数字图像处理课件---封筠.ppt
1.1 图像和图像处理 1.2 图像技术和图像工程 1.3 图像处理系统构成
百闻不如一见
1.1
图像 One picture (image) is worth
和图 more than ten thousand words
像处
------an important media
理
图像
1.1 图像 和图 像处 理
主 IEEE Transaction on Multimedia (IEEE-M) 要 IEEE Transaction on Signal Processing (IEEE-SP) 英 IEEE Transaction on Signal Processing Letters (IEEE-
SPL)
理论体系已形成，成为一门新兴的学科。
图像处理最先应用于空间探索
图像处理承袭的技术与理论
中国图像图形网
主
中国图像网
要
中国人工智能网
网
站
北邮模式识别与智能系统
Examination :
要 平时成绩+实验报告+期末考试
求 总学时: 20+12
与 Requirements:
考 试
a. 有兴趣!
A challenge for you and me
第1章 绪论(Introduction)
图像
I = f(x，y，z，λ，t)
和图 它可代表一幅运动的(t)、彩色/多光谱(λ)、立体(x,y,z)图像。其
像处 中
理
1. 静止图像： I = f（x，y，z，λ）
2. 黑白图像： I = f（x，y，z，t）
图像表示
图像特点
1.1 图像 和图 像处 理
I = f(x，y)
1. 空间有界： L xxL x,L yyL y 2. 亮度（点亮度）有限： 0f(x,y)Bm
数字图像处理 Digital Image Processing
主讲人：
Email：
章毓晋. 图象工程上册：图象处理和分析基础. 北 京：清华大学出版社，1999. 3
阮秋琦. 数字图像处理学. 北京: 电子工业出版社 2001. 1
参 姚敏. 数字图像处理. 北京：机械工业出版社 考 2006 教 容观澳. 计算机图像处理. 北京: 清华大学出版社 材 2000
（1）二十世纪二十年代：图像远距离传输。
（2）二十世纪五十年代：数字计算机发展到一定水
1.1 图像
平，数字图像处理引起巨大关注。
（3）1964年：美国喷气推进实验室用计算机对“徘 徊者七号”太空船发回的大批月球照片进行处理
和图 数字图像处理应用从空间研究计划扩展到生物医
像处 学，工业生产，军事侦察等领域。 理 （4）二十世纪六十年代末：数字图像处理较完整的
概念——对图像信息进行加工（处理）和分析，以满足
① 人的视觉、心理需要； ② 实际应用或某种目的（如机器识别）的要求。
分类
（1） 模拟处理（光学处理）：光学透镜处理、光学照相等。 优：实时处理，速度快； 缺：精度低，灵活度差，难有判断功能。
（2） 数字（计算机）处理：用数字计算机处理。
图像处理技术发展概况
图像质量
---层次、对比度、清晰度
对比度：指一幅图像中灰度反差的大小 对比度=最大亮度/最小亮度
1.1 图像 和图 像处 理
图像质量
与清晰度相关的主要因素
亮度、对比度、主题内容的大小、细 微层次、颜色饱和度
1.1 图像 和图 像处 理
图像质量
1.1 图像 和图 像处 理
图像质量
图像处理
1.1 图像 和图 像处 理
f(m,n) 称为图像元素，简称像素（Pixel），其取值称为 灰度（Gray）,一幅图像的灰度种类称为灰度级（Gr--层次、对比度、清晰度
1.1 图像 和图 像处 理
灰度：表示像素明暗程度的整数量 层次：表示灰度级的数量
256个层次的图像
1.1 图像 和图 像处 理
因为人的视野有限，所以人看到的平面图像是一个二 元、有界、非负的连续（指模拟光学图像）函数，故是
图像表示
计算机中数字图像的表示
I = f(m，n) 是 I = f (x，y) 模拟光学图像的数字化结果。
1.1 图像 和图 像处 理
在计算机中可用矩阵表示，其中0 ≤ m ≤ M-1，
0 ≤ n ≤ N-1，
霍宏涛. 数字图像处理, 北京: 北京理工大学出版
中国图象图形学报
模式识别与人工智能
主
计算机辅助设计与图形学学报
要
计算机学报
中
电子学报
文
电子科学学刊
期
自动化学报 中文信息学报
IEEE Transaction on Image Processing (IEEE -IP)
IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence (IEEE-PAMI)
