图像处理和分析教程 章毓晋 第2章
章毓晋图像分析课件-09
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章毓晋清华大学电子工程系100084 北京图象工程（中）
章毓晋(TH-EE-IE)第2页第9章•目标描述•表达是直接具体地表示目标好的表达方法应节省储存空间•描述是较抽象地表示目标好的描述应对目标的尺度变化、平移、旋转不敏感•边界描述（描述区域形状）•区域描述（描述区域反射性质）•关系描述（描述边界间/区域间的关系）第9章目标描述
章毓晋(TH-EE-IE)第3页第9章第9章目标描述
9.1基于边界的描述
9.2基于区域的描述
9.3 对目标关系的描述
章毓晋(TH-EE-IE)第4页第9章9.1基于边界的描述
•利用处在目标区域边界上的象素集合来描述边界的特点/特性
9.1.1简单边界描述符
9.1.2形状数
9.1.3边界矩
章毓晋(TH-EE-IE)第5页第9章9.1.1简单边界描述符
1. 边界的长度•边界/轮廓长度（区域周长）•对区域R，轮廓点P：①P本身属于R②P的邻域中有象素不属于R
RPPPPPPPPPPPPP章毓晋(TH-EE-IE)第6页第9章9.1.1简单边界描述符
1. 边界的长度!!!区域的轮廓点和内部点要采用不同的连通性来定义(1) 内部点8-方向连通，轮廓为4-方向连通(2) 内部点4-方向连通，轮廓为8-方向连通
PPPP
PPPRRPPPPPP
PPPP
2
章毓晋(TH-EE-IE)第7页第9章9.1.1简单边界描述符
1. 边界的长度
(1)
4-
方向连通轮廓
B4
(2)8-方向连通轮廓B8
使用单位长链码
2个象素间直线段2个象素间对角线段}0),(|),{(84≠−=∈Ry
xNRyxB
}0),(|),{(48≠−=∈RyxNRyxB
{}{})()(2)()(D11411kkkkkkkkyxNyxkyxNyxkB,,|#,,|#∈∈+++++=
章毓晋(TH-EE-IE)第8页第9章9.1.1简单边界描述符
1. 边界的长度长度计算示例离散化后随连接方式而不同
B8= 16.8B4= 18
章毓晋(TH-EE-IE)第9页第9章9.1.1简单边界描述符
数字图像采集与处理 教学大纲
第 1 页/ 共 4 页 数字图像采集与处理
一、课程说明
课程编号： 090143Z10
课程名称：数字图像采集与处理/Digital Image Capturing and Processing
课程类别：专业课
学时/学分：40/2.5 （其中实验学时：8 ）
先修课程：多媒体技术基础、模拟电子技术、数字电子技术、传感器与检测技术
适用专业：测控技术与仪器、自动化、电气工程及自动化
教材、教学参考书：
1.刘文耀. 数字图像采集与处理.北京：电子工业出版社.2007年；
2.阮秋琦. 数字图像处理学. 北京：电子工业出版社. 2013年；
3.章毓晋. 图像处理和分析教程. 北京：人民邮电出版社. 2009；
4.冈萨雷斯(著)，阮秋琦(译).数字图像处理(第三版).北京：电子工业出版社.2011年
二、课程设置的目的意义
本课程是为测控技术与仪器、自动化、电气工程及其自动化专业高年级本科生开设的专业选修课。本课程的设置目的是让学生系统学习图像信号采集、处理等方面基本概念，掌握有关图像采集器件、图像处理基础技术知识，并学习有关图像量测、压缩编码、物体识别等应用扩展知识。使学生具备获取、处理图像、从图像中获取有用的信息的基本技能，并为学习机器视觉、模式识别等知识奠定基础。
三、课程的基本要求
知识：了解图像分类与表示；掌握图像成像系统组成、成像设备的工作原理，了解人类视觉知识；掌握图像离散化、傅立叶分析基本概念；掌握图像信号采样、图像增强、几何变换、图像分割、图像压缩、二值图像处理等基本概念；掌握模式匹配、图像量测、物体识别等知识；了解图像处理在工业中的应用实例等。
能力：通过学习图像信号采集、处理等方面基本概念，要求学生了解图像采集器件及技术特点、深入掌握图像处理基础技术知识，学会必要的算法编程技术，并了解有关应用扩展知识，具备获取、处理、识别图像的基本技能。最终具备将数字图像处理中的各种方法及实现算法用于解决实际的工程问题的能力。
数字图像处理参考教材[1]
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数字图像处理参考教材
（Digital Image Processing ，Computer Image Processing）
I. 通用教材
I.1 容观澳，计算机图像处理， 清华大学版，2000， Pages 351
清华较早教材，基本概念和方法详细，知识系统。特点：
1） 着重本领域的基本概念、基本方法和系统知识。
2） 理论结合实验，避开过多数学推导，
3） 重点算法，免编程。
内容：
1） 有关图像的数学、视觉、光学以及二维变换的基本理论
