数字图像处理02
数字图像处理技术
图像 是 一种 信 息 。 谓 图像 处 理 ． 是 对 图像 信 所 就 息 进 行 加 工 以满 足 人 的 视 觉 心 理 和 应 用 需 求 的行
为 数 字 图 像 处 理 是 指 利 用 计 算 机 或 其 他 数 字 设 备 对 图 像 信 息 进 行 各 种 加 工 和 处 理 。 它 是 一 门 新 兴 的 应 用 学 科 ， 发 展 速 度 异 常 迅 速 ， 用 领 域 极 为 广 其 应
机 ， 图 像 处 理 在 各 个 领 域 的 应 用 准 备 了 条 件 。 二 为 第
个 原 因 是 由 于 视 觉 是 人 类 感 知 外 部 世 界 最 重 要 的 手 段 ． 统 计 ， 人 类 获 取 的 信 息 中 ， 觉 信 息 占 据 在 视
减 少传 输 信道 的容 量 、 短 图像 加工 处 理 时 间 。 缩
术 的 应 用 迅速 从 宇 航 领 域 扩 展 到 生 物 医学 、 息 科 信
学、 源环境 科学 、 文学、 理学 、 业 、 业、 资 天 物 工 农 国 防、 育 、 术等各个领域与行业 ， 经济、 事 、 教 艺 对 军 文 化 及 人 们 的 日常 生 活 产 生 重 大 的 影 响 。 数 字 图 像 处 理 技 术 发 展 速 度 快 、 用 范 围 广 的 应 主要 原 因 有 两 个 。 由 于 数 字 图 像 处 理 的 数 据 量 非 常
在 数 字 图 像 处 理 领 域 中 常 用 的 编 码 有 信 息 保 持 编 码 ， 真 度 编 码 和 特 征 提 取 编 码 。 像 压 缩 的 具 体 保 图 方 法 有行 程 长 度 编码 （ ＲＬＥ） 、 Ｗ 编 码 法 、霍 夫 法 ＬＺ 曼 编 码 法 （ ｆｍａ ｎ ｏ ｉ ｇ） 预 测 及 内 插 编 码 Ｈｕ ｆ ｎ ｅ ｃ ｄ ｎ 、 法 、 量 量 化 编 码 法 、变 换 编 码 法 （ Ｋ— Ｌ 变 换 编 矢 如 码 和 ＤＣＴ 编 码 ） 模 型 法 编 码 等 。 近 些 年 来 ， 形 编 、 分 码 和 小 波 变 换 的 技 术 也 越 来 越 多 的 应 用 在 图像 压 缩 的 领 域 中 ， 是 大 多 仍 处 于 研 究 阶 段 ， 见 的 图 像 压 但 常 缩 方 法 仍 以 前 面 介 绍 的 为 主 。 当 然 ． 实 际 的 应 用 在
数字图像处理上机报告
数字图像处理上机报告时间：2020年08月02日编稿：作者四第一篇：数字图像处理上机报告练习一常用MATLAB图像处理命令一、练习目的1、熟悉并掌握MATLAB工具的使用；2、实现图像的读取、显示、代数运算和简单变换。
二、练习环境Windows操作系统Matlab 6.5或以上应用软件三、练习内容1、图像文件的读写（1）imread函数用来实现图像文件的读取。
输入以下程序： A=imread('文件名.扩展名');%用imread函数来读入图像注：设置路径 imshow(A);%用imshow函数来显示图像得到的结果如图：（2）imfinfo函数用来查询图像文件信息。
输入以下程序：info=imfinfo('文件名.扩展名');% 用imfinfo函数查询图像文件信息得到： info =Filename: '文件名.扩展名'（4）imshow函数用来显示图像。
刚才介绍imread函数时已使用此函数。
（5）colorbar函数将颜色条添加到坐标轴对象中。
输入以下程序：RGB=imread('***');%图像读入I=rgb2gray(RGB);%把RGB图像转换成灰度图像imshow(I),colorbar('vert')% 将颜色条添加到坐标轴对象中得到如图：2、图像处理的基本操作一、图像代数运算（1）imadd函数实现两幅图像的相加或者给一幅图像加上一个常数。
给图像每个像素都增加亮度的程序如下： I=imread('***'); J=imadd(I,100);%给图像增加亮度 subplot(1,2,1),imshow(I) %填充 subplot(1,2,2),imshow(J) 结果如图5。
（2）imsubtract函数实现从一幅图像中减去一个常数。
输入以下程序实现从一幅图像中减去一个常数：（3）immultiply实现两幅图像的相乘或者一幅图像的亮度缩放（图像乘以小于1或大于1的参数，比较效果）。
数字图像处理技术综述
数字图像处理技术综述作者：文德仲来源：《科技资讯》2016年第08期摘要：数字图像处理是指将图像信号通过一定的离散处理转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。
早期的图像处理是改善图像的质量，让人们能看到更为直观的图像显示。
该文详细论述了数字图形处理技术的发展历史、技术分类及其主要应用范围。
