息。
数字图像处理技术主要包括如下几个基本步骤：1. 图像采集：利用摄像机、扫描仪等设备将实际场景或纸质图像转换成数字图像。
2. 图像预处理：对采集到的图像进行预处理，包括图像增强、去噪、几何校正等操作，以提高图像质量。
3. 图像变换：通过一系列的数值计算和变换，改变图像的亮度、对比度、颜色等特征，以满足特定的需求。
4. 图像分析：对图像进行特征提取、目标检测、模式识别等操作，以获取图像中的各种信息。
5. 图像展示：将处理后的图像显示在计算机屏幕上或输出到打印机、投影仪等设备上，以便人们观看和分析。
二、常见的图像处理方法1. 图像增强：通过调整图像的亮度、对比度、颜色等参数，使图像更清晰、更鲜艳。
2. 图像滤波：利用滤波器对图像进行低通滤波、高通滤波、中值滤波等操作，以去除噪声、平滑图像或增强边缘。
3. 图像分割：将图像分成若干个区域，以便更好地分析和识别图像中的目标。
4. 特征提取：从图像中提取出与目标相关的特征，如纹理特征、形状特征、颜色特征等。
5. 目标检测：利用机器学习、模式识别等方法，从图像中检测和识别出目标，如人脸、车辆等。
三、数字图像处理技术的应用领域数字图像处理技术在很多领域都有广泛的应用，以下列举几个主要的应用领域：1. 影像处理：数字图像处理技术可以应用于电影特效、动画制作、数字摄影等领域，提高影像的质量和逼真度。
2. 医学图像分析：数字图像处理技术可以应用于医学影像的分析、诊断和治疗，如CT扫描、核磁共振等。
《数字图像处理基础》课件
数字图像的表示与存 储方式
讨论数字图像的表示方法，包 括二进制表示、向量图像和光 栅图像等。
第三章：数字图像预处理
1
图像增强
2
探讨图像增强的方法和技术，如直方图
均衡化、增强对比度等。
3
图像边缘检测
4
介绍常用的边缘检测算法，如Sobel、滤波
解释图像滤波的概念和作用，介绍常用 的滤波器及其应用。
《数字图像处理基础》 PPT课件
数字图像处理基础PPT课件将帮助您深入了解数字图像处理的原理、方法和应 用。通过本课程，您将掌握数字图像处理领域的基本概念和技巧，为将来的 进一步学习和应用打下坚实的基础。
第一章：数字图像处理概述
数字图像处理介绍
了解数字图像处理的定义和基本原理，并掌握其在各个领域中的应用。
第五章：数字图像特征提取与识别
图像特征提取
介绍图像特征提取的目的和方 法，如灰度共生矩阵和尺度不 变特征变换（SIFT）。
模板匹配
解释模板匹配的原理和应用， 讨论常见的模板匹配算法。
目标检测
探讨目标检测的技术和方法， 如基于特征的方法和深度学习 方法。
第六章：数字图像处理算法优化
1
图像处理算法优化的意义
图像二值化
讲解图像二值化的原理和算法，介绍基 于阈值的二值化方法。
第四章：数字图像分割
图像分割概述
解释图像分割的概念和作用，并 探讨常见的图像分割方法。
基于边缘分割
介绍基于边缘检测的图像分割方 法，包括Canny边缘检测和Sobel 边缘检测。
基于区域分割
讨论基于区域的图像分割方法， 如区域生长和分水岭算法。
数字图像技术趋势
讨论数字图像处理技术的趋势，如增强现实和虚拟现实的发展。
数字图像处理基本知识
数字图像处理基本知识1、数字图像：数字图像，又称为数码图像或数位图像，是二维图像用有限数字数值像素的表示。
数字图像是由模拟图像数字化得到的、以像素为基本元素的、可以用数字计算机或数字电路存储和处理的图像。
2、数字图像处理包括内容：图像数字化；图像变换；图像增强；图像恢复；图像压缩编码；图像分割；图像分析与描述；图像的识别分类。
3、数字图像处理系统包括部分：输入（采集）；存储；输出（显示）；通信；图像处理与分析。
4、从“模拟图像”到“数字图像”要经过的步骤有：图像信息的获取；图像信息的存储；图像信息处理；图像信息的传输；图像信息的输出和显示。