重
Images and Patterns (CAIP)
要 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR )
国 International Conference on Computer Vision
际
(ICCV)
会 International Conference on Pattern Recognition (ICPR )
文 IEEE Transaction on Systems, Man, and Cybernetics (IEEE-SMC)
期 Image and Vision Computing (IVC)
International Conference on Image Processing (ICI
International Conference on Computer Analysis of
“图”——物体透射或反射光的分布 （图像场），是客观存在；
“像”——人（的视觉系统）对（接收 在大脑中形成的）图的印象或认识，是人 的感觉；
图像——图像是图和像的有机结合，既
可见光成像和不可见光成像
紫外光
红外光
图像表示
数学表示
一幅图像所包含的信息首先表现为光的强度（Intensity），即
1.1 一幅图像可看成是空间各个坐标点上的光强度集合。其一般数学 表达式为：
百闻不如一见
1.1
图像 One picture (image) is worth
和图 more than ten thousand words
像处
------an important media
理
图像
1.1 图像 和图 像处 理
主 IEEE Transaction on Multimedia (IEEE-M) 要 IEEE Transaction on Signal Processing (IEEE-SP) 英 IEEE Transaction on Signal Processing Letters (IEEE-
SPL)
理论体系已形成，成为一门新兴的学科。
图像处理最先应用于空间探索
图像处理承袭的技术与理论
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Examination :
要 平时成绩+实验报告+期末考试
求 总学时: 20+12
与 Requirements:
考 试
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第1章 绪论(Introduction)
图像
I = f(x，y，z，λ，t)
和图 它可代表一幅运动的(t)、彩色/多光谱(λ)、立体(x,y,z)图像。其
像处 中
理
1. 静止图像： I = f（x，y，z，λ）
2. 黑白图像： I = f（x，y，z，t）
图像表示
图像特点
1.1 图像 和图 像处 理
I = f(x，y)
1. 空间有界： L xxL x,L yyL y 2. 亮度（点亮度）有限： 0f(x,y)Bm
数字图像处理 Digital Image Processing
主讲人：
Email：
章毓晋. 图象工程上册：图象处理和分析基础. 北 京：清华大学出版社，1999. 3
阮秋琦. 数字图像处理学. 北京: 电子工业出版社 2001. 1
参 姚敏. 数字图像处理. 北京：机械工业出版社 考 2006 教 容观澳. 计算机图像处理. 北京: 清华大学出版社 材 2000
（1）二十世纪二十年代：图像远距离传输。
（2）二十世纪五十年代：数字计算机发展到一定水
1.1 图像
平，数字图像处理引起巨大关注。
（3）1964年：美国喷气推进实验室用计算机对“徘 徊者七号”太空船发回的大批月球照片进行处理
和图 数字图像处理应用从空间研究计划扩展到生物医
像处 学，工业生产，军事侦察等领域。 理 （4）二十世纪六十年代末：数字图像处理较完整的
概念——对图像信息进行加工（处理）和分析，以满足
① 人的视觉、心理需要； ② 实际应用或某种目的（如机器识别）的要求。
分类
（1） 模拟处理（光学处理）：光学透镜处理、光学照相等。 优：实时处理，速度快； 缺：精度低，灵活度差，难有判断功能。
（2） 数字（计算机）处理：用数字计算机处理。
图像处理技术发展概况
图像质量
---层次、对比度、清晰度
对比度：指一幅图像中灰度反差的大小 对比度=最大亮度/最小亮度
1.1 图像 和图 像处 理
