数字图像处理绪论
数字图像处理绪论
数字图像处理
数字图像处理
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数字图像处理
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生物特征识别技术所研究的生物特征包括脸、
指纹、手掌纹、虹膜、视网膜、声音（语音）、 体形、个人习惯（例如敲击键盘的力度和频率、 签字）等
识别技术就有人脸识别、指纹识别、掌纹识别、
虹膜识别、视网膜识别、语音识别（用语音识 别可以进行身份识别，也可以进行语音内容的 识别，只有前者属于生物特征识别技术）、体 形识别、键盘敲击识别、签字识别等
称 MATrix LABoratory，即得名于此。
在MATLAB中，有两个工具箱，包括数字图像处
理和数字信号处理，提供了非常强大的处理功 能。
数字图像处理
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往往一个数字图像处理算法，如果用C++编写，
可能需要上千行代码，而在MATLAB中只需要一 个函数就可以实现，这都要归功于MATLAB所提 供的强大的工具箱。
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底层图像处理技术
中层图像处理技术
高层图像处理技术
人脸特征点 整幅人脸 人脸识别的算法 模板匹配 神经网络 人脸识别
门禁系统 视频监控 人脸识别的应用 网络应用 数码相机
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底层图像处理技术
中层图像处理技术
高层图像处理技术
视频事件的提出是针对底层特征和视频对象 的，但是视频事件的分析又建立在底层特征 和视频对象分析之上的
Microsoft Visual C++ OpenCV
数字图像处理
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本书所使用的版本是Microsoft Visual C++ 2008
Microsoft Visual C++（简称Visual C++、MSVC、VC++或 VC），是微软公司的C++开发工具，具有集成开发环境， 可提供编辑C语言、C++以及C++/CLI等编程语言。
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.
(完整版)数字图像处理题库
[题目]数字图像[参考答案]为了便于用计算机对图像进行处理，通过将二维连续（模拟）图像在空间上离散化，也即采样，并同时将二维连续图像的幅值等间隔地划分成多个等级（层次），也即均匀量化，以此来用二维数字阵列表示其中各个像素的空间位置和每个像素的灰度级数（灰度值）的图像形式称为数字图像。
图像处理[参考答案]是指对图像信息进行加工以满足人的视觉或应用需求的行为。
题目]数字图像处理[参考答案]是指利用计算机技术或其他数字技术，对一图像信息进行某此数学运算及各种加工处理，以改善图像的视觉效果和提高图像实用性的技术。
一、绪论(名词解释，易，3分)[题目]图像[参考答案]是指用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的、可以直接或间接作用于人的视觉系统而产生的视知觉的实体。
一、绪论(简答题，难，6分)[题目]什么是图像？如何区分数字图像和模拟图像？[参考答案]“图”是物体透射或反射光的分布，是客观存在的。
“像”是人的视觉系统对图在大脑中形成的印象或认识，是人的感觉。
图像是图和像的有机结合，既反映物体的客观存在，又体现人的心理因素；图像是对客观存在的物体的一种相似性的生动模仿或描述，或者说图像是客观对象的一种可视表示，它包含了被描述对象的有关信息。
模拟图像是空间坐标和亮度(或色彩)都连续变化的图像；数字图像是空间坐标和亮度(或色彩)均不连续的、用离散数字(一般是整数)表示的图像。
[题目]简述研究图像恢复的基本思路。
[参考答案]基本思路是，从图像退化的数学或概率模型出发，研究改进图像的外观，从而使恢复以后的图像尽可能地反映原始图像的本来面日，从而获得与景物真实面貌相像的图像。
一、绪论(简答题，易，5分)[题目]简述研究图像变换的基本思路。
[参考答案]基本思路是通过数学方法和图像变换算法对图像的某种变换，以便简化图像进一步处理的过程，或在进一步的图像处理中获得更好的处理效果。
一、绪论(简答题，易，5分)[题目]简述一个你所熟悉的图像处理的应用实例。
数字图像处理 第1章 绪论PPT课件