2） 图像改善：重点图像增强，图像复原，图像重建
3） 图像的上网、传输、压缩；
4） 图像的理解、分割、描述
5） 图像的硬件系统设计。
I.2 李介谷等，数字图像处理，上海交大版，1988， Pages 278
图像处理的一些模型和算法，主要内容；
数字图像的特征、品质及视觉；
图像的增强处理；
图像复原；
图像重建；
图像分析和理解； 图像信息的编码和压缩。
特点：基本理论和技术介绍详细、全面。
I.3 阮秋琦，数字图像处理学，电子工业版，2001， Pages 562
北方交大教材，主要内容：
图像处理中的正交变换；
图像增强和图像编码；
图像复原和图像重建；
图像分析和模式识别。
偏重于基本理论和方法，强调“编码”，有较多习题，附一套
实验演示软件。
I.4 黄贤武等，数字图像处理与压缩编码技术，电子科大版，2000，
Pages 538
主要加重了图像数据压缩技术的份量-这是多媒体处理技术的关
键技术之一。对图形模式识别技术、无损压缩编码技术、预测编码、
图像的变换编码、神经网络压缩编码技术、分形图像压缩编码等都有
相当有深度的介绍。是苏州大学的教材。
I.5 章毓晋，图像工程（上、下册），清华版，1999， Pages 563
上册是图像处理和分析（本科），下册是图像理解与计算机视觉（研
究生）。上册介绍图像处理和分析的基本原理、典型方法和使用技术。
图像处理章毓晋课后答案
未知驱动探索，专注成就专业
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图像处理章毓晋课后答案
一、简答题
1. 何为图像处理？
图像处理是指对图像进行一系列的算法和操作，以改变图像的特征或产生新的图像。图像处理广泛应用于计算机视觉、医学成像、遥感、图像识别等领域。
2. 图像处理的基本步骤有哪些？
图像处理的基本步骤包括：
• 图像获取：使用数字摄像机或扫描仪等设备获取图像。
• 图像预处理：对原始图像进行一系列的预处理操作，包括噪声去除、图像增强等。
• 特征提取：从图像中提取出感兴趣的特征，如边缘、纹理、颜色等。
• 图像分析：对提取出的特征进行分析，如目标检测、物体识别等。 未知驱动探索，专注成就专业
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• 图像编辑：对图像进行编辑，如修剪、调整亮度、对比度等。
• 图像重建：将处理后的图像重建为原始图像的形式，如去除噪声后的图像。
3. 请简要介绍图像处理的分类。
图像处理可以分为以下几类：
• 数字图像处理：使用数字计算机对数字图像进行处理，包括图像的获取、增强、复原等操作。
• 模糊图像处理：对模糊图像进行处理，以提高图像的清晰度和质量。
• 高动态范围图像处理：对高动态范围图像进行处理，以提高图像的动态范围和细节。
• 色彩图像处理：对彩色图像进行处理，包括颜色校正、颜色增强等操作。
• 二值图像处理：将灰度图像转换为二值图像，并对二值图像进行处理，如图像分割、轮廓提取等。 未知驱动探索，专注成就专业
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• 图像压缩和编码：将图像进行压缩和编码，以减小图像文件的存储空间。
4. 请简述图像增强的方法。
图像增强是指通过一系列的处理操作，改善图像的质量和观感。常见的图像增强方法包括：
• 灰度变换：通过调整图像的灰度级，以增强图像的对比度和亮度。
• 直方图均衡化：通过重新分配图像灰度级的像素值，以使图像的直方图更均匀分布，提高图像的对比度。
• 空域滤波：通过应用滤波器对图像进行模糊、锐化、边缘增强等操作，以改善图像的质量。
图像处理章毓晋课后答案 2
图像办理章毓晋课后答案
图像办理章毓晋课后答案
【篇一：数字图像办理的理论基础及常用办理方法】
ass=txt> 纲要：本文介绍了数字信号办理的发源、发展，并简要概
述了数字图像办理所研究的内容和办理数字图像的几大模块。同时，也大概介绍了常用的办理数字图像的方法。最后展望了数字图像办理的发展远景。 abstract: this paper describes the origin of digital
image processing, development, and a brief overview of digital
image processing of the content and process digital images of
several modules. also a broad overview of the commonly used
method of processing digital images. finally, looking ahead the
future prospects for the development of digital image processing.