图像质量
与清晰度相关的主要因素
亮度、对比度、主题内容的大小、细 微层次、颜色饱和度
1.1 图像 和图 像处 理
图像质量
1.1 图像 和图 像处 理
图像质量
图像处理
1.1 图像 和图 像处 理
f(m,n) 称为图像元素，简称像素（Pixel），其取值称为 灰度（Gray）,一幅图像的灰度种类称为灰度级（Gr--层次、对比度、清晰度
1.1 图像 和图 像处 理
灰度：表示像素明暗程度的整数量 层次：表示灰度级的数量
256个层次的图像
1.1 图像 和图 像处 理
因为人的视野有限，所以人看到的平面图像是一个二 元、有界、非负的连续（指模拟光学图像）函数，故是
图像表示
计算机中数字图像的表示
I = f(m，n) 是 I = f (x，y) 模拟光学图像的数字化结果。
1.1 图像 和图 像处 理
在计算机中可用矩阵表示，其中0 ≤ m ≤ M-1，
0 ≤ n ≤ N-1，
霍宏涛. 数字图像处理, 北京: 北京理工大学出版
中国图象图形学报
模式识别与人工智能
主
计算机辅助设计与图形学学报
要
计算机学报
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电子学报
文
电子科学学刊
期
自动化学报 中文信息学报
IEEE Transaction on Image Processing (IEEE -IP)
IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence (IEEE-PAMI)
重
Images and Patterns (CAIP)
要 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR )
国 International Conference on Computer Vision
际
(ICCV)
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文 IEEE Transaction on Systems, Man, and Cybernetics (IEEE-SMC)
期 Image and Vision Computing (IVC)
International Conference on Image Processing (ICI
International Conference on Computer Analysis of
“图”——物体透射或反射光的分布 （图像场），是客观存在；
“像”——人（的视觉系统）对（接收 在大脑中形成的）图的印象或认识，是人 的感觉；
图像——图像是图和像的有机结合，既
可见光成像和不可见光成像
紫外光
红外光
图像表示
数学表示
一幅图像所包含的信息首先表现为光的强度（Intensity），即
1.1 一幅图像可看成是空间各个坐标点上的光强度集合。其一般数学 表达式为：
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3-数字图像处理基础教学课件
2、可以同时存储若干幅静止图像进而形成连续的动 画。公共领域有大量的软件在使用GIF图像文件。
3、GIF图像文件格式已经成为网络图像传输的通用 格式，速度要比传输其他图像文件格式快得多，所 以经常用于动画、透明图像等。
4、只能处理256种色彩，故不能存储真彩色的图像 文件。
数字图像的格式 • TIFF格式
8邻域
数字图像的性质 • 图像的连通域
1、图像的连通域通常体现在二值图像，这种图像只 有黑白两个灰度级。
2、彼此连通的像素点形成了一个区域，所有的点彼 此连通点构成的集合，称为一个连通区域。图像的 连通域是对图像进行一系列图像算法处理的结果。
数字图像的性质 • 像素之间的距离
1、图像中的距离常用来衡量两幅图像的相似度。
数字图像的性质 • 像素之间的距离
（3）契比雪夫距离
假设从一个像素点到其8邻域中的任意一个点的距离 为1，契比雪夫距离即为按照这种方式计算的从一个 像素点到另一个像素点的最短距离。
D(P 1,P 2) max( x1 x2 , y1 y 2 )
P2
契比雪夫距离为4
P1
数字图像的性质 • 图像直方图
数字图像的性质 • 图像的通道
1、图像的通道数是指图像中一个像素采用多少个数 字进行表示。
例：灰度图每个像素只采用一个数字来表示，因此， 灰度图的的通道数是1，称为单通道图像；
RGB图像中每个像素采用三个数字进行表示，所以 RGB图像是三通道图像。