把图像分成不同区域（每个区域具有某种特性）的处理就是 图像分割。图像自动分割是图像处理中最困难的问题之一。将 各种方法融合在一起并使用知识来提高处理的可靠性和有效性 是图像分割的研究热点。
8）. 图像分析（ Image analysis）
图像处理应用的目标几乎均涉及到图像分析，即对图像中的 不同对象进行分割、特征提取和表示，从而有利于计算机对图 像进行分类、识别和理解。
3）对图像数据进行变换、 编码和压缩， 以便于 图像的存储和传输。
1.2.2 数字图像处理的主要内容
1）. 图像获取、表示和表现
（Image Acquisition，Representation and Presentation）
该过程主要是把模拟图像信号转化为计算机所能接受的数 字形式，以及把数字图像显示和表现出来（如打印）。这一过 程主要包括摄取图像、 光电转换及数字化等几个步骤。
6）. 图像压缩编码（Image Encoding ）
数字图像的特点之一是数据量庞大。主要是利用图像信号的 统计特性及人类视觉的生理学及心理学特性，对图像信号进行 高效压缩编码，在保证图像质量的前提下压缩数据，便于存储 和传输，以解决数据量大的矛盾。一般来说，图像编码的目的 有三个： ①减少数据存储量；②降低数据率以减少传输带宽； ③压缩信息量，便于特征提取，为后续识别作准备。
◇图像的种类
借助集合的概念，图像可根据其生成方法或存在形式分成若干 类。所有图像的总体可以看作客观世界的一部分，或者叫做客观世 界的一个子集，而图像本身又可进一步划分为若干子集（若干类）。 图像的各子集中，最重要的一个子集是可见图像子集。
types of images
数字图像处理教学课件绪论.
f1 1 T
2 T an x( t ) cos 2nf1tdt T 0
2 T bn x( t ) sin 2nf1tdt T 0
n 0,1,2,...
n 0,1,2,...
复杂周期信号的另一种形式
x( t ) X 0 X n cos( 2nf1t n )
瞬变信号
瞬变信号
a)电容放电过程 X(t)
Ae ab t0 x( t ) 0 t 0
b)阻尼振动过程 t X(t)
Ae at cos bt x( t ) 0 t 0
t0
t
随机信号的特点
是时间t或n的函数，没有明确的数学关系。 样本无穷多，持续时间无穷长。 对任一时刻t
五、学科概貌
1. 数字信号处理开端 在国际上一般把1965年由Cooley-Turkey 提出快速付里叶变换(FFT)的问世，作为 数字信号处理这一学科的开端。 而它的历史可以追溯到17世纪--18世纪， 也即牛顿和高斯的时代。
2. 数字信号处理领域的理论基础 数字信号处理的基本工具：微积分，概率 统计，随机过程，高等代数，数值分析， 近代代数，复杂函数。 数字信号处理的理论基础：离散线性变换 (LSI)系统理论，离散付里叶变换(DFT)
6 二维与多维处理
利用庞大的存储单元，可以存储一帧或 数帧图象信号，实现二维甚至多维信号 包括二维或多维滤波，二维及多维谱分 析等。
四、DSP的应用
1.语音处理
它是最早采用数字信号处理技术的领域之一。 本世纪50年代提出语音形成数字模型，经过 十多年对语音的分析、综合、证明是正确的。 在语音领域现存在着三种系统：语音分析 系统：(自动语音识别系统，它能识别语音， 辨认说话的人是谁，而且破译后，能立即作 出决断。语音综合系统：盲人的自动阅读 机，声音响应的计算机终端，会说话玩具， 家用电器(CD,VCD,DVD)。语音分析综合系 统：语音存储和检索系统。
第1章 绪论(08) 数字图像处理课件_223
第一章 绪 论
1.2 数字图像处理的目的和主要内容
1.2.1 数字图像处理的目的（3个）
（1） 提高图像的视感质量， 以达到赏心悦目的目 的——好看。如去除图像中的噪声， 改变图像的亮度、 颜色，增强图像中的某些成份、 抑制某些成份，对图 像进行几何变换等，从而改善图像的质量。
第一章 绪 论
（2） 提取图像中所包含的某些特征或特殊信息， 以 便于计算机分析——好用。例如，常用作模式识别、计 算机视觉的预处理等。这些特征包括很多方面， 如频 域特性、灰度／颜色特性、边界／区域特性、 纹理特 性、 形状／拓扑特性以及关系结构等。
图1-1 数字图像
第一章 绪 论
• 像素（Pixel）：空间的数字化。得到M×N的网格。 • 像素值：灰度信息的数字化，各像素的灰度值为整数。 一幅M×N个像素的数字图像，可以用矩阵G表示：
g
11
g 12
g1N
G
g
21
g 22
g
2N
(1-1)
g M 1 g M 2 g MN
第一章 绪 论
第一章 绪 论
4. 产生和迅速发展主要受三个方面的影响：