重点词：数字图像办理（ digital image processing ）；理论基础； 办理方法 一、数字图像办理的发源及发展
数字图像办理（ digital image processing ）又称为计算机图像处
理，它是指将图像信号变换成数字信号并利用计算机对其进行办理的过程。
数字图像办理最早出现于 20 世纪 50 年代，当时的电子计算机已经发展到必定水平，人们开始利用计算机来办理图形和图像信息。但
是 50 年代的计算机主要仍是用于数值计算，知足不了办理大批数据图像的要求。
数字图像办理作为一门学科大概形成于 20 世纪 60 年代早期。陪伴着第三代计算机的研制成功，以及快速傅里叶变换算法的的发现和应用使得对图像的某些计算得以实质实践。
图像处理-2章-1(研究生)
1第二章数字图像处理基础知识第二章数字图像处理基础知识
2.1基本概念
2.2 基本系统
2.3 数字图像处理基础第二章数字图像处理基础知识2.1基本概念
图像的像素
图像是像素的二维排列y
x数字图像由二维的元素组成，每一个元素具有一个特定的位置（x,y）和幅值f(x,y),这些元素就称为像素。
第二章数字图像处理基础知识2.1.1图像的表示
1. 数学表示(1)二维离散亮度函数f(x,y)（图像函数）1) x y表示图像像素的坐标；2) 函数值f 代表了在点(x,y)处像素的亮度值（灰度值）。（可对应不同物理量，常用灰度表示）•一幅彩色图像：各点值还应反映出色彩变化，即可用f（x，y，λ）表示，其中λ为波长。•活动彩色图像(电视、电影）：还应是时间t的函数，即可表示为f（x，y，λ，t）。第二章数字图像处理基础知识2.1.1图像的表示
2.计算机表示(1) 数据结构–二维数组：A[m,n]1) m , n表示图像的高和宽；2) 矩阵元素A(i j)的值表示图像在第i 行、第j 列的像素的灰度值。
–一维数组：以光栅顺序存放的连续数据
第二章数字图像处理基础知识2.1.1图像的表示
M像素N像素
像素
数字图像（M×N像素）F=
矩阵表示（M行N列矩阵）
数字图像的矩阵表示⎥⎥⎥⎥⎥
⎦⎤
⎢⎢⎢⎢⎢
⎣⎡⋅⋅⋅
N,M1,M2,21,2N,12,11,1
fffffff
LLMMM第二章数字图像处理基础知识2.1.1图像的表示
2.计算机表示
(2) 文件存储（如：BMP格式）
2第二章数字图像处理基础知识2.1.2图像的数字化(DIGITIZING)
图像的数字化：将代表图像的连续（模拟）信号转变为离散（数字）信号的变换过程。要解决两个问题：c空间取样（空间坐标的离散化）d幅度的量化（幅度的离散化，灰度值或亮度值变为若干级）数字图像（DIDITAL IMAGE）：在空间坐标和亮度上都离散化了的图像。第二章数字图像处理基础知识2.1.2图像的数字化
第2章 图像处理基本原理
第2章 图像处理基本原理
2.1数字图像
一般的模拟图像是不能直接用数字计算机来处理的。为使图像能在数字计算机内进行处理，首先必须将各类图像（如照片，图形，X光照片等等）转化为数字图像。
所谓将图像转化为数字图像或图像数字化，就是把图像分割成如图2.1所示的称为像素的小区域，每个像素的亮度或灰度值用一个整数来表示。
图2.1 图像数字化
把图像分割成像素的方法可是多种多样的。如图2.2所示。即每个像素所占小区域可以是正方形的，六角形的或三角形的。与之相对应的像素所构成的点阵则分别为正方形网格点阵、正三角形网格与正六角形点阵。上述各像素分割方案中，正方形网格点阵是实际常用
图2.2 几种图像采样方案
的像素分割方案。这种方案虽然存在着任一像素与其相邻像素之间不等距的缺点,如图2.3（a）所示，对一个正方形点阵，若任一像素沿水平和垂直方向上与相邻像素间距为1，则该像素沿斜线方向上的间距为2，但由于其像素网格点阵规范，易于在图像输入/输出设备上实现，从而被绝大多数图像采集和处理系统所采用。三角形网格点阵，虽有任一像素与其
图2.3 邻接像素的间距
相邻像素等距的优点,如图2.3（b）所示，但由于其网格点阵不及正方形网格点阵规范，在图像输入/输入设备上较难实现，从而未被广泛采用。
