图像处理与理解

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1、图像处理与理解人类通过眼、耳、鼻、舌、身接受信息，感知世界。约有75%的信息是通过视觉系统获取的。数字图象处理是用数字计算机处理所获取视觉信息的技术。第一章          绪论一、数字图像处理的发展概况及应用发展：上世纪20年代Bartlane电缆图片传输系统（纽约和伦敦之间海底电缆）传输一幅图片所需的时间由一周多减少到小于3个小时；上世纪50年代，计算机的发展，数字图像处理才真正地引起人们的巨大兴趣；1964年，数字图像处理有效地应用于美国喷气推进实验室（J.P.L）对“徘徊者七号”太空船发回的大批月球照片的处理；随后几年，继续用于空间研究计划

2、；同时，在生物医学、工业生产、军事上得到应用；直到上世纪六十年代末至七十年代初，由于离散数学理论的创立和完善，使之形成了比较完整的理论体系，成为一门新兴的学科。二十世纪八十年代以来：数字图象处理向更高级的方向发展：实时性，智能化，普及化，网络化，低成本。目前，就处理方法而言主要将小波、及模糊、神经网络、遗传算子、分形等智能信息处理技术运用于数字图像处理，使得其更具活力，并在不断地发展。应用：通信：图象传输，电视电话，HDTV等宇宙探测：星体图片处理遥感：地形、地质、矿藏探查，森林、水利、海洋、农业等资源调查，自然灾害预测，环境污染的监测，气象云图生物

3、医学：CT，NMR，X射线成象，B超，红外图象，显微图象应用：工业生产：产品质量检测，生产过程控制，CAD，CAM交通运输军事：军事目标侦察，制导系统，警戒系统，自动火器控制，反伪装等公安：现场照片，指纹，手迹，印章，人像等处理和鉴别机器人视觉娱乐：电影特技，动画，广告等气象云图气象预报遥感图像处理在国土资源调查与环境评价及灾害监测中的应用1998年长江洪水灾害遥感图像超声图象PhotocourtesyPhilipsResearchUltrasoundexaminationduringpregnancy医学图象军事应用目标跟踪军事应用隐形飞机、定位

4、轰炸军事应用军事应用计算机合成图像计算机合成图像以通过遥感图像处理分析为例，可涉及图像处理的主要技术数据压缩和转换技术　通过数据压缩和数据转换技术的研究，减少数据载体空间，节省运算时间，实现不同星系遥感数据应用的一体化。图像校正在理想情况下，卫星图像上的像素值只依赖于进入传感器的辐射强度；而辐射强度又只与太阳照射到地面的辐射强度和地物的辐射特性（反射率和发射率）有关，使图像上灰度值的差异直接反映了地物目标光谱辐射特性的差异，从而区分地物目标。而实际上，由于大气层的存在，也由于传感器内探测器性能的差异，使得进入传感器的辐射发生畸变，引起图形模糊，对比

5、度下降等。另一方面，由于卫星飞行时姿态变化及地球形状等因素影响，图像中地物目标的几何位置也会发生畸变。为了使图像更好地满足使用要求，必须尽可能地通过处理消除畸变，恢复图像的本来面目。分类方法基于光谱信息（图像像素）的分类根据像素在分类特征（波段）上的像素值，选择分类器，利用统计方法对每一像元进行分类。通常需要对下面一些问题进行研究：①分类器的确定；②光谱类的确定；③选择训练样本产生统计参数；④分类特征的选择。空间信息辅助分类基于光谱信息的分类存在着一些缺陷：如有些地类在光谱上难以区分，如水库与河流。基于空间信息的地类类型或形状分类。如城镇居民点图斑的

6、分类结果往往是由水体、植被以及不同类型的建筑等所组成。遥感图像中的空间信息包括两种类型：纹理（texture）和相关（context）纹理是指地类图斑中色调的空间变化特性；而相关则是指不同地类像元之间的空间关系。因此，用于分类的特征值除了像元所具有的光谱和空间特征值外，还具有形状和大小特征值。一些具有相同光谱特性而形状不同的地物，如河流和水库，公路和体育场，可以用形状指数来区分。要用到的主要图像处理技术：图像增强处理、图像分割技术（区域、边缘提取）、图像特征提取、图像描述等。自动目标识别技术（AutomaticTargetRecognition－简称

7、ATR）实时光学图像相关识别系统的核心技术是自动目标识别技术。由于ATR技术在军事上是导弹精确制导和武器防御系统的关键技术之一，是武器智能化程度的一个重要标准，也代表着一个国家的国防高科技的水平。以军事应用为例可能涉及图像处理的主要技术因此，从20世纪60年代开始，美、英、俄、法等国家已投入大量人力、物力和财力开展ATR的理论研究和实际应用推广，并取得显著成果，美国在中东战争中的精确武器打击是最典型的成功范例。当前精确制导武器所取得的成果还是有限的，最主要的问题是目前主要还是依靠人在导弹发射前发现目标，然后人工锁定首帧目标图像进行自动跟踪，而不能实

8、现不需人工参与的由导弹自动识别目标，做不到“打了不管”。特别是在复杂背景下，机器如何像人一样自动识别目标，目