一是数学的发展， 特别是离散数学理论的创立和完 善，为数字图像处理奠定了理论基础。
二是计算机的发展。(重要作用)
三是军事、医学、工业和生活等方面应用需求的不 断增长。
数字图像处理的理论和方法进一步完善，已经成为 一门新兴的学科，并在向更高级的方向发展。随着科学 计算可视化、 多媒体技术等研究和应用的兴起， 已从一 个专门领域的学科， 变成了一种新型的科学研究和人机 界面的工具。
3. 数字图像处理及特点
利用计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分 割、提取特征等的理论、方法和技术称为数字图像处理 （Digital Image Processing）。
数字图像处理与分析-1绪论课件
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图像处理的起源
• 数字图象处理技术的起源
• 图像传输过程中的质量改善 • 原始图像质量不佳 • 由于传输中噪音导致质量不佳
• 模式识别中的场景数据处理 • 自动识别，要求对图像进行分析 • 人工视觉，要求对图像进行解释
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例: 图象质量自动调整
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例2 图象的自动拼接
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图像处理的起源
• 60年代-70年代初期， 开始在医学、地球 监测、天文学等方 面应用。
• 70年代初期,发明CT 技术
• 1895年，x射线
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图像处理技术分类
• 模拟图像处理：
• 光学、电信号处理，包括光学透镜处理、照相、广播电 视等
• 优点
处理速度快，一般是实时处理
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序言
• 图象的生成
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序言
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序言-伽马射线
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序言-X射线
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序言-紫外线
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序言-超声波
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序言-光学显微镜图像
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序言-飓风的多光谱图像
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序言-红外线
数字图像处理内容
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数字图像处理内容
• 图像增强 • 图像复原 • 图像膨胀、腐蚀、细化（形态学） • 图像半色调与抖动技术 • 图像变形 • 图像合成 • 图像分析 • 图像压缩与编码 • 数字水印 • 基于内容的检索
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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<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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<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)
数字图像处理课件第一章
2
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1.1.5 数字图像表示