关键词：数字图像处理应用中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（b）-0022-02数字图像处理技术发展是十分迅速的，从早期的电报打印机打印的粗糙图片，到图像信号可以远距离传输并清晰显示出来，到现在数字图像处理技术可以观看到人体内部组织结构等等，在技术发展的同时，在人们生活中的作用也越来越显著。
1 数字图像处理技术的主要分类数字图像处理的技术基本可以分为两大类：分别是模拟图像处理和数字图像处理.模拟图像处理内容主要包括光学图像处理和电子图像处理。
如人们平常拍照、摄像头监控和电视信号处理等都属于模拟图像处理。
模拟图像处理的优点是处理速度快，系统占用运行内存小，图像实时性强，能够在处理的同时进行其他图像的处理，其缺点是处理精度较差，处理功能比较单一，没什么智能判断能力和非线性处理的能力。
数字图像处理技术是目前主流的处理技术，其功能的实现一般需要计算机软件的支持，所以一般也称之为计算机图像处理。
数字图像处理有很多优势，如处理内容方面，处理精度方面，处理灵活性等等都是模拟图像处理所比不上的，而且可以进行复杂的非线性处理，改变处理功能只需要进行不同功能模块的重新编码和参数变换，但其处理速度慢，尤其是在进行复杂的图像处理时更要占用更高的内存。
2 数字图像处理技术的主要内容2.1 图像的显示图像显示是数字图像处理技术中最基本也是最重要的一门技术，对于计算机来说，获取信息的最直观的方式就是图像的观看，任何其他图像处理技术都需要先显示图像，然后在图像做后续操作，如对图像进行特效显示，包括图像的扫描，图像的移动，分条栅栏，马赛克效果，百叶窗效果等，所以图像显示的原理和基本方法是数字图像处理技术中所必须掌握的[1]。
数字图像处理实验报告
目录实验一：数字图像的基本处理操作 (4)：实验目的 (4)：实验任务和要求 (4)：实验步骤和结果 (5)：结果分析 (8)实验二：图像的灰度变换和直方图变换 (9)：实验目的 (9)：实验任务和要求 (9)：实验步骤和结果 (9)：结果分析 (13)实验三：图像的平滑处理 (14)：实验目的 (14)：实验任务和要求 (14)：实验步骤和结果 (14)：结果分析 (18)实验四：图像的锐化处理 (19)：实验目的 (19)：实验任务和要求 (19)：实验步骤和结果 (19)：结果分析 (21)实验一：数字图像的基本处理操作：实验目的1、熟悉并掌握MATLAB、PHOTOSHOP等工具的使用；2、实现图像的读取、显示、代数运算和简单变换。
3、熟悉及掌握图像的傅里叶变换原理及性质，实现图像的傅里叶变换。
：实验任务和要求1.读入一幅RGB图像，变换为灰度图像和二值图像，并在同一个窗口内分成三个子窗口来分别显示RGB图像和灰度图像，注上文字标题。
2.对两幅不同图像执行加、减、乘、除操作，在同一个窗口内分成五个子窗口来分别显示，注上文字标题。
3.对一幅图像进行平移，显示原始图像与处理后图像，分别对其进行傅里叶变换，显示变换后结果，分析原图的傅里叶谱与平移后傅里叶频谱的对应关系。
4.对一幅图像进行旋转，显示原始图像与处理后图像，分别对其进行傅里叶变换，显示变换后结果，分析原图的傅里叶谱与旋转后傅里叶频谱的对应关系。
：实验步骤和结果1.对实验任务1的实现代码如下：a=imread('d:\');i=rgb2gray(a);I=im2bw(a,;subplot(1,3,1);imshow(a);title('原图像');subplot(1,3,2);imshow(i);title('灰度图像');subplot(1,3,3);imshow(I);title('二值图像');subplot(1,3,1);imshow(a);title('原图像');结果如图所示：图原图及其灰度图像，二值图像2.对实验任务2的实现代码如下：a=imread('d:\');A=imresize(a,[800 800]);b=imread('d:\');B=imresize(b,[800 800]);Z1=imadd(A,B);Z2=imsubtract(A,B);Z3=immultiply(A,B);Z4=imdivide(A,B);subplot(3,2,1);imshow(A);title('原图像 A'); subplot(3,2,2);imshow(B);title('原图像 B'); subplot(3,2,3);imshow(Z1);title('加法图像'); subplot(3,2,4);imshow(Z2);title('减法图像'); subplot(3,2,5);imshow(Z3);title('乘法图像'); subplot(3,2,6);imshow(Z2);title('除法图像');结果如图所示：3.对实验任务3的实现代码如下：s=imread('d:\');i=rgb2gray(s);i=double(i);j=fft2(i);k=fftshift(j); %直流分量移到频谱中心I=log(abs(k)); %对数变换m=fftshift(j); %直流分量移到频谱中心RR=real(m); %取傅里叶变换的实部II=imag(m); %取傅里叶变换的虚部A=sqrt(RR.^2+II.