北航数字图像处理全程课件

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1、第一章引言——数字图像处理1.1图像的重要性人类离不开图像，计算机图像技术渗透到各个科技领域，百闻不如一见。画面比文字更形象生动，人类70%信息来自视觉。21世纪信息技术时代，卫星通讯、数据传输、压缩、计算机网络、多媒体、人工智能等技术都离不开图象。图象处理识别的过程：人类：一幅图象——图上有字——中文字含义计算机：采集——分析——识别（判断）一、图象处理是交叉边缘学科：是计算机、传感器、信息技术、信号处理、人工智能、模式识别、应用对象等的交叉学科和技术。二、图象处理分类：模拟图像处理－－实时光学（实时，速度快）但只是有限处理）如：望远镜、显微镜、哈哈镜、透镜、

2、胶片合成照相、凸透镜－－实时FFT变换计算机图像处理：图象处理技术是随着计算机处理速度和数据量增加发展起来的。第Å阶段：科学计算，有限个原始数据；第Ç阶段：数据管理应用；第É阶段：数字图像处理。如一幅卫片spot星8000×8000×7(波段)=64M×7(数据量之大少见之)三、图像技术应用：我国发射卫星中，80%左右属军事侦察。如96年科学卫星实际上也是军事侦察。微机普及－－图像民用、普及、计算机成熟是图像技术普及应用基础。数字图象处理技术已应用到各个领域，以下举几个例子：1．遥感图像：农业普查、森林覆盖计算、水利工程等的客观估计、计算。2．石油管线铺设：周期

3、短、效率高。3．应用遥感图像技术可普查北京市垃圾有多少。4．森林火灾监护－－客观反映火灾情况、面积。5．巡舰弹：图象识别技术应用于导弹的精确未制导，使其精确打击目标。如：机场、桥梁等。6．军事、公安、安全：指纹、掌纹、虹膜等识别。7．医学应用：CT、MRI、PET、B超、DSA、血管造影、红外乳腺、显微病理、电子显微镜、远程医疗图像、皮肤图象、X线、γ刀与χ刀脑外科等等离不开图像。8．工业图像：X线控探伤（轴）、X线检察、三维测量（定位、形状测量）机器人视觉、商检。9．民用：数码相机、数字视频、照片扫描、计算机逻辑管理等。1.2图像处理的内容一、图像的定义：客观

4、对象（物体）一种仿真的或模拟的描述，一种生动的图形表述。图像指广义的概念：ImageImage是Object之一子集可见不可见数学函数z=f(x,y)光学画面照片可测量的物理量温度压力等曲线二、数字图像数学模型：一幅数字图象可描述为如下模型：(pictureelement=pixel)抽象为数字矩阵：⎡f11f12Lf1N⎤⎢⎥f：代表该象素彩色或灰度值；脚ffLf⎢21222N⎥码代表象素的坐标位置。⎢MO⎥⎢⎥fff⎣N1N2NN⎦三、数字化：由模拟照片到数字图象的过程。采样：将图象分成离散的（横竖均匀的）网格点。量化：将图象上各个网格点的黑白及彩色程度做数

5、字量化，如：256级，由0到255，亮度从黑到白变化，人眼仅能分辨50左右级灰度。人眼分辨率远远小于目前仪器设备分辨率，但图像质量最终判别依据是人。几何：80点/mm，黑白：12bit－－4096层(人眼仅看40多层)四、处理：经过一系列操作得到所需结果。φ()x,y=G(f(x,y))x∈[]0,511y∈[0,511]①点处理：φ(x,y)与原始数据f(x,y)②局域处理：φ(x,y)与原始数据f()x,y及其邻域③全局处理：φ(x,y)与原始数据f()x,y及全图处理包括如下几类：①图像预处理——改善象质，以便于目视判读。校正技术：对形状变形的图象进行几何

6、校正、辐射校正。增强技术：去除干扰，突出主要特征，包括：平滑与锐化技术。恢复技术：忠实原图，去除干扰，恢复原图像，实用中往往干扰复杂，模型不清，难能准确恢复。②图像分析（测量）（analysis）：密度（灰度）、平面几何参数，三维参数测量技术。③图像识别（recognition）：模式识别与景物分析图形学与图像处理广义上讲密切相关。processingimageGraphicsrecognition绘画判别description二者之间许多基础是相同的，只不过研究角度不同，服务对象不同，产生社会经济效益不同。1.3图像处理的特点：·再现性好：数字图像可多次拷贝，

7、不失真，不退化。·精度高：采样量化一定，多次处理可保精度。·适用面宽：可处理抽象数据、可做非线性处理（光学只作线性处理）1.4图象的数据格式从数据组织角度来谈图像数据基本格式，而不是从人的感受角度来谈。四类用紧凑程度不同的表达方式：①灰度的彩色图象：灰度级：0～255，1字节/pixel彩色：RGB224=16M真色彩0～2550～2550～2553字节/pixel彩色R(红)叫一个波段，对单一波彩可看作灰度图像。关于各种标准图像格式：Tiff、BMP、TAG、GIF、DXF、JPG等不介绍。②二值图像：黑或白1bit/pixel③连续曲线：仅保留黑的连续点坐标

8、。④多边形：vector