单色图像(monochrome image) ：即黑白图像，每个像素的灰度值只有0和1 灰度图像(grayscale image) ：每个像素的灰度值占一个字节 彩色图像： 真彩色图像：每个像素的灰度值占三个字节，分别为 R、G、B 索引彩色图像：即调色板彩色图像，如8位或16位伪彩色图像 多谱图像：如由卫星多孔径雷达所成的多波段图像，多幅图像表达同一图像的不同波段信息 压缩图像
2
错觉：真实，错误
3
从错觉出发，可能能够了解人视觉机理。进一步将其数学模型化。即可达到目的。
4
有效途径
Hermann格子图像
常见错觉
Muller—Lyer错觉
Ponzo错觉
Hering错觉
Orbison错觉
Pogendoff错觉
Zollnar错觉
图像表示与转换
放大、缩小：
图像表示与转换
1.2.1 图像处理的目的 一般地，图像处理中需要完成以下一个或几个任务： 提高图像的视觉质量以提供人眼主观满意或较满意的效果。 提取图像中目标的某些特征，以便于计算机分析或机器人识别。 为了存储和传输庞大的图像和视频信息，常常对这类数据进行有效的压缩。 信息的可视化。 信息安全的需要。
图像处理的目的、任务与特点
模拟图像与数字图像
模拟图像： 强度和空间位置以连续或近似连续形式分布。如照片、电影胶片（记录在乳胶介质上）和物理图像（如人眼可见的自然图像）等，可连续放大而细节不失真。
模拟图像－人眼成像
”
瞳孔，晶状体
视网膜
神经
大脑
D
C
A
B
模拟图像例－人眼成像
《数字图像处理绪论》课件
提取图像中的特征信息， 如边缘、纹理等。
图像数字化的基本原理与方法
数字图像获取
数字相机通过光电传感器将光信 号转换为数字信号，实现图像的 数字化。
图像量化
图像量化是将连续色彩空间离散 化为有限色调的过程，常用于图 像压缩和显示。
图像采样
图像采样是将连续二维空间的图 像转换为离散的像素点，常用于 数字图像处理。
《数字图像处理绪论》 PPT课件
数字图像处理是一门研究图像获取、呈现、分析和处理的学科，本课件将介 绍其背景、概念以及常见应用场景。
数字图像处理的背景与概念
数字图像处理是处理数字图像的技术和方法，它在计算机科景
医学影像
图像处理在医学影像中用于 疾病诊断、手术规划等方面， 提高了医疗效率和准确性。
图像的基本特征提取
1
边缘检测
边缘是图像中亮度变化明显的区域，边缘检测可以找到图像中的边缘。
2
纹理分析
纹理是图像中特定区域的颜色和亮度的统计特征，纹理分析用于图像分类和分割。
3
形状描述
形状描述通过数学方法对图像中的物体形状进行表征和描述。
灰度变换以及直方图均衡化
灰度变换是对图像的灰度级进行调整，直方图均衡化是一种灰度变换方法， 用于增强图像的对比度。
基本的空域滤波算法
1
平滑滤波
平滑滤波器可以减少图像中的噪声，使图像更加清晰。
2
锐化滤波
锐化滤波器可以增强图像中的边缘和细节，使图像更加鲜明。
3
边缘检测滤波
边缘检测滤波器可以提取图像中的边缘信息，用于图像分析和处理。
安全监控
图像处理技术可以用于人脸 识别、行为分析等领域，提 升安全监控的能力。
图像检索
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- 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)。
数字图像处理
zhibinzeng@
教材参考
⏹图像处理和分析技术（第二版）章毓晋
清华出版社
⏹数字图像处理郭文强
西安电子科技大学出版社⏹数字图像处理与分析杨帆
北京航天大学出版社
数字图像处理教学目的
⏹了解数字图像处理的基本原理，熟悉基本的数字图像处理算法.
⏹为从事数字图像类集成电路设计工作打
下良好的基础。
绪论
⏹数字图像处理的研究目的⏹数字图像处理的重要性⏹数字图像处理的发展
⏹数字图像处理的应用
⏹数字图像的特点
⏹数字图像处理技术
⏹图像技术及分类
⏹数字图像处理的发展趋势
数字图像处理研究目的
⏹对两大应用领域进行研究
⏹便于人们分析而对图像信息进行改进
⏹为使机器自动理解而对图像数据进行存储、
传输及显示
数字图像处理的重要性
1) 人类传递信息的主要媒介是语音和图像。
根据美国哈佛商学院有关研究人员的分析资料表明，人的大脑每天通过五种感官接受外部信息的比例分别为：味觉1%，触觉1.5%，嗅觉3.5%，听觉11%，以及视觉83%。
作为传递信息的重要媒体和手段－--图像
信息是十分重要的，俗话说“百闻不如一见”。
2)图像信息处理是人类视觉延续的重要手段： 人的眼睛只能看到可见光部分，但就目前科技水平看，能够成像的并不仅仅是可见光，一般来说可见光的波长为0.38 ～0.8 ，而迄今为止人类发现可成像的射线已有多种，如：
m
m
数字图像处理的重要性
3)图像处理技术对国计民生有重要意义
图像处理技术发展到今天，许多技术已日趋成熟。