^2);A=(A-min(min(A)))/(max(max(A)))*255;b=circshift(s,[800 450]);b=rgb2gray(b);b=double(b);c=fft2(b);e=fftshift(c);I=log(abs(e));f=fftshift(c);WW=real(f);ZZ=imag(f);B=sqrt(WW.^2+ZZ.^2);B=(B-min(min(B)))/(max(max(B)))*255;subplot(2,2,1);imshow(s);title('原图像');subplot(2,2,2);imshow(uint8(b));title('平移图像');subplot(2,2,3);imshow(A);title('离散傅里叶变换频谱');subplot(2,2,4);imshow(B);title('平移图像离散傅里叶变换频谱');结果如图所示：4.对实验任务4的实现代码如下：s=imread('d:\');i=rgb2gray(s);i=double(i);j=fft2(i);k=fftshift(j);I=log(abs(k));m=fftshift(j);RR=real(m);II=imag(m);A=sqrt(RR.^2+II.^2);A=(A-min(min(A)))/(max(max(A)))*255;b=imrotate(s,-90);b=rgb2gray(b);b=double(b);c=fft2(b);e=fftshift(c);I=log(abs(e));f=fftshift(c);WW=real(f);ZZ=imag(f);B=sqrt(WW.^2+ZZ.^2);B=(B-min(min(B)))/(max(max(B)))*255;subplot(2,2,1);imshow(s);title('原图像');subplot(2,2,2);imshow(uint8(b));title('平移图像');subplot(2,2,3);imshow(A);title('离散傅里叶频谱');subplot(2,2,4);imshow(B);title('平移图像离散傅里叶频谱');结果如图所示：：结果分析对MATLAB软件的操作开始时不太熟悉，许多语法和函数都不会使用，写出程序后，调试运行，最开始无法显示图像，检查原因，是有些标点符号没有在英文状态下输入和一些其他的细节，学会了imread()，imshow()，rgb2gray（）等函数。
数字图像处理技术研究与发展方向
数字图像处理技术研究与发展方向作者：丁可来源：《经济研究导刊》2013年第18期摘要：数字图像处理是将图像由模拟信号转换为数字信号，采用计算机对图像进行处理的过程。
图像处理的目的是修改图形、改善图像的质量、从图像中提取有效信息、压缩图像体积等。
详细叙述三种数字图形处理方法，最后简述数字图像处理领域中面临的主要挑战和未来发展方向。
关键词：数字图形处理；图形处理方法；挑战；未来发展中图分类号：O1 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2013）18-0246-02一、数字图像处理基本概述数字图像处理是利用计算机对图像进行处理，常用的方法技术有去除噪声、复原、增强、分割、提取特征等。
数字图像发展初期，主要应用于提高图片质量，第一次应用该技术是对伦敦和纽约之间海底电缆发送的图片进行改善。
图像处理的应用领域涉及到人类生活的方方面面。
数字图像处理技术发展速度快、应用范围广是因为其具有以下优点[1]：（1）再现性好。
数字图像处理不会因一系列变换操作而导致图像质量退化，能够完全保证图像的再现性。
（2）处理精度高。
数字图像处理可将模拟图像数字化为任意大小的二维数组，可以满足任意应用需求的精度。
（3）适用面宽。
图像的来源广泛，不同信息源的图像经过数字编码后均可以进行数字图像处理。
（4）灵活性高。
数字图像处理的运算范畴广泛，可以进行线性和非线性运算。
二、数字图像处理研究内容数字图像处理技术是利用计算机图像处理系统对图像进行输入、加工和输出，主要研究的内容包括以下几项：图像变换。
图像阵列通常比较大，如果直接进行空间域处理，会有很大的计算量，一般采用傅立叶变换等处理技术，把空间域转换成变换域处理，可以减少计算量。
图像编码压缩。
图像编码压缩后可以减少图像数据量，从而在图像传输时减少处理时间。
图像编码是压缩技术中相对比较成熟的图像处理技术。
常见的压缩法有冗余度压缩法、熵压缩法等。
图像增强和复原。
图像增强的目标是改进图片的质量，如增加对比度、修正几何畸变等；图像复原是在假定已知模糊或噪声的模型时，试图恢复原图像的一种技术。
数字图像处理~图像编码
Eb = -log2(0.3) = 1.737
Ec = -log2(0.2) = 2.322
总信息量也即表达整个字符串需要的位数为：
E = Ea * 5 + Eb * 3 + Ec * 2 = 14.855 位
举例说明:
如果用二进制等长编码,需要多少位?
