数字图像的相关论述

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1、第1章数字图像的相关论述1.1数字图像处理的发展1.2数字图像的相关概念1.3数字图像的处理方法1.4图像数字化技术1.5数字图像处理技术的发展方向1.6图像的统计特征1.7MATLAB简介1.8图像读取与显示1.9MATLAB图像处理应用示例数字图像处理（DigitalImageProcessing）是指用计算机对数字图像进行的处理，数字图像处理主要有两个目的：其一，为了便于分析而对图像信息进行改进；其二，为使计算机自动理解而对图像数据进行存储、传输及显示。1.1数字图像处理的发展数字图像处理

2、发展历史并不长，起源于20世纪20年代。第一台可以执行有意义的图像处理任务的大型计算机出现在20世纪60年代早期。进行空间应用的同时，数字图像处理技术在20世纪60年代末70年代初开始用于医学图像、地球遥感监测和天文学等领域。其后，军事、气象、医学等学科的发展也推动了图像处理技术迅速发展。1.2数字图像的相关概念1.2.1图像及其类型1.2.2图像与数字图像1.2.3其他相关概念1.2.4数字图像的获取1.2.5用矩阵表示数字图像1.2.1图像及其类型图像是物体在平面坐标上的直观再现。图片（pi

3、cture）和图形（graphics）是与图像密切相关的两个概念。图片为“经过合适的光照条件形成一个可见的物体分布”。可见图像（visibleimage）是指视觉系统可以直接看见的图像。（1）可见图像图1-1图像的基本类型物理图像（physicalimage）所反映的是物体的电磁波辐射能。（3）数学图像数学图像（mathematicalimage）指由连续函数或离散函数生成的抽象图像。（2）物理图像1.2.2图像与数字图像一幅图像可以看作是物体辐射能量的空间分布，这个分布是空间坐标、时间和波长的

4、函数，即一幅二维静态单色平面图像可以用如下二维强度函数（也称为亮度函数）表示，即数字图像处理可以定义为对一个物体的数字表示施加一系列的操作，以得到所期望的结果。其过程表现为一幅图像变为另一幅经过修改或改进的图像，是一个由图像到图像的过程。而数字图像分析则是指将一幅图像转化为一种非图像的表示。1.2.3其他相关概念计算机图形学（computergraphic）涉及用计算机将由概念或数学描述所表示的物体（而不是实物）图像进行处理和显示的过程。计算机视觉（computervision）的目的是开发能够

5、理解自然景物的系统。对数字图像的运算可分为几类：第一类是全局运算，第二类是点运算，第三类是局部运算。（1）噪声（noise）。噪声一般是指加性的或乘性的非图像本源信息，即图像的污染信息。（2）对比度（contrast）。对比度是指一幅图像中灰度反差的大小。（3）采样密度（samplingdensity）。采样密度是指在图像上单位长度包含的采样点数。采样密度的倒数即像素间距（pixelspacing）。（4）放大率（magnification）。放大率是指图像中物体与其所对应的景物中物体的大小比例

6、关系。（5）数字化（digitizing）。数字化是将一幅图像从其原来的形式转换为数字形式的处理过程。数字化过程包括扫描、采样和量化3个步骤。（1）扫描（scanning）。扫描是按照一定的先后顺序对一幅图像进行遍历的过程。（2）采样（sampling）。采样是指遍历过程中，在图像的每个像素位置上测量其灰度值，即亮度值。（3）量化（quantization）。量化是将采样得到的灰度值通过模数转换等器件转换为离散的整数值。1.2.4数字图像的获取数字图像一般可以通过以下3种途径获取。（1）将传统的

7、可见图像经过数字化处理转换为数字图像。（2）应用各种光电转换设备直接得到数字图像。（3）直接由二维离散数字函数生成数字图像。1.2.5用矩阵表示数字图像数字图像在计算机中采用二维矩阵表示和存储。图1-2数字图像的矩阵表示1.3数字图像的处理方法1.3.1空域处理法1.3.2变换域处理法数字图像处理方法大致可分为两大类，即空域处理方法和变换域处理方法。1.3.1空域处理法空域处理方法是指在空间域直接对数字图像进行处理。空域处理法主要有以下两大类。邻域处理法是对图像像素的某一邻域进行处理的方法。1．

8、邻域处理法点处理法是指对图像像素逐一处理的方法。2．点处理法1.3.2变换域处理法数字图像处理的变换域处理方法首先是通过傅立叶变换、离散余弦变换、沃尔什变换或是比较新的小波变换等变换算法，将图像从空间域变换到相应的变换域，得到变换域系数阵列，然后在变换域中对图像进行处理，处理完成后再将图像从变换域反变换到空间域，得到处理结果。1.4图像数字化技术1.4.1图像的数学模型1.4.2图像的采样1.4.3图像的量化1.4.1图像的数学模型矩阵的元素称为数字图像的像素或像元。上述过程可表示如下。代表经过