在各个领域的应用取得了巨大的成功和显著的经济效益。
如在工程领域、工业生产、军事、医学以及科学研究中的应用已十分普遍。
数字图像处理的重要性
数字图像处理的历史可追溯至二十世纪二十年代。
最早应用之一是在报纸业，当时，引入巴特兰电缆图片传输系统，图像第一次通过海底电缆横跨大西洋从伦敦送往纽约传送一幅图片。
为了用电缆传输图片，首先进行编码，然后在接收端用特殊的打印设备重现该图片。
按照1929年的技术水平，如果不压缩，需要一个多星期，压缩后传输时间减少到3个小时。
数字图像处理的起源
1929年通过海底电缆从伦敦到纽约传输的一幅照片数字图像处理的起源
1921
年经编码后用电报打印机打印的图像
数字图像处理的起源
1922年两次通过大西洋后打印的数字图像数字图像处理的起源
数字图像处理的历史与数字计算机的发展紧密相连。
事实上，数字图像要求如此之大的存储和计算能力，以致于在图像处理中必须依靠数字计算机及包括数据存储及传输方面的支撑技术的发展。
数字图像处理的起源
第一台能够进行图像处理的大型计算机出现在20世纪60年代。
数字图像处理的起源可追溯至利用这些大型机开始的空间研究项目，可以说大型计算机与空间研究项目是数字图像处理发展的原动力。
数字图像处理的起源
利用计算机技术改善空间探测器拍摄的图像的工作开始于1964年，美国加利福尼亚的喷气推进实验室（帕薩迪那，加里福尼亚）对太空船“徘徊者7号”传送的月球图像进
行了处理，以校正飞行器上电视摄像机中各种类型的图像畸变。
数字图像处理的起源
下图示出了由徘徊者7号在1964年7月31日上午（东部白天时间）9点09分在光线影响月球表面前约17分钟时摄取的第一张月球图像。
这也是美国航天器取得的第一幅月球图像。
数字图像处理的起源
数字图像处理的起源
第一张月球图像
与空间应用同时，数字图像处理技术在20世纪60年代末和70年代初开始用于医学图像、地球遥感监测和天文学领域。
早在20世纪70年代计算机轴向断层(CAT)、简称计算机断层(CT)是图像处理在医学诊断应用中最重要的事件之一。
数字图像处理的起源
处理中，一个检测器环围绕着一个物体(或病人)，一个X射线源，带有检测器的同心圆绕着物体旋转，X射线通过物体并由位于环上对面的相应的检测器收集起来，然后用特定的重建算法重建通过物体的“切片”
的图像。
计算机断层应用
这些切片组成了物体内部的再现图像。
断层技术是霍斯菲尔德(G N. Hounsfiela)和科马克（Allan M.Cormack）教授分别发明的，他们共同获得1979年诺贝尔医学奖。
从20世纪60年代至今，数字图像处理技术发展迅速，目前已成为工程学、计算机科学、信息科学、统计学、物理、化学、生物学、医学甚至社会科学等领域中各学科之间学习和研究的对象。
如今图像处理技术已给人类带来了巨大的经济和社会效益。
不久地将来它不仅在理论上会有更深入的发展，在应用上亦是科学研究、社会生产乃至人类生活中不可缺少的强有力的工具。
数字图像处理应用
应用举例
⏹1 视频领域
⏹视频清晰化
⏹生物医学应用
⏹视频监视
⏹2 图像处理
⏹图片清晰化
⏹卫星遥感
⏹其他应用
后续帧原图相同点的复制增强
不同点的增强后续帧的增强效果
直方图均衡化的过增强 细节恢复
X射线、超声、显微镜图像分析，内窥镜图、温谱图分析，CT及核磁共振图分析等。
生物医学
⏹CT是目前使用非常广泛的医学影像技术，该技术可以很大程度地辅助医生进行科学的手段。
⏹为了提高早期诊断率，影像的处理成为非常重要的课题。
三维彩色CT技术
多窗伪彩色增强
多器官三维成像
单器官伪彩显示多器官伪彩显示
通过图像分割技术，获得肾小球区域的边界（闭合），最终对所提取出的肾小球内部的细胞核进行定性与定量分析
视频监视 ——车流检测
车流量检测实际上是利用监视用的电子警察，获得当前时候，通过某个监视路段的车辆情况。
视频监视 ——车流检测
功能如下：
⏹背景提取；
⏹背景更新；
⏹目标车辆提取；
⏹目标车辆标识别；
⏹车流检测。
车流检测中的背景提取
判断当前帧目标物
的点和非目标物的
点
对非目标物
的点进行更新
视频监视 ——车流检测中的车辆提取
背景差 车辆预提取
车辆阴影部分 车辆提取结果
车流检测中的车辆标识对目标物进
行贴标签
进入区跟踪区离开区
视频监视 ——停车场监视
•停车场监视系统要完成两个监视功能：• 车位的空满状态监视
• 车辆是否违章状态的监视
摄像头监控电脑
监控人员车位空满提示牌驾驶员
视频监视—停车场监视的违章情况
视频监视 ——停车场监视的显示
视频监视—停车场监视的占位判断
视频监视—停车场监视的违章判断
大雾天气下的图像清晰化
图片清晰化
大雾天气下的景物清晰化
低照度下的景物清晰化
卫星遥感
公安：通讯。