数据压缩技术的理论基础是信息论。
2.信息量和信息熵
A
B
数据压缩的基本途径
数据压缩的理论极限
信息论中信源编码理论解决的主要问题：
信息量等于数据量与冗余量之差
I = D - du
数据是用来记录和传送信息的，或者说数据
是信息的载体。
数据所携带的信息。
信息量与数据量的关系：
du—冗余量
I— 信息量
D— 数据量
叁
实时传输：在10M带宽网上实时传输的话，需要压缩到原来数据量的?
肆
存储： 1张CD可存640M，如果不进行压缩，1张CD则仅可以存放?秒的数据
伍
可见，单纯依靠增加存储器容量和改善信道带宽无法满足需求，必须进行压缩
1 图像编码概述
数字化后的图像信息数据量非常大，图像压缩利用图像数据存在冗余信息，去掉这些冗余信息后可以有效压缩图像。
01.
02.
03.
04.
问题：
把某地区天气预报的内容看作一个信源，它有6种可能的天气：晴天（概率为0.30）、阴天（概率为0.20）、多云（概率为0.15）、雨天（概率为0.13）、大雾（概率为0.12）和下雪（概率为0.10），如何用霍夫曼编码对其进行编码？平均码长分别是多少？
哈夫曼编码
30
10
数字图像处理之频率域图像增强
图像增强技术广泛应用于医学影 像、遥感、安全监控、机器视觉
等领域。
频率域图像增强的概念
01
频率域图像增强是指在频率域 对图像进行操作，通过改变图 像的频率成分来改善图像的质 量。
02
频率域增强方法通常涉及将图 像从空间域转换到频率域，对 频率域中的成分进行操作，然 后再将结果转换回空间域。
直方图规定化
直方图规定化是另一种频率域图像增强 方法，其基本思想是根据特定的需求或 目标，重新定义图像的灰度级分布，以
达到增强图像的目的。
与直方图均衡化不同，直方图规定化可 以根据具体的应用场景和需求，定制不 同的灰度级分布，从而更好地满足特定
的增强需求。
直方图规定化的实现通常需要先对原始 图像进行直方图统计，然后根据规定的 灰度级分布进行像素灰度值的映射和调
灵活性
频率域增强允许用户针对特定频率成 分进行调整，从而实现对图像的精细 控制。例如，可以增强高频细节或降 低噪声。
总结与展望 数字图像处理之频率域图像增强的优缺点
频谱混叠
在频率域增强过程中，如果不采取适 当的措施，可能会导致频谱混叠现象， 影响图像质量。
计算复杂度
虽然频率域增强可以利用FFT加速， 但对于某些复杂的图像处理任务，其 计算复杂度仍然较高。
傅立叶变换具有线性、平移不变性和周期性等性质，这些性质在图像增强中具有重 要应用。
傅立叶变换的性质
线性性质
傅立叶变换具有线性性质，即两 个函数的和或差经过傅立叶变换 后，等于它们各自经过傅立叶变
换后的结果的和或差。
平移不变性
傅立叶变换具有平移不变性，即 一个函数沿x轴平移a个单位后， 其傅立叶变换的结果也相应地沿
THANKS
数字图像处理技术及其应用
中图分类号：Tp391. 41
文献标识码：B
数字图像处理技术及其应用
李红俊，韩冀皖
（太原理工大学 机械工程学院，山西 太原 3 24 ）
摘要：介绍了数字图像处理的基本概念、基本原理，对其中一些算法进行了详细的说明，对不同算法进行了比较。 同时，在对现有图像处理方法进行应用的同时，对滤波做了一些新的尝试。最后，将像素细分算法应用于实际生产中， 获得了较好的效果。
易观察的、机器容易处理的图像，即为图像的增强。 口。同时该方法的精度不
这些内容都是图像处理技术的重要组成部分。 消除 图 像 中 的 噪 声 成 分 叫 做 图 像 的 平 滑 化
受图像灰度数据 的 加 性、 图2 二维理想边缘模型图 乘性变化的影响。二维理
（Smoot hi ng ）或滤波操作（Filteri ng ）。滤波的目的有 两个：一是 抽 出 对 象 的 特 征 作 为 图 像 识 别 的 特 征 模
（5 ）
" 实际应用
数字图像处理技术是一门新兴的 技术，但它已经在各行各业显示出了 特有的优点，它已经极大地提高了生
点上达到亚像素定位精度。常用的亚像元边缘定位方 产效率，引起了越来越多的人们的关
法有：在梯度 升———降———升 的 区 域 内 差 值 确 定 位 置；利用边缘点邻域灰度分布的矩估计拟合边缘；将 区域数据变换到9 个参数的 Hil bert 空间以检验边缘
空间矩亚像素细分算
像位置的标准化及大小的正规化。如使图像根据处理 法是利用二维空间灰度矩
的要求旋转、放大、缩小等，即为图像的几何校正； 来确定边缘的位置，其特
对图像的失真进行几何校正，去掉模糊的成分，恢复 点是方法简单、精度高，
图像的原来面貌，即为图像的复原；把图像变成人容 可适 用 于 任 意 尺 寸 的 窗
数字图像处理及基本知识
.
