1、图像处理与传输,第一章 导论,一、研究背景：地球数字化带来的任务，一方面要求处理对象的数字化，一方面要求处理时的直观性。因此给我们带来了许多的研究课题和研究方向。,第一章 导论,二、我们有什么可做的以及我们可以做什么其实，这个问题不是老师一个人可以回答的问题，我们可以通过以下的几个例子来进行思考和讨论。,1. 火车识别系统,系统概况：对开过来的一列货车，判别是否挂有棚车，如果有，棚车的车门是否关闭并上锁（铅封）思考：需要几个环节来构造这个系统,2. 二维条码身份证系统,系统概况：给身份证一种防伪的手段，要求伪造困难，识别可靠。还有一点就是实现方便，成本低。主要技术：二维条码的编码与解码图像压缩
2、，图像识别,3.视频跟踪系统,1）目标的跟踪要求对所判定的目标（如：汽车）可以进行快速的跟踪，要求镜头随目标的移动而跟踪移动。2）目标的锁定要求对判定的目标，在特征发生变化时，仍旧可以锁定。,4.气泡识别系统,要求对形态完全一样的目标物进行识别，并进行逐个跟踪。这是一个典型的图像检测技术的应用。技术关键：气泡的识别，气泡运动的估计与校正,5.弱可视环境下的图像增强,该项技术是为了解决对在很微弱的情况下获取的图像进行处理，获得现场的某些细节信息。,6. 大雾天气下的图像清晰化,大雾天气下的景物清晰化,7. 模糊图像的清晰化,目的是将由于运动导致的模糊，或者是散焦模糊，以及噪声干扰下的模糊进行清晰
3、化处理。,7.1 运动模糊图像的清晰化,7.2 散焦模糊图像的清晰化,货车的种类,机车,货车的种类,油罐车,货车的种类,敞车,货车的种类,平板车,货车的种类,冷藏车,货车的种类,毒品车,货车的种类,棚车,证件照片的获取,防伪认证原理,返回,图像增强效果,三、几个当今热点的研究方向,1）因特网上的图像检索 2）图像在网上的传输 3）图像的安全技术 4）图像的处理技术 5）图像的自动识别 6）图像作为检测手段的一种 7）其它视频方面的研究与需求,四、图像的概念,图像是对客观存在的物体的一种相似性的生动模仿或描述。是物体的一种不完全、不精确，但在某种意义上是适当的表示。,4.1 图像的类型,物体,图
4、像,数学 函数,不可见的物理图像,可见的图像,光图像,照片、图、画,2维条码,4.2 数字图像,数字图像是图像的数字表示，像素是其最小的单位。数字图像的描述有：1）无彩色图像2）彩色图像,五、几个相关研究领域,图像处理所涉及到的应用领域非常广泛，其中，相关性比较强的研究领域包括了数字图像处理，计算机图形学，计算机视觉等。,5.1 数字图像处理,1）将一幅图像变为另一幅经过加工的图像，是图像到图像的过程。2）将一幅图像转化为一种非图像的表示，如一个决策等。,5.2 计算机图形学,用计算机将由概念所表示的物体（不是实物）图像进行处理和显示。侧重于根据给定的物体描述模型、光照及想象中的摄像机的成像几
5、何，生成一幅图像。 包括称之为 “计算机艺术”的艺术创作。,5.3 计算机视觉,计算机视觉的目的是发展出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。,六、数字图像处理系统概要,光,光源,A/D转换单元,图像存储单元,计算机,6.1 照明方式,6.2 射像单元,CCD图像（光电）传感器,工作原理是：将光能量转换为电荷，并将转换得到的电荷进行存储。 CCD传感器分为线阵式和阵列式两种，具有代表性的产品分别有扫描仪和数码相机。,目前的图像传感器分为CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补型金属氧化物半导体）两种。赞成CCD芯片的主要论据是这种芯片比CMOS更灵敏，因此可在
6、昏暗的光线下照出较好的相片。用CCD芯片的相机照出的相片也比CMOS清楚，使用COMS芯片有时会有“噪声“问题图像上有些缺点。 但从另一方面讲，CMOS芯片的成本较低，在这里节省的费用可转化为更低的相机价格。此外，CMOS芯片比CCD芯片吸收的能量少，所以CMOS芯片的相机换一次电池可使用更长的时间。出于图像质量的考虑，目前大多数数码相机使用CCD技术。,七、数字图像处理的主要研究内容,前面我们已经简单提到了数字图像处理的几个热点的研究方向，其研究领域中所包含的研究内容，即处理对象与处理方法大致有下面几个方面。,7.1 图像的数字化,图像的数字化的目的是，如何将一幅图像表示成一组数字，既不失真
7、又便于计算机分析处理。主要包括的是图像的采样与量化。,7.2 图像的增强,图像增强的目的是，加强图像的有用信息，消弱干扰和噪声。,7.3 图像的恢复,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，散焦模糊等等。,7.4 图像的编码,图像编码的目的是，简化图像的表示，压缩表示图像的数据，以便于存储和传输。,7.5 图像的重建,所谓的图像重建是由二维图像重建三维图像。最常使用的，也是最成功使用的领域之一是医学诊断影像。,7.6 图像分割与特征提取,图像分割是指将一幅图像的区域根据分析对象进行分割。图像的特征提取包括了形状特征、纹理特征、颜色特征等等。,7.7 图像隐藏,图像隐藏
8、是将某个保密图像放在一个可公开的图像中，在传输的过程中，如果不知道该秘钥，则无法获得真正的图像。一般包括以下两个内容： 1）数字水印 2）图像的信息伪装,八、图像通信,图像通信系统框图：,八、图像通信,数字图像传输的优点： 1）可以多次中继而不致引起噪声的严重积累。 2）有利于采用压缩编码技术。 3）可采用数字通信中的抗干扰编码技术。 4）易于实现保密通信。 5）易于计算机联网，便于综合业务的应用。,作 业（共1题）,1. 看一段视频游戏，或是一段电视新闻节目，写一篇短文来叙述数字图像技术如何应用于产生特殊视觉效果。,96级学生的毕业设计,数字图像,图、画,二维条码,数学函数图像 分形（艺术）图,数学函数图像 分形（仿真）图,计算机图形学操作示意图,计算机图形学示例 具有逼真感,计算机图形学示例 虚拟光照,数字图像处理操作示意图,数字图像处理操作示意图,这是一辆敞车,这是一辆罐车,计算机视觉操作示意图,需要一块三角形的积木,图像的数字化示意图 采样,图像的数字化示意图 量化,图像增强示意图,图像恢复示意图,图像压缩编码示例,真彩图 64色图 16色图 256*256*3=196.6K 256*256*6/8+64=49.2K 混合编码=3.15K,图像重建示例,图像隐藏示例,图像分割与特征提取示例,