5、数字图像1600x1200什么意思？灰度一般取值范围0~255，其含义是什么？数字图像1600x1200表示空间分辨率为1600x1200像素；灰度范围0~255指示图像的256阶灰阶，就是通过不同程度的灰色来来表示图像的明暗关系，8bit的灰度分辨率。
6、图像的数字化包括哪两个过程？它们对数字化图像质量有何影响？采样；量化采样是将空间上连续的图像变换成离散的点，采样频率越高，还原的图像越真实。
量化是将采样出来的像素点转换成离散的数量值，一幅数字图像中不同灰度值得个数称为灰度等级，级数越大，图像越是清晰。
7、数字化图像的数据量与哪些因素有关？图像分辨率；采样率；采样值8、什么是灰度直方图？它有哪些应用？从灰度直方图中你可可以获得哪些信息？灰度直方图反映的是一幅图像中各灰度级像素出现的频率之间的关系它可以用于：判断图像量化是否恰当；确定图像二值化的阈值；计算图像中物体的面积；计算图像信息量。
从灰度直方图中你可可以获得：暗图像对应的直方图组成成分几种在灰度值较小的左边一侧明亮的图像的直方图则倾向于灰度值较大的右边一侧对比度较低的图像对应的直方图窄而集中于灰度级的中部对比度高的图像对应的直方图分布范围很宽而且分布均匀9、什么是点处理？你所学算法中哪些属于点处理？在局部处理中，输出值仅与像素灰度有关的处理称为点处理。
数字图像处理技术详解
数字图像处理技术详解数字图像处理是指将数字图像进行数字化处理，以获取所需的信息，有很广泛的应用，如医学图像的处理、安全识别、数字印刷等。
数字图像处理涉及的技术领域很广泛，包括数字图像获取、数字图像处理、图像识别及分析、图像压缩等等。
本篇文章将讲解数字图像处理技术的一些细节和应用场景。
数字图像获取数字图像获取是数字图像处理的第一步，它的质量将直接影响后续处理结果的准确性。
数字图像获取的主要方式有两种：光学拍摄和数码扫描。
光学拍摄的原理是利用相机将物体照射在底片、CCD等感光物质上，然后将照片转为数字图像，再进行处理。
拍摄时需要注意光线、距离、角度等因素，以获得更好的拍摄效果。
数码扫描是将纸质或胶片图像扫描成数字图像，其优点在于能够扫描各类图像，如书籍、绘画等，但需要注意扫描分辨率和扫描质量对后续处理的影响。
数字图像处理数字图像处理是将数字图像采用计算机等电子设备进行图像处理、变换和计算等操作，包括图像去噪、增强、分割、重构、变换等。
这些图像处理技术广泛应用于如医学影像、人脸识别、图像搜索等领域。
除非色彩空间转换等通用技术，大多数字图像处理技术都需要针对具体应用做出优化。
例如常用的卷积神经网络（CNN）用于图像分类、定位等场景，条件随机场（CRF）用于图像分割等场景。
图像识别及分析图像识别及分析的应用范围广泛，包括人脸识别、指纹识别、车牌识别、图像搜索等。
这些场景下对于数字图像的预处理和特征提取、分类等要求较高。
在图像识别中，预处理包括了噪声去除、图像增强等处理，特征提取方法包括局部二值模式（LBP）、方向感知的Haar小波变换、伽马校正等方法。
分类方法包括了支持向量机（SVM）、分类树等方法。
图像压缩图像压缩是指用尽可能少的存储空间来存储图像信息。
常用的图像压缩算法包括了基于无损压缩的JPEG2000等方法和基于有损压缩的JPEG、PNG等方法。
无损压缩算法的原理是在保持图像质量的前提下减少存储空间。
数字图像处理
数字图像处理概述数字图像处理是一项广泛应用于图像处理和计算机视觉领域的技术。
它涉及对数字图像进行获取、处理、分析和解释的过程。
数字图像处理可以帮助我们从图像中提取有用的信息，并对图像进行增强、复原、压缩和编码等操作。
本文将介绍数字图像处理的基本概念、常见的处理方法和应用领域。
数字图像处理的基本概念图像的表示图像是由像素组成的二维数组，每个像素表示图像上的一个点。
在数字图像处理中，我们通常使用灰度图像和彩色图像。
