lecture 1 - 数字图像处理基础课件

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1、医学图像处理MedicalImageProcessing上海理工大学&飞利浦合作课程1Lecture1.数字图像处理基础TheFundamentalsofDigitalImageProcessing2要深入学习医学图像处理技术，就必须理解和掌握数字图像处理的的一些基本概念和术语。例如数字图像的获取、图像矩阵的表达、图像中的像素、灰度值的意义、图像的数据表达格式、图像的格式、图像直方图等。3本章的主要内容图像的数字化数字图像的数值描述数字图像的类型图像文件格式数字图像的灰度直方图图像像素间的基本关系41.1图像的数字化图像的分类根据其形式或产生方法可将图像分成模拟图像和数字图像。图像

2、是用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的，是对客观存在的物体的一种相似性的生动模仿与描述。5模拟图像在水平与垂直方向上的像素点位置的变化以及每个像素点位置上的灰度变化都是连续的，因此有时又将模拟图像称之为连续图像(continuousimage)。数字图像是指把模拟图像分解成被称作像素的若干小离散点，并将各像素的颜色值用量化的离散值，即整数值来表示的图像。像素是组成数字图像的基本元素，是按某种规律（如模拟/数字转换）获得一系列二进制数码（0和1）来表示图像中的每个点的信息，即数字图像是将模拟图像经过数字化（或离散化）过程转变而成的。因此，又将数字图像称为离散图像（dis

3、creteimage)。模拟图像和数字图像(analogimage&digitalimage)61、whatisacontinuousimage?Acontinuousimagedefinedinthe"realworld"isconsideredtobeafunctionoftworealvariables,forexample,f(x,y)withfastheamplitude(e.g.brightness)oftheimageattherealcoordinateposition(x,y).Filmimage,photo,etc.2、DigitalImageDefinitio

4、nsAdigitalimagef[m,n]describedina2Ddiscretespaceisderivedfromananalogimagef(x,y)ina2Dcontinuousspacethroughasamplingprocessthatisfrequentlyreferredtoasdigitization.7由于目前的计算机所能处理的信息必须是数字信号，而我们得到的照片、图纸或景物等原始信息都是连续的模拟信号，所以数字图像处理的第一个环节就是将连续图像信息转化为数字形式。模拟图像及对应的数字图像8数字图像：空间量化(采样)+幅值量化(量化)9左图显示了投影到一阵

5、列传感器平面上的连续图像。右图显示了取样和量化后的图像。很明显,数字图像的质量很大程度上取决于取样和量化中所用的取样数和灰度级。10图像数字化：将模拟图像经过数字化之后，得到用数字表示的图像。图像的数字化包括采样和量化两个过程111.1.1采样采样：指将空域上或时域上连续的图像(模拟图像)变换成离散采样点(像素)集合的一种操作。即：空间坐标的离散化。图像采样是通过先在垂直方向上采样，然后将得到的结果再沿水平方向采样两个步骤来完成的操作。经过采样之后得到的二维离散信号的最小单位就称为像素。一般情况下，水平方向的采样间隔与垂直方向的采样间隔相同。12图像采样(栅格化)13图像采样14在

6、进行采样时，采样点间隔的选取是一个非常重要的问题，它决定了采样后图像的质量，即忠实于原图像的程度。采样间隔的大小选取要依据原图像中包含的细微浓淡变化来决定。一般，图像中细节越多，采样间隔应越小。对一幅图像采样后，若每行(即横向)像素为M个，每列(即纵向)像素为N个，则图像大小为M×N个像素。例如，一幅640×480的图像，就表示这幅连续图像在长、宽方向上分别分成640个和480个像素。显然，想要得到更加清晰的图像质量，就要提高图像的采样像素点数，也就是要使用更多的像素点来表示该图像，但相对需要付出更大的存储空间的代价。15量化：把采样后所得的各像素的灰度值从模拟量到离散量的转换称为

7、图像灰度的量化。即：灰度的离散化。1.1.2量化将连续图像的像素值分布落在[Zi，Zi+1]范围内的点的取值量化为qi+1，称之为灰度值或灰阶(GrayLevel)。把真实值Z与量化值qi+1之差称为量化误差，把表示对应于各个像素的亮暗程度称为灰度等级或灰度标度。1617图像的量化等级反映了采样的质量。例如，图像中的每个像素都用8位二进制数表示，有28=256个量级；若采用16位二进制数表示，则有216=65536个量级；若采用24位二进制数表示，则有224=1667