1、天津工业大学物理系,第一节 数字图像处理概述,数字图像处理,什么是数字图像 数字图像处理的目的 数字图像处理系统 数字图像处理术语 数字图像处理的主要研究内容 数字图像处理的应用 Matlab图像处理基础,什么是数字图像,数字图像,Lena,天津火车站,物理图像信号,数字图像信号,计算机处理过程,如何用一个数字阵列表示一个物理图像？,位置 灰度,灰度图像(128x128)及其对应的数值矩阵 （仅列出一部分）,1.灰度图像阵列表示法,2.二值图像阵列表示,3.彩色图像阵列表示,彩色图像：可以用红、绿、蓝三分量表达一个像素，全部像素点组成一个矩阵来表示数字图像。,通常，红绿蓝三分量的每个数值也是在
2、0到255之间，0表示相应的基色在该像素中没有，而255则代表相应的基色在该像素中取得最大值，这种情况下每个像素可用三个字节来表示。,彩色图像(128x128)及其对应的数值矩阵（仅列出一部分）,数字图像处理的目的,以人为最终的信息接收者，其主要目的是改善图像的质量。,以人和机器为目标，其主要目的是图像理解。,图像输入,图像预处理,图像描述,图像解释,图像分析理解,数字图像处理的系统,数字图像处理系统由图像数字化设备、图像处理计算机和图像输出设备组成。,图像数字化设备：扫描仪、数码相机、摄象机与图像采集卡等 图像处理计算机：计算机、工作站等（通常将存储设备也包括在内） 图像输出设备：打印机、绘
3、图仪等,数字图像处理的术语,数字图像处理：是指将一幅图像转变为另一幅经过修改的图像，是一个由图像到图像的过程。 计算机图形学：用计算机将由概念或数学描述所表示的物体图像（非实物）进行处理和显示的过程。如机械图、建筑图等，通过建筑图统计水泥、钢筋用量等。 计算机视觉：用计算机技术开发能够理解自然景物的系统。在机器人领域中，计算机视觉为机器人提供眼睛的功能，如机器人足球等。,扫描,采样,量化,对比度：一幅图像中灰度反差的大小。 灰度分辨率：图像中包含的灰度级数。 采样密度：在图像上单位长度包含的采样点数。,数字化：将一幅图像从原来的形式转换为数字形式的处理过程。 “非破坏性的” 数字化的逆过程：显
4、示 扫描：对一幅图像内给定位置的寻址。被寻址的最小单元：像素 采样：在一幅图像的每个像素位置上测量灰度值。 量化：将测量的灰度值用一个整数表示。,全局运算：对整幅图像进行相同的处理。 点运算：输出图像每个像素的灰度值只依赖于对应输入图像像素的灰度值。 局部运算：输出图像每个像素的灰度值依赖于对应输入图像该像素邻域的灰度值。 代数运算 逻辑运算 集合运算 ,运算,数字图像处理的主要研究内容,图像编码压缩： 图像增强： 图像复原：图像分割： 图像分类： 图像重建： ,改善图像视感质量,突出感兴趣的部分,恢复图像本来面貌,追究图像降质原因,针对每种退化建立合理模型,按灰度或集合特性分割成区域,模式识
5、别、机器视觉,分割，特征提取，分类,输入某种数据，经过处理后得到图像,保证图像质量的前提下压缩数据,便于储存和传输,输入图像，经过处理后得到结果也是图像,探索者月球图像 勇气号火星图像 农作物产量计算 农作物病情防治 山林防火等,Terrain Model of Mars Mojave Crater,http:/www.jpl.nasa.gov,数字图像处理的应用,遥感,银行防盗，人脸识别等,视频监视,公路路面破损图像识别,网 裂,龟 裂,工业检测与测量,Chinese_embassy,193间谍卫星和标准导弹,军事侦察、高精度制导,CT技术，癌细胞识别等,医疗诊断,通讯,可视电话、视频点播等
6、,影视业、娱乐业、公共服务,Matlab图像处理基础,Matlab桌面操作环境,历史命令窗口,Matlab的工具箱,功能型工具箱：主要用来扩充Matlab的符号计算功能、图形建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互功能。 临域型工具箱：专业性很强，是针对某个专业常用算法做成的函数包，如控制系统工具箱、信号处理工具箱、金融工具箱等等。,图像处理工具箱,线性滤波及滤波器设计 图像分析，包括像素、区域和统计特征等 图像增强和噪声去除 交互的控制点选择GUI 空间变换、图像配准 图像变换 相邻区和块的处理 多维图像处理 色彩空间的转换、色图操作、图像类型转换,图像获取工具箱,现场视频和图像信号的获
7、取 支持标准模拟、数字图像采集设备 支持Windows兼容的视频采集设备 现场视频信号预览 支持多种图像制式 允许同步采集和处理,允许直接在Matlab环境下通过工业标准硬件设备获取图像和视频信号。通过该工具箱，可以将Matlab环境同图像采集设备连接起来，预览图像，采集数据，完成图像处理。,大量的信号和线性系统模型 数字及模拟滤波器设计、分析和实现 统计信号处理 多速率信号处理 面向对象的数字滤波器和窗口对象 集成图形界面用于滤波器设计、分析、谱分析及信号的可视化测量 ,信号处理工具箱,小波工具箱,Matlab图像处理基础,读取图像, imread(filename), f=imread(f
8、ilename); size(f)ans=1024 1024,函数whos可以显示出一个数组的附加信息, whos f,数据类型,显示图像, imshow(f,G),图像数组,灰度级数,若G省略，默认灰度级数为256,例如：, imshow(f,low high),所有小于或等于low的值都显示为黑色 所有大于或等于high的值都显示为白色 介于low和high之间的值将以默认的级数显示为中等亮度值,处理动态范围较小的图像, imshow(f, ),保存图像, imwrite(f,filename),Matlab图像文件格式,JPEG (Joint Photographic Experts G
9、roup)一种称为联合图像专家组的图像压缩格式 TIFF (Tagged Image File Format)文件内容包括：文件头、参数指针表与参数域、参数数据表和图像数据 BMP (Window Bitmap)文件内容包括：文件头、位图信息数据块和图像数据 PCX (Window Paintbar)可处理1、4、8、16、24位等图像数据。 HDF (Hierarchical Data Format)有8位、24位光栅图像数据集。 XWD (X Window Dump),Matlab基本图像类型,灰度图像 索引图像 二值图像 RGB图像,Matlab数据类,数值数据,数字图像的像素和灰度概念 数字图像处理系统的基本结构 数字图像处理、计算机图像学、计算机视觉等异同。 扫描、采样、量化、灰度分辨率、对比度等概念。 了解典型数字图像处理的应用。 Matlab图像处理基础，包括matlab的操作环境，工具箱，以及图像的读取、显示和保存。 Matlab图像文件格式、图像类型及数据类型。,小结,