数字图像的性质 • 图像的分辨率
图像的分辨率有几种表示方式。
图像的表示
数字图像经过采样和量化得到。在采样和量化过程 中，采样间隔的大小，量化的等级决定了数字图像 所保留的信息数量。采样和量化的过程也是得到离 散的数字图像的过程。
3、GIF图像文件格式已经成为网络图像传输的通用 格式，速度要比传输其他图像文件格式快得多，所 以经常用于动画、透明图像等。
4、只能处理256种色彩，故不能存储真彩色的图像 文件。
数字图像的格式 • TIFF格式
8邻域
数字图像的性质 • 图像的连通域
1、图像的连通域通常体现在二值图像，这种图像只 有黑白两个灰度级。
2、彼此连通的像素点形成了一个区域，所有的点彼 此连通点构成的集合，称为一个连通区域。图像的 连通域是对图像进行一系列图像算法处理的结果。
数字图像的性质 • 像素之间的距离
1、图像中的距离常用来衡量两幅图像的相似度。
数字图像的性质 • 像素之间的距离
（3）契比雪夫距离
假设从一个像素点到其8邻域中的任意一个点的距离 为1，契比雪夫距离即为按照这种方式计算的从一个 像素点到另一个像素点的最短距离。
D(P 1,P 2) max( x1 x2 , y1 y 2 )
P2
契比雪夫距离为4
P1
数字图像的性质 • 图像直方图
数字图像的性质 • 图像的通道
1、图像的通道数是指图像中一个像素采用多少个数 字进行表示。
例：灰度图每个像素只采用一个数字来表示，因此， 灰度图的的通道数是1，称为单通道图像；
RGB图像中每个像素采用三个数字进行表示，所以 RGB图像是三通道图像。
数字图像的性质 • 图像的分辨率
图像的分辨率有几种表示方式。
图像的表示
数字图像经过采样和量化得到。在采样和量化过程 中，采样间隔的大小，量化的等级决定了数字图像 所保留的信息数量。采样和量化的过程也是得到离 散的数字图像的过程。
杭电 《数字图像处理》 PPTchpt3
2
1 2
)
1 2
) R
2
2
• 得到判别方法：
yi 1,r yi ,r
(d i 0) (d i 0)
18
yi 1,r yi ,r 1
杭州电子科技大学信息与计算科学教研室
扫描转换圆弧（7/12）
• 判别式的递推计算如下：
d i 1 F ( xi 2, yi 1,r 1 2 ) ( xi 2) ( yi 1, r
– 初值条件
( x0 , y0,r ) ( x0, y 0) d 0 2 F ( x0 1, y0, r 1 2 ) 2y x
– 程序：见47页
杭州电子科技大学信息与计算科学教研室 10
Bresenham画线算法
• 使用最广泛，最初的数字绘图仪设计。 • 采用增量计算，对于每一列，只要检查 一个误差项的符号。 • 原理: 直线与垂直网格线求交点，交点最 近的象素。 • d0=0,d=d+k (k为直线斜率) (假设k＜1， 当d≥1时，减1) • d＞0.5, (X0,Y0)→(X0+1,Y0+1) • d＜0.5, (X0,Y0)→(X0+1,Y0)
2
1 2
) R
2
2
1 2 2 2 ( xi 1) 2( xi 1) 1 ( yi ,r ) R , (d i 0) 2 1 1 ( xi 1) 2 2( xi 1) 1 ( yi ,r ) 2 2( yi , r ) 1 R 2 , (d i 0) 2 2
21
扫描转换圆弧（10/12）
• 消除乘法：记
E ,i 8 xi 12
1 2
)
1 2
) R
2
2
• 得到判别方法：
yi 1,r yi ,r
(d i 0) (d i 0)
18
yi 1,r yi ,r 1
杭州电子科技大学信息与计算科学教研室
扫描转换圆弧（7/12）
• 判别式的递推计算如下：
d i 1 F ( xi 2, yi 1,r 1 2 ) ( xi 2) ( yi 1, r
– 初值条件
( x0 , y0,r ) ( x0, y 0) d 0 2 F ( x0 1, y0, r 1 2 ) 2y x
– 程序：见47页
杭州电子科技大学信息与计算科学教研室 10
Bresenham画线算法
• 使用最广泛，最初的数字绘图仪设计。 • 采用增量计算，对于每一列，只要检查 一个误差项的符号。 • 原理: 直线与垂直网格线求交点，交点最 近的象素。 • d0=0,d=d+k (k为直线斜率) (假设k＜1， 当d≥1时，减1) • d＞0.5, (X0,Y0)→(X0+1,Y0+1) • d＜0.5, (X0,Y0)→(X0+1,Y0)
2
1 2
) R
