y第01讲数字图像处理的基本概念

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1、图像处理发展概述20世纪20年代，图像处理技术首次应用于改善伦敦到纽约之间的海底电缆传送图片的质量。1964年，美国喷气推动实验室用计算机成功地对4000多张月球照片进行处理。70年代中期，随着离散数学理论的创立和完善，数字图像处理技术得到了迅猛的发展，理论和方法不断完善。90年代，随着个人计算机进入家庭，硬件价格不断下降，数字世界逐渐进入人们的生活。引言图像与图形图像：图像是对客观世界的反映。“图”是指物体透射光或反射光的分布，“象”是人的视觉对“图”的认识。“图像”是两者的结合。图像既是一种光的分布，也包含人的视

2、觉心理因素。图像的最初取得是通过对物体和背景的“摄取”。这里指的“摄取”即意味着一种“记录”过程，如照相、摄象、扫描等，这是图像和图形的主要区别。图形：图形是用数学规则产生的或具有一定规则的图案。往往图形是用一组符号或线条来表示性质的。例如房屋设计图，我们是用线条来表现房屋的结构。图像和图形在一定条件下可向另一方转化。引言§1图像处理概述一、有关图像术语图像的象素任意一幅数字图像粗看起来似乎是连续的，实际上是不连续的，它由许多密集的细小点子所组成，这些细点构成一幅图像的基本单元，称为象素。就象任何物质一样，肉眼看上去

3、是连续的，但实质上都是由一个一个分子组成的。显然点子越多，象素越多，画面就愈清晰。下面是通常处理象素数的例子：汉字：识别汉字16×16、识别字体24×24，艺术字体128×128；电视图像512×512；卫星图像：3240×2340；合成孔径雷达：8000×8000；图形显示器：512×512。引言§1图像处理概述一、有关图像术语图像的灰度一幅图像中不同位置的亮度是不一样的，可用f(x,y)来表示点(x,y)上的亮度。由于光是一种能量形式，故亮度非负有限的（0≤f(x,y)＜∞）。在图像处理中常用灰度和灰度级这个名称

4、。它的含义是：单色图像中坐标(x,y）点的亮度称为该点的灰度或灰度级。设灰度为L，则：Lmin≤L≤Lmax。间隔[Lmin,Lmax]称为灰度范围。在室内处理图像时一般Lmin≈0.005Lux（勒克斯），Lmax≈100Lux。实际使用中，把这个间隔规格化为[0,Lmax]，其中Lmin=0为黑色，Lmax为白色，而所有在白、黑色之间的值代表连续变化的灰度。引言§1图像处理概述一、有关图像术语图像中的比特在计算机处理中，为便于处理，通常将象素取成等边长，且象素数与灰度级取成2的幂次方。如512×512象素，灰度级

5、[0,2N]。这里N称为比特，对于8比特的图像，共有256个灰度级。（比特来源于计算机中的位）通常显示一幅供人观看的图像，6比特就基本够了。引言§1图像处理概述一、有关图像术语图像信息信息是自然界物质运动总体的一个重要方面，人们认识世界和改造世界就是要获得各种各样的信息。图像信息是人类获得外界信息的主要来源。大约有70％的信息是通过人眼获得的。近代科学研究、生产活动等各个领域越来越多地用图像信息来认识和判断事物，解决实际问题。获取图像信息固然重要，但我们的目的更主要的是将信息进行处理，在大量复杂的图像信息中找出我们感

6、兴趣的信息。所谓图像处理，就是对图像信息进行加工处理，以满足视觉或应用上的需要。因此，从某种意义上来说，对图像信息的处理对图像本身更为重要。引言§1图像处理概述一、有关图像术语二、图像处理分类光学模拟处理也称光信息处理。它是建立在傅立叶光学的基础上，进行光学滤波、相关运算、频谱分析等，可以实现图像像质的改善、图像识别、图像的几何畸变和光度的校正、光信息的编码和存储、图像的伪彩色化、三维图像显示、对非光学信号进行光学处理等。引言§1图像处理概述一、有关图像术语二、图像处理分类电学模拟处理把光强度信号转换成电信号，然后用

7、电子学的方法，对信号进行加、减、乘、除、进行浓度分割、反差放大、彩色合成、光谱对比等。在电视视频信号处理中常应用它。近期发展较快的CCD模拟处理方法，有三种处理功能：(1)模拟延迟，改变时钟脉冲频率就能实现模拟延迟；(2)多路调制把并列输入的信号转换成串行的时序信号，或者建立他们的反变换，可实现数据信息的重新排列；(3)它能作成各种相应的滤波器，而滤波器就是一个信号处理装置。CCD在设备和成本有优点，滤波较计算机易实现。引言§1图像处理概述一、有关图像术语二、图像处理分类计算机数字处理图像的计算机数字处理是在以计算机

8、为中心的包括各种输入、输出及显示设备在内的数字图像处理系统上进行的，是将连续的模拟图像变换成离散的数字图像后，用建立在特定的物理模型和数学模型的基础上而编制的程序控制下，所进行并实现种种要求的处理。计算机处理按特点主要分两大类：(1)以最终恢复原图像为前提的信息压缩处理和用原图像相异的形式有效地表现和提示图像的图像变换处理。其中处理尽可能地不丢