电子信息导论第十二章数字图像处理及应用

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1、第十二章图像信息处理及应用《电子信息技术导论》编制曹汉强提纲一、图像信息处理基础知识二、数字图像处理的应用三、数字图像处理技术简介小结第十二章图像信息处理及应用一、图像信息处理基础知识图像和数字图像11.图像图像处理广泛应用在科学研究、机器人视觉、宇宙探测和国防科技等方面，成为了信息处理的一个重要的学科分支。图像是人们获取信息的主要来源。人类主要通过眼睛观察外部世界，据统计，在人类获取的信息中，视觉信息约占70%。左边是嫦娥一号卫星传回的第一幅月面图像。右边是第一幅月面图像的飞行效果图。第一幅月面图像就是我们对月球的直观感受和初步认识。一、图像信息处

2、理基础知识绘图照片视频图像电视电影图像的多种形式一、图像信息处理基础知识图像是客观景物（万事万物）呈现在人心目中的影象。图像是物件或事物的一种表示、写真或临摹，是一个生动的或图形化的描述。“图”是物体投射或反射光的分布；“像”是人的视觉系统对“图”在大脑中形成的印象或反映。韦氏定义抽象的定义分离定义图像是客观世界能量或状态以可视化形式在二维平面上的投影图像的各种定义：能量的定义一、图像信息处理基础知识2.数字图像（Image）把连续空间的图像，在坐标空间和性质空间都进行离散化，便于计算机进行加工处理，这种离散化的图像就是数字图像。相对于数字图像，其它

3、的图像都认为是模拟图像。数字图像是模拟图像在计算机中的表现形式，两者之间可以转换。例如：模拟图像数字图像数字图像模拟图像扫描仪打印机一、图像信息处理基础知识数字图像与模拟图像相比，有以下几个方面的特点：①灵活性方面。对模拟图像处理，只能进行简单的放大、缩小等，而数字图像的处理方式非常精确、灵活,可以进行变形、改变亮度、色度、添加滤镜等效果。②传输性方面。模拟图像以实物为载体，传输相对困难，而数字图像以数字信息为载体，传输相对较快。③再现性方面。模拟图像不易保存，时间长了会有所变化；而数字图像不会因为保存、传输或复制而产生图像质量上的变化。④观

4、看性方面。数字图像必须借助播放设备才能观看。有些模拟图像需要借助播放设备才能观看，如录像带、电影片等；有些不需要借助播放设备就能直接观看，如课本上的图像、照片等，能直接观看。一、图像信息处理基础知识通用数字图像处理系统2“嫦娥一号”第一幅月面图像处理的过程如下：（图像获取）（图像传输）1.卫星数字图像处理过程一、图像信息处理基础知识2.数字图像处理系统图像处理系统的构成示意图一个通用的图像处理系统构成，主要分为采集、显示、存储、通信、处理和分析5个模块。一、图像信息处理基础知识①图像采集模块常见的图像采集的设备如数码摄像机、数码相机、扫描仪、采集卡、

5、摄像头、遥感仪、CT机等。扫描仪采集卡摄像头CT机一、图像信息处理基础知识②图像显示模块常见的图像显示的设备有显示器（包括CRT和LCD）、打印机、绘图仪、显卡、胶片记录仪等。打印机显卡绘图仪一、图像信息处理基础知识③图像存储模块常见的图像存储的设备有磁盘、硬软盘、磁带、光盘等,还有现在用于数码相机和手机的存储卡，包括CF卡、SD卡、MMC卡、TF卡等。图像数据量庞大，除了大容量磁盘外，MO(磁光存储器)、CD、DVD等光学存储装置以及SAN、NAS等网络存储系统，为存储海量图像数据提供了极好的支持。磁带CF卡NAS/SAN网络存储设备一、图像信息处

6、理基础知识④图像通信模块：图像通信可分为近程的和远程的。近程图像通信是指在不同设备间交换图像数据，例如u盘与计算机之间交换。远程图像通信是指在长距离的图像系统间传输图像，主要是网络上传输，网络带宽问题是需要考虑的主要问题。一、图像信息处理基础知识⑤图像处理和分析模块该模块一般可用算法的形式描述，而大多数的算法可用软件实现，只有在为了提高速度和克服通用计算机限制的情况下采用特制的硬件。图像处理和分析涉及到的技术包括各种图像变换、图像增强技术、图像恢复和重建技术、图像编码技术、图像分割技术、目标表达和描述技术等。一、图像信息处理基础知识图像处理和分析模块

7、包含内容图像恢复和重建图像增强图像编码图像分割图像描述和表达图像变换将图像转换为变换域的处理。主要研究如何突出图像中所感兴趣的部分。针对图像退化原因建立模型，以滤波恢复或重建图像。主要用于减少数据量，以便存储和传输。提取图像中有意义的特征，例如边缘和区域。是图像识别和理解的必要前提。一、图像信息处理基础知识①信息量大。如果要处理30帧/秒的电视图像序列，则每秒要求500kbit～22.5Mbit数据量。因此对计算机的计算速度、存储容量等要求较高。②占用的频带宽。如电视图像的带宽约5.6MHz，而语音带宽仅为4kHz左右。③相关性大。就电视画面而言，同

8、一行中相邻两个像素或相邻两行间的像素，其相关系数可达0.9以上，而相邻两帧之间的相关性比帧内相关性一般来说还