数字图像处理-章

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1、第１章绪论1.1数字图像处理及发展简史1.1.1数字图像与像素1.1.2图像处理的发展简史1.2图像处理的目的、任务与特点1.2.1图像处理的目的一般地，图像处理中需要完成以下一个或几个任务：（1）提高图像的视觉质量以提供人眼主观满意或较满意的效果。（2）提取图像中目标的某些特征，以便于计算机分析或机器人识别。（3）为了存储和传输庞大的图像和视频信息，常常对这类数据进行有效的压缩。（4）信息的可视化。（温度场、流速场、生物组织内部等）（5）信息安全的需要。（数字图像水印和图像信息隐藏）1.2.2图像处理的任务

2、1、图像获取与数字化2、图像增强（imageenhancement)3、图像恢复（imagerestoration)4、图像重建（imagereconstruction)5、图像分割（imagesegmentation)6、图像编码与压缩(imagecodingandcompressing)7、图像变换（imagetranformation)1.2.3数字图像处理的特点1．具有数字信号处理技术共有的特点如：（1）处理精度高。（2）重现性能好。（3）灵活性高2．数字图像处理后的图像可能是供人观察和评价的，也可能

3、作为机器视觉的预处理结果。3．数字图像处理技术适用面宽。原始模拟图像可以来自多种信息源，它们可以是可见光图像，也可以是不可见的波谱图像、超声波图像或红外图像。4．数字图像处理技术综合性强。5．数字图像处理与模拟方式处理图像相比，也有一些不足之处，如（1）数字图像处理的信息大多是二维或二维以上的多维信息，数据量巨大（2）数字图像信号占用的频带较宽。（3）处理费时。1.3基本的图像处理系统数字图像处理系统是应用计算机或专用数字设备对图像信息进行处理的信息系统。图像处理系统包括图像处理硬件和图像处理软件。1.3.1

4、图像处理硬件微机图像处理硬件系统主要由图像输入设备、图像运算处理设备（微计算机）、图像存储器、图像输出设备等组成。软件系统包括操作系统、控制软件及应用软件等。图1.7基本的数字图像处理系统（P12）图1.8数字图像处理系统结构图（P12）由输入设备、成像显示记录设备、数字图像处理核心、交互控制单元等组成。1．图像输入设备2．图像存储器3．主机（1）图像采集卡（2）高速图像处理卡（3）显示卡4．显示器及图像输出设备图1.9基于DSP的高速图像处理卡结构图（P13）图1.10VGA显卡的原理框图（P14）1.3.

5、2图像处理软件1.图像设备驱动程序2.操作系统3．图像处理开发工具图1.11图像处理软件系统的层次结构（P14）1.4　数字图像处理的应用与发展趋势1.4.1数字图像处理的应用1.4.2数字图像处理的发展趋势第2章图像的数字化与显示2.1连续图像的数字描述2.2图像数字化的基本过程2.2.1取样和量化的基本概念数字化包括取样和量化两个过程：取样：对空间连续坐标(x,y)的离散化；量化：幅值f(x,y)的离散化数字化图像所需的主要硬件像素和灰度级的概念取样和量化的结果是一个矩阵2.2.2数字图像的数据量2.2.

6、3采样和量化参数的选择当限定数字图像大小时，为得到质量较好的图像，可采用以下原则：1、对缓变图像，应该细量化，粗采样，以避免出现假轮廓；2、对细节丰富的图像，应细采样，粗量化，以避免模糊；补充：数字图像的类型2.2.4二维采样定理（P28）图像在取样时，必须满足二维采样定理，确保无失真或有限失真地恢复原图像。2.3图像的量化方法量化：使连续信号的幅度用有限级的数码表示的过程。量化的准则不同，会导致不同的量化效果。从不同的角度将量化方法分成4类：（1）按量化级步长均匀性均匀量化和非均匀量化。（2）按量化对称性对

7、称量化和非对称量化（3）按量化时采样点相互间的相关性分无记忆和有记忆量化。（4）按量化时处理的采样点数分标量量化和矢量量化。2.3.1标量量化标量量化：将数值逐个量化。例：假设抽样信号的范围是0~5V，将它分为8等分，这样就有8个量化电平，分别是5/8V，10/8V，15/8V，…，35/8V。对每一个采样将它量化为离它最近的电平。在量化后，为了能在数字信号处理系统中处理二进制码，还必须经过编码操作。0V用000表示，5/8V用001表示，35/8V用111表示，这样一来每个采样可以用3比特来表示量化器设计的

8、任务：划分子区间和设定量化值，使量化造成的失真最小。失真的度量：使k个子区间的总误差平方最小；当造成的失真人眼看不出时，失真最小。1.均匀量化（线性量化）2.Max量化器2.3.2向量量化（矢量量化）1.向量量化的原理定义：将一组采样的信号幅度矢量在容许的误差范围内用更少的离散矢量代替。与标量量化相比，矢量量化提供较低的失真，但运算量比标量量化大得多。原理：一次量化2个以上采样点，量化过程需要用到一