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1、第一章 数字图像处理概论第1 页，本讲稿共47 页主要内容o 1.1 数字图像处理的概念o 1.2 目的和主要内容o 1.3 数字图像处理系统的组成o 1.4 相关学科与领域o 1.5 发展和应用o 1.6 最新动向是什么？有什么？什么用？第2 页，本讲稿共47 页1.1 数字图像处理的概念o 图像n 图像是对客观存在对象的一种相似性的、生动性的描述或写真；o 图像的类型n 人眼视觉特点o 可见图像、不可见图像n 波段o 单波段、多波段、超波段第3 页，本讲稿共47 页o 图像的类型n 图像空间坐标和明暗的连续性o 模拟图像n 空间坐标和明暗程度都是连续变化的、计算机无法直接处理的图像o 数字
2、图像n 空间坐标和灰度均不连续的、用离散的数字（一般整数）表示的图像（计算机能处理）第4 页，本讲稿共47 页o 数字图像n 是图像的数字表示，像素是其最小的单位。第5 页，本讲稿共47 页o 数字图像n 在计算机中，图像被分割成像素，各像素的灰度值用整数表示；n 一幅MN 个像素的数字图像，其像素灰度值可以用M 行、N列的矩阵G表示；第6 页，本讲稿共47 页数字图像处理o 图像处理n 对图像进行一系列的操作以达到预期目的的技术称为图像处理。n 模拟图像处理n 数字图像处理（Digital Image Processing）o 利用计算机对数字图像进行系列操作，从而获得某种预期的结果的技术（
3、计算机图像处理）第7 页，本讲稿共47 页o 数字图像处理的特点n（1）处理精度高，再现性好。n（2）易于控制处理效果。n（3）处理的多样性。n（4）图像数据量庞大。n（5）处理费时。n（6）图像处理技术综合性强。第8 页，本讲稿共47 页1.2 数字图像处理的目的和主要研究内容o 目的n 提高图像的视感质量，以达到赏心悦目的目的o 去除图像中的噪声；o 改变图像的亮度、颜色；o 增强图像中的某些成份、抑制某些成份；o 对图像进行几何变换等，达到艺术效果；n 提取图像中所包含的某些特征或特殊信息o 模式识别、计算机视觉的预处理n 对图像数据进行变换、编码和压缩，以便于图像的存储和传输第9 页，
4、本讲稿共47 页1.2 主要研究内容o（1）图像的数字化n 如何将一幅光学图像表示成一组数字，既不失真又便于计算机分析处理n 主要包括的是图像的采样与量化第10 页，本讲稿共47 页o（2*）图像的增强n 加强图像的有用信息，消弱干扰和噪声第1 1 页，本讲稿共47 页o（3）图像的恢复n 把退化、模糊了的图像复原。模糊的原因有许多种，最常见的有运动模糊，散焦模糊等第12 页，本讲稿共47 页o（4*）图像的编码n 简化图像的表示，压缩表示图像的数据，以便于存储和传输。o（5）图像的重建n 由二维图像重建三维图像（如CT）o（6）图像的分析n 对图像中的不同对象进行分割、分类、识别和描述、解释
5、。第13 页，本讲稿共47 页o（7）图像分割与特征提取n 图像分割是指将一幅图像的区域根据分析对象进行分割。n 图像的特征提取包括了形状特征、纹理特征、颜色特征等。第14 页，本讲稿共47 页o（8）图像隐藏n 是指媒体信息的相互隐藏。n 数字水印n 图像的信息伪装第15 页，本讲稿共47 页o（9）图像通信图像信息源信源编码信道编码调制器 信道解调器信道解码信源解码显示 器噪声第16 页，本讲稿共47 页1.3 数字图像处理系统的组成对象物光光源摄像单元A/D 转换单元图像存储单元计算机o 数字图像处理系统概要第17 页，本讲稿共47 页o 数字图像处理系统构成示意图第18 页，本讲稿共4