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1 2 2 2 ( xi 1) 2( xi 1) 1 ( yi ,r ) R , (d i 0) 2 1 1 ( xi 1) 2 2( xi 1) 1 ( yi ,r ) 2 2( yi , r ) 1 R 2 , (d i 0) 2 2
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扫描转换圆弧（10/12）
• 消除乘法：记
E ,i 8 xi 12
数字图像处理课件(冈萨雷斯第三版)_图文
图像数据文件主要是用光栅形式,即图像是一些图像点 的集合，比较适合变化复杂的图像。它的主要缺点是缺少 对象和像素点之间的联系,且在伸缩图像的过程中图像会 改变。例如，常见的图象文件类型有bmp,jpg等等。图象 处理的程序必须考虑图象文件的格式，否则无法正确地打 开和保存图象文件。
pgm格式
美国的许多大学用pgm格式，避免使用压缩文件格式，对 初学者来说是很方便的。下面是一幅该格式的图象。
补充：图象和视觉基础
2.1 概论和综述 2.2 人眼与亮度视觉 2.3 颜色视觉 2.4 光度学和成象模型 2.5 成象变换 2.6 采样和量化 2.7 象素间联系 2.8 算术和逻辑运算 2.9 坐标变换
第2章 图象和视觉基础
2.1 概论和综述
该基础包括视觉基础、成像基础和图像基础三部分 ：
0x36 0x34 0x30 0x20 0x34
0x38 0x30 0x0A 表示640(SP)480(LF);
0x32 0x35 0x35 0x0A ………………………………… 表示255(LF) ………………………………… 0x27 0x27 …
表示23, 23,…(像素灰度值)
这幅图象文件的解码:
下面是一个Matlab程序
% 打开蝴蝶图象,进行Fourier变换 h=imread('butterfly.jpg'); % open an image figure; imshow(h); % 因为图像的格式uint8不能做加减法, % 所以需要把格式uint8变成格式double h=double(h); [m,n,p]=size(h); hf=fftshift(fft2(h)); % 2D Fourier变换, 得到2D复数值图像 hfa=log(abs(hf)); % 模的图像,用log来调整灰度的对比度 % 求出模的灰度最大值，从而把其灰度的值域变为[0，255] m=max(max(max(hfa))); hfa=hfa*255/m; figure; imshow(uint8(hfa)); Imwrite(uint8(hfa),’butterfly_fft.jpg’,’jpg’);
数字图像处理课件全册完整课件
2.1.2 数字化原理
• 二维采样定理：采样频率大于图像信号最高频率的2
例倍：f (x, y) 2 cos 2π(3x 4 y), x y 0.2
F (u, v) 2 cos 2π(3x 4 y)e j2π(xuyv)dxdy (u 3, v 4) (u 3, v 4)
1.4.1 数字图像处理的主要应用 1.4.2 数字图像处理的发展趋势
1.4 数字图像处理的主要应用与趋势
1.4.1 数字图像处理的主要应用
遥感图像应用：资源调查、灾害监测、农林业规划、城 市
规划、环境保护等 医学图像应用:计算机断层摄影计算成像CT技术、X射 线、
染色体分析等 工业和实验图像应用:无损探伤、自动检查和识别、智 能机 器人等
• 数字图像
由连续的模拟图像采样和量化而得。组成数字图像的基 本单位是像素，所以数字图像是像素的集合。
• 像素为元素的矩阵，像素的值代表图像在该位置的亮度，称为图像的灰度值。 • 数字图像像素具有整数坐标和整数灰度值。
1.1.1 图像的基本概念
• 图像是一种语言 • 表达方法直观 • 表现力强
• 图像信息是人类信息获取和交流的主要方式 • 视、听、触、嗅、味等
1.3.2 计算机图形学
图像处理
计算机 图形学
图像 描述
图像识别 图像理解
1.3.3 计算机视觉
计算机视觉 研究对象： 图像或图像序列
图像处理 图像
研究内容： 视觉感知、 分割、
图像理解
图像处理、图像 图像分析
过程：
由图像特征感知、 由原始图像处理出 识别和理解三维场景 分析结果
1.4 数字图像处理的主要应用与趋势
2.1.2 数字化原理
《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。