•灰度图像：每个像素仅包含一个灰度值，表示图像的亮度。
灰度图像通常表示黑白图像。
•彩色图像：每个像素包含多个颜色通道的值，通常是红、绿、蓝三个通道。
彩色图像可以表示图像中的颜色信息。
图像处理的基本步骤数字图像处理的基本步骤包括图像获取、前处理、主要处理和后处理。
1.图像获取：通过摄像机、扫描仪等设备获取图像，并将图像转换为数字形式。
2.前处理：对图像进行预处理，包括去噪、增强、平滑等操作，以提高图像质量。
3.主要处理：应用各种算法和方法对图像进行分析、处理和解释。
常见的处理包括滤波、边缘检测、图像变换等。
4.后处理：对处理后的图像进行后处理，包括去隐私、压缩、编码等操作。
常见的图像处理方法滤波滤波是数字图像处理中常用的方法之一，用于去除图像中的噪声或平滑图像。
常见的滤波方法包括均值滤波、中值滤波、高斯滤波等。
•均值滤波：用一个模板覆盖当前像素周围的像素，计算平均灰度值或颜色值作为当前像素的值。
•中值滤波：将模板中的像素按照灰度值或颜色值大小进行排序，取中值作为当前像素的值。
•高斯滤波：通过对当前像素周围像素的加权平均值来平滑图像，权重由高斯函数确定。
边缘检测边缘检测是用于寻找图像中物体边缘的方法。
常用的边缘检测算法包括Sobel 算子、Prewitt算子、Canny算子等。
•Sobel算子：通过对图像进行卷积运算，提取图像中的边缘信息。
•Prewitt算子：类似于Sobel算子，也是通过卷积运算提取边缘信息，但采用了不同的卷积核。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三节
直方图修正法
一、直方图的定义 一幅图像灰度分布情况的统计图表。
图像的直方图
数字图像处理
偏暗的图像及其直方图 偏亮的图像及其直方图
数字图像处理
动态范围偏小的图像及其直方图 动态范围正常的图像及其直方图
数字图像处理 不同图像对应相同的直方图
数字图像处理
二、直方图的应用 (1) 数字化参数 (2) 边界阈值选取
（1）对比度扩展 （2）削波
图像的削波处理
数字图像处理 （3）域值化 图像二值化
Mg g (x, y)
0
a
Mf
f (x, y)
图像的阈值化处理
数字图像处理
（4）灰度窗口变换
Mg g (x, y)
0
a
Mf
f (x, y)
Mg g (x, y)
0
a
b Mf
f (x, y)
图像的灰度窗口变换
数字图像处理 二、灰度非线性变换
对数变换
g(x, y) a ln[ f (x, y) 1] b ln c
指数变换
g(x, y) bc[ f (x,y)a] 1
g (x, y)
a
0 f (x, y)
图像的对数变换关系
数字图像处理 图像的动态范围压缩
数字图像处理
域值邻域平均法
g(x,
y)
1
M
i, js
f
(i,
j)
f (x, y) 1 f (i, j) T M i, js
f (x, y) other
数字图像处理
二、中值滤波 利用一个含有奇数个像素的滑动窗口,将窗口正中点的灰度值用窗口中各 点的中值代替。
a) 阶跃
原信号
中值滤波
d g (x, y)
c
0
a
b
f (x, y)
数字图像处理 反色变换
a g (x, y)
0
a f (x, y)
图像的反色变换
数字图像处理 2、分段线性变换
(c / a) f (x, y)
g(
x,
y)
[(d c) /(b a)][ f (x, y) a] c
[(M g d ) /(M f b)][ f (x, y) b] d
r
s T (r) 0 P(r)dr
数字图像处理
Ps(s)
s1
s1
T(r)
r Pr(r)
r
将非均匀密度变换为均匀密度
数字图像处理 直方图均衡化
数字图像处理
四、直方图规定化
突出图像中人们感兴趣的灰度范围，使直方图成为所需要的形状。