6、7 页o 输入及数字化设备n 电荷耦合器件CCD o 电视摄像机、扫描仪、数码照相机n 遥感图像获取设备o 光学摄影设备o 红外摄影设备o 微波设备n 图像输入卡（采集卡）o 图像存储器单元、显示查找表（LUT）单元、CCD 摄像头接口(A/D)、监视器接口(D/A)和PC 机总线接口单元第19 页，本讲稿共47 页o 输出与显示设备n 显示器n 绘图仪n 激光打印机n 喷墨打印机n 图象拷贝机o 图像处理软件n VC 开发第20 页，本讲稿共47 页1.4 图像工程与相关学科o 图像工程的三个层次第21 页，本讲稿共47 页o 图像处理n 从图像到图像o 图像分析n 从图像到数据o 图像理解
7、n 从图像到解释第22 页，本讲稿共47 页本课程的任务和目标：重点为图像处理，并学习图像分析的基本理论和方法。第23 页，本讲稿共47 页o 图像工程与相关学科的关系第24 页，本讲稿共47 页1.5 数字图象处理的发展概况和应用o 发展概况：n（1）二十世纪二十年代：图象远距离传输。n（2）二十世纪五十年代：数字计算机发展到一定水平，数字图象处理引起巨大关注。n（3）1964 年：美国喷气推进实验室用计算机对“徘徊者二号”太空船发回的大批月球照片进行处理。数字图象处理应用从空间研究计划扩展到生物医学，工业生产，军事侦察等领域第25 页，本讲稿共47 页图象处理最先应用于空间探索第26 页，
8、本讲稿共47 页o（4）二十世纪六十年代末：数字图象处理较完整的理论体系已形成，成为一门新兴的学科。o（5）二十世纪六十年代至八十年代：随着离散数学理论的创立和完善，数字图象处理理论和方法进一步完善，应用范围更加广泛。o（6）二十世纪八十年代以来：数字图象处理向更高级的方向发展：实时性，智能化，普及化，网络化，低成本。第27 页，本讲稿共47 页o 应用领域：n 通信：图象传输，电视电话等。n 宇宙探测：星体图片处理。n 遥感：地形、地质、矿藏探查，森林、水利、海洋、农业等资源调查，自然灾害预测，环境污染的监测，气象云图。n 生物医学：CT，X 射线成象，B 超，红外图象，显微图象。第28 页
9、，本讲稿共47 页n 工业生产：产品质量检测，生产过程控制，CAD，CAM。n 军事：军事目标侦察，制导系统，警戒系统，自动火器控制，反伪装等。n 公安：现场照片，指纹，手迹，印章，人像等处理和鉴别。n 档案：过期的文字、图片档案的修复和处理。n 机器人视觉n 娱乐：电影特技，动画，广告，MTV 等。第29 页，本讲稿共47 页空间探索第30 页，本讲稿共47 页地球资源勘探第31 页，本讲稿共47 页遥感图片第32 页，本讲稿共47 页气象预报第33 页，本讲稿共47 页气象云图气象预报第34 页，本讲稿共47 页计算机合成图像 第35 页，本讲稿共47 页计算机合成图像 第36 页，本讲稿
10、共47 页广告设计第37 页，本讲稿共47 页动画 第38 页，本讲稿共47 页网页设计第39 页，本讲稿共47 页W allpaper第40 页，本讲稿共47 页娱乐第41 页，本讲稿共47 页军事应用目标跟踪第42 页，本讲稿共47 页军事应用隐形飞机、定位轰炸第43 页，本讲稿共47 页军事应用第44 页，本讲稿共47 页军事应用第45 页，本讲稿共47 页1.6 数字图像处理的发展动向o 提高精度，提高处理速度o 加强软件研究，开发新方法o 加强边缘学科的研究工作o 加强理论研究o 图像处理领域的标准化问题第46 页，本讲稿共47 页参考文献o Kenneth R.Castleman,Digital Image Processing，清华大学出版社，1998。o“MATLAB 6.X 图像处理”（孙兆林，清华大学出版社，2002）。（实验教材）o R.C.冈萨雷斯等，数字图像处理，电子工业出版社，2003。o 章毓晋，图象处理和分析，清华大学出版社，1999。o 容观澳，计算机图象处理，清华大学出版社，2000。o 荆仁杰等，计算机图象处理，浙江大学出版社，1990。o 余松煜，周源华，吴时光，数字图象处理，电子工业出版社。o 周新伦，柳健，刘华志，数字图象处理，国防工业出版社，1986。第47 页，本讲稿共47 页