下图是用传感器阵列获取数字图像的过程
照射(能)源
成像系统
场景元素
(内部)图像平面
.
输出(数字化后的) 图像
右图所示的传感器 阵列是二维的，主要优点 是把图形能量聚焦到阵列 表面一次就能得到完整的 图像。
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(2)图像函数
图像是用某一技术手段获得的、能为人的视 觉系统所感受的信息形式。
由图可见，变化剧பைடு நூலகம்的图像 与变化缓慢的图像其差值的 分布是不一样的。
图2—3 帧差值信号分布密度特性
.
2.6 常用的图像文件格式
数字图像在计算机中是以图像文件的形 式存放的，图像文件的格式一般包含文件数 据的存储形式、大小、起止位置等内容。
BMP
常用的静态图像文件格式
GIF TIFF
JPEG
.
(1) BMP文件格式 定义： BMP文件又称为位图文件
像信息进行简单的分类。概括起来，图像信息大致可 分成三类，即：符号信息 景物信息 情绪信息。
.
（1）符号图像信息 一般是用文字、符号、图形等表示的具体的或抽
象的事物。例如文字，利用文字可组成文章，可以 看成是用二值图像的形式携带这篇文章的寓意。最 有代表意义的符号图像信息是电路图、机械图、建 筑图等，它们都是用二值图像的形式向人们提供信 息的。符号信息是以某一规则排列的记号，因此， 在传送及处理中只要能表达清楚就可以了，它允许 有较大的压缩。
.
①TV型的自然风景：常见有的图片，如肖象、风景画、建筑物照片等。 ②空间摄影照片和地球资源探测图片：这类图片的特点是往往没有
适宜的方向，构图不十分明显，除了海岸线外，没有可区别的形状。
图像处理引言及数字化
数字图像处理
第一章 引言
7．参考书目 1) 期刊 Computer Vision，Graphics and Image Processing Pattern Recognition 图像识别与自动化 2）书籍 王绍霖著 《数字图像处理》 国防科技大学出版社，1996年 陈廷标等 《数字图像处理》 人民邮电出版社，1990年 赵荣椿等《数字图像处理导论》西北工业大学出版社，1995年 ［美］Kenneth R. Castleman 著，朱志刚等译 《数字图像处理》 电子工业出版社 2002年2月
图像的量化与数字图像的质量
数字图像处理 16灰度级 8灰度级 4灰度级 256灰度级
数字图像处理
灰度级：表示像素明暗程度的整数量 例如：像素的取值范围为0-255，就称该图像为256个灰度级的图像 层次：表示图像实际拥有的灰度级的数量 例如：具有32种不同取值的图像，可称该图像具有32个层次 图像数据的实际层次越多，视觉效果就越好
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数字图像处理
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数 字 图 像 处 理
计算机学院 吕建平
演讲人姓名
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第一章 引言
数字图像处理
图像是自然界景物的客观反映。 图像的种类很多，但就人眼中图像的形成以及人眼对亮度的适应和鉴别能力而言，可以用统一的一个数学表达式来表示图像： 图像模型，即图像的亮度函数： f（x，y） 其中：（x，y）是图像的位置坐标。 即：一幅图像中任一点的亮度值是位置变量（x，y）的函数，位置不同，亮度亦不同。