设P(r)和 P(z)分别是原始图像和规划后的图像的灰度概率分布函数， 分别对两幅图像进行均衡化处理
c
0
a
b
f (x, y)
g(x, y) [(d c) /(b a)] f (x, y) c
数字图像处理
c
g(x, y) [(d c) /(b a)] f (x, y) c
d
0 f (x, y) a a f (x, y) b
b f (x, y)
数字图像处理
图像增强
数字图像处理
第一节
引言
图像增强的目的：
改善图像视觉效果，提高图像清晰度 转换图像形式，获取特定信息
如边缘提取，边缘钝化
图像边缘轮廓线的突出效果
数字图像处理
图像增强方法： 1、空间域法
输入 f(x,y)
空域 处理
输出
灰度变换，直方图修正
g(x,y)
图像空域法，伪彩色处理
2、频率域法
0 f (x, y) a a f (x, y) b b f (x, y) M f
压缩在白色和黑色区 域的噪音。
Mg
d g (x, y)
c
0
a
b
Mf
f (x, y)
数字图像处理
图像的分段线性变换
个人说明：左图帽子的裂痕和玻 裂痕，右图是处理之后的图像， 就看不出了。
数字图像处理 几种常用的分段线性变换
r
s T (r) 0 P(r)dr
z
v G(z) 0 P(z)dz
z G1(v)
均匀化后，两幅图像的灰度概率密度函数相同
z G1(s) G1(T (r))
数字图像处理 直方图规定化
数字图像处理
第四节
图像的平滑
图像平滑的需求：图像在获取，传输，处理过程中引入了噪音。 图像平滑的目的：改善图像质量，抽取对象特征
处理方法： 空间域：邻域平均法、中值滤波、多幅图像平均法 频率域：低通滤波法
一、邻域平均法
将原是图像的每一个像素点取一个邻域，见这个领域中平 均值作为这个像素的灰度值。
数字图像处理
点＋的邻域
点＋的邻域
半径=
半径=
邻域平均法
邻域平均法实例
数字图像处理
邻域平均法
g(x, y) 1 f (i, j) M i, js
b) 斜坡 c) 单脉冲 d) 双脉冲 e) 三脉冲 f) 三角形
数字图像处理 中值滤波的主要特性 1、对某些输入信号中值滤波具有不变性 2、可以减弱随机噪音和脉冲干扰
几种二维中值滤波的常用窗口及其对应的不变图形
数字图像处理
中值滤波与邻域平均的比较 a) 含有噪声的原图 b) 中值滤波处理后的图像 c) 邻域平均法处理后的图像
f (x, y)
FFT F(u,v)
低通滤波器 H(u,v)
G(u,v) IFFT g(x, y)
（1）理想低通滤波器
H
(u,
v)
1
0
u 2 v 2 D0 u 2 v 2 D0
数字图像处理 三、多幅图像平均法
g(x, y) 1
M
M
gi (x, y)
i 1
a) 叠加高斯噪声的灰度图像 b) 4幅图像叠加平均的结果 c) 8幅图像叠加平均的结果
数字图像处理
四、频域低通滤波法
由于图像的边缘和噪音干扰对应图像的傅立叶变换的高频部分，图像背 景对应低频部分，可以采用低通滤波去除噪音。
f
F(u,v)
(
正变换
x
,
y
)
频域 处理
G(u,v)
反变换
g(x,y)
数字滤波， 相关识别
数字图像处理
第二节
直接灰度变换
对比度：图像亮度的最大值和最小值之比
灰度变换：改变对比度，改善视觉效果
一、灰度线性变换
d
原图灰度范围为[a,b],
改变后图像的灰度范围[c,d] （问题：如何改变的呢？）
g (x, y)
频 率
0 阈值点
灰度
利用直方图选取边界阈值
数字图像处理
三、直方图均衡化
对图像灰度做某种变换，使变换后灰度的概率分布均匀，提到图像的动 态范围和对比度提高。
设r和s分别为归一化的原始图像灰度和变换后的图像分布，有：
0 r 1 0 s 1
P(r) 为原图像灰度级的概率密度函数，那么直方图均衡函数为：