下面针对正方形网格点阵分割方案情况，更具体地讨论图像数字化过程。图2.4示意地说明了这一过程，该过程可划分为抽样与量化两个步骤：
图2.4 图像数字化过程
2.1.1 抽样
抽样就是把在时间上和空间上连续的图像转换成为离散的抽样点即像素集的一种操作。由于图像是一种二维分布的信息，为要对它完成抽样操作，就需要先将二维信号变为一维信号，再对一维信号完成抽样。具体做法是，先沿垂直方向，按一定间隔从上到下顺序地沿水平方向直线扫描的方式，取出各水平行上灰度值的一维扫描线，而后再对该一维扫描线信号按一定间隔抽样得到离散信号。即先沿垂直方向抽样，再沿水平方向抽样两步完成抽样操作。对于运动图像即时间域的连续图像，还需先在时间轴上抽样，即先在时间轴上抽样，再沿画面垂直方向抽样，最后再沿画面水平方向上抽样这样三步完成抽样操作。
光弹实验中纯弯曲梁的等差线图骨架线提取新方法
中国西部科技 ２００８年１１月（上旬）第０７卷第３１期总第１５６期 ～、 、一、、、 ～ ＾— ～ ——～～、 － 、 、、～，— ｌ＾—— ＿ｕ 一～ ＝～。 ～一■、 、一———— ————一— ～一 — ～一 ＼一＼一～ ～＝—一 ＝ ． ———一 ． ～ ～二 一一一～一一 ■ 一 一 一 ：每 ： －／ 亳ｉ
图８直接细化 ５ 去除背景 去除背景本文采用的是数字图像中经常用的差影检测 法，即把两幅图像通过相加或是相减实现图像的叠加，得 到我们需要的图像信息。具体操作如下，分析图８可以看出 图像直接细化后，背景信息影响很大，需要把背景去除。 分析图６和图８，选择两幅图像相减，可以把图８的背景信息 去除。利用差影检测法实现，即用图６所示的背景和前景分 离图６减去图８，可以得到如图９的初步骨架图。再分析图 ９。可以看出明显的边界丢失，需要进一步的修整，再利用 一次差影检测法，用图７减去图９，我们就可以把丢失的边 界找回，得到完整的骨架图即图１０。处理结果如下： 銮、一／～、 ’ ＼ｉ 、 ｊ 图１０最终骨架图 菘 ｉ 瓣蠹 《 § （上接第１ ２页）同意则并行执行归档、打印分发到各科 室、通知起草人提案通过，如果校长不同意并且起草次数 小于５，则发回起草人重新修改，如果校长不同意并且起草 次数大于或等于５，则通知起草人提案被否定并归档。 最２－１豳２－６中备类节点和连接弧的个数 节 点 连接弧 标志节点 活动繁点 逻辑第点 人工ｌ自动 ３ｌ ２ ｇ ｇ ｌ ２ 表２－１￣１］举出图２－６中用到的各类节点和连接弧的个 数，９个人工活动的参与者分别为任意教师、管教学的副校 １０ 图９初步骨架图 ６ 结论 本文针对光弹实验中纯弯曲横梁的等差图骨架线提取 作了研究。利用了数字图像处理中的图像平滑、阂值分 割、轮廓提取、差影检测的基本知识及提出的直接细化 法，对纯弯曲横梁等差线图的骨架提取提出了一种新的自 动提取方法。提取的骨架线图精度高，实用性强，为下一 步的条纹定级作了很好的准备。 参考文献： ［１］何 斌，马天予，王运坚，朱红莲．Ｖｉｓｕａｌ ｃ¨数字图像处理 ［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００１． ［２］章毓晋．图像处理和分析［Ｍ］，北京：清华大学出版社，１９９８． ［３］严超华，李 禾．高性能价格比的光测力学图像处理系统研究 ［Ｊ］．南昌航空学院报，１９９３．１：２６￣３１． ［４］潘少川，刘耀乙，钱浩生．实验应力分析［Ｍ］．高等教育出版 社，１９９１． 长、管后勤的副校长、管学生的副校长、书记、校长、起 草人、起草人、打印室。 参考文献： ［１］范玉顺．工作流管理技术基础一实现企业业务过程重组、过程 管理与过程自动化的核心技术［Ｍ］．北京：清华大学出版社、施 普林格出版社，２００１：３７￣５９，１３６～ｌ５９，２２２￣２４０． ［２］庞柒．基于工作流理论的办公自动化系统［Ｄ］．阜新：辽宁工程 技术大学，２００４． ［３］余一一．工作流建模分析及在企业信息化中的应用研究［口］．北 京：北京机械工业学院，２００５． ［４］王云辉．工作流建模过程的分析与设计［Ｄ］．长春：吉林大 学，２００４．