數(shù)字圖象處理-第1章緒論.ppt
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數(shù)字圖像處理基礎,教師:吳正華(副教授)學位:博士郵箱:wzhzxwz@電話:13908173345在本科和碩士研究生階段所學專業(yè)為:電子儀器及測量技術在博士階段所學專業(yè)為:生物醫(yī)學工程目前的研究方向為:人工智能,教材數(shù)字圖像處理學阮秋琦電子工業(yè)出版社參考書1、DigitalImageProcessing(SecondEdition),R.C.Gonzalez,R.E.Woods2、數(shù)字圖像處理(北京交大,阮秋琦譯)3、ComputerImageProcessingandPatternRecognition,UniversityofTennessee。4、圖像處理學,W.K.Pratt。5、數(shù)字圖像處理(DigitalPictureProcessing)A.Rosenfeld,中譯本,6、DigitalImageprocessingusingMATLAB.RafaelC.Gonzalez.RichardE.Woods.StevenL.Eddins7、PatternRecognitionPrinciple,R.C.Gonzalez,J.Tou。8、圖像處理和分析(清華大學,章毓晉編著)。9、數(shù)字圖像處理(DigitalImageprocessing)(清華大學林學訚等譯),本課程的目的內容安排大致依照教材的脈絡行課,根據(jù)實際情況對某些內容做適當刪減,如第三章中的一些處理方法。(32學時)分十個章節(jié):第一章概括介紹第二章圖像及圖像系統(tǒng)的相關基礎知識及視覺系統(tǒng)第三章各種正交變換方法(重點)第四章圖像增強的各種方法,第五章圖像編碼(重點)第六章圖像復原第七章圖像重建第八章圖像分析第九章數(shù)學形態(tài)學原理第十章模式識別的理論和方法,聽覺20%人類傳遞信息視覺信息占60%其他感覺器官約20%第一幅照片(1839年)第一幅遙感照片(1909年),,第一章緒論,德國維爾茨堡大學校長兼物理研究所所長倫琴教授(1845~1923年)的第一張X光照片,一、數(shù)字圖像處理的起源數(shù)字圖像處理的歷史可追溯至二十世紀二十年代。,1921年經(jīng)編碼后用電報打印機打印的圖像,1929年通過海底電纜從倫敦到紐約傳輸?shù)囊环掌?按照1929年的技術水平,如果不壓縮,需要一個多星期,壓縮后傳輸時間減少到3個小時。,1922年兩次通過大西洋后打印的數(shù)字圖像,下圖示出了由徘徊者7號在1964年7月31日上午(東部白天時間)9點09分在光線影響月球表面前約17分鐘時攝取的第一張月球圖像。這也是美國航天器取得的第一幅月球圖像。,計算機斷層(CT)是一種處理方法,在這種處理中,一個檢測器環(huán)圍繞著一個物體(或病人),一個X射線源,帶有檢測器的同心圓繞著物體旋轉,X射線通過物體并由位于環(huán)上對面的相應的檢測器收集起來,然后用特定的重建算法重建通過物體的“切片”的圖像。,射線:0.003~0.03射線:0.03~3紫外線:3~300紅外線:0.8~300微波0.3~100,二、圖像處理科學對人類具有重要意義(1)圖像是人們從客觀世界獲取信息的重要來源(2)圖像信息處理是人類視覺延續(xù)的重要手段,(3)圖像處理技術對國計民生有重要意義,三、圖像處理技術的分類大致可分為兩類:模擬圖像處理與數(shù)字圖像處理。(1)模擬圖像處理(Analogimageprocessing)模擬處理包括:光學處理(利用透鏡)和電子處理,如:照相、遙感圖像處理、電視信號處理等,電視圖像是模擬信號處理的典型例子,它處理的是活動圖像,25幀/秒。優(yōu)點:速度快,實時,可同時并行處理。缺點:精度較差,靈活性差,非線性處理能力。,(2)數(shù)字圖像處理(DigitalImageprocessing)優(yōu)點:精度高,內容豐富,可進行復雜的非線性處理,有靈活的變通能力,一般來說只要改變軟件就可以改變處理內容。缺點:處理速度還是一個問題,分辨率及精度尚有一定限制。,四、數(shù)字圖像處理的特點(1)圖像信息量大、數(shù)據(jù)量也大(2)圖像處理技術綜合性強(3)圖像信息理論與通信理論密切相關,五、數(shù)字圖像處理的主要方法及主要內容空域法兩大類:變換域法??沼蚍?--這種方法是把圖像看作是平面中各個像素組成的集合,然后直接對這一二維函數(shù)進行相應的處理??沼蛱幚矸ㄖ饕袃纱箢悾?1)鄰域處理法:其中包括梯度運算(gradientAlgorithm)、平滑算子運算(Smoothingoperator)等(2)點處理法:如灰度處理(greyprocessing),面積、周長、體積、重心運算等等。,,變換域法:首先對圖像進行正交變換,得到變換域系數(shù)陣列,然后再施行各種處理,處理后再反變換到空間域,得到處理結果。這類處理包括:濾波、數(shù)據(jù)壓縮、特征提取等處理。,數(shù)字圖像處理的主要內容:①圖像信息的獲?、趫D像信息的存貯③圖像信息的傳送④圖像信息處理⑤圖像信息的輸出和顯示,(A)圖像獲取(1)電視攝像機(VideoCamera)特點:設備小巧、速度快、成本低、靈敏度高。缺點:灰度層次較差、非線性失真較大、有黑斑效應,在使用中需校正。,(2)飛點掃描器(flyingpointScanner)這是一種以光源做掃描的圖像獲取設備。其特點是:精度較高、圖像清晰、可透射成像亦可反射成像,但是其體積略顯龐大。,(3)掃描鼓:這是一種高精度的滾桶式的圖像攝取設備。特點:精度高、分辨率高,可以輸入也可以輸出。缺點:價錢昂貴、速度低、維護要求高。(4)掃描儀特點:精度和分辨率中等,600DPI精度的掃描儀已常見。缺點:速度較慢,非實時設備。,(5)顯微光密度計,精度較高,速度低。(6)遙感中常用的圖像獲取設備已有多種設備,如:光學攝影:攝像機、多光譜像機等。紅外攝影:紅外輻射計、紅外攝像儀、多通道紅外掃描儀。MSS:多光譜掃描儀。微波:微波輻射計,側視雷達、真實空孔徑雷達、合成孔徑雷達(SAR)。,(B)信息的存貯:(ImageinformationStorage)圖像信息的突出特點是數(shù)據(jù)量巨大。一般作檔案存貯主要采用磁帶、磁盤或光盤。(C)圖像信息的傳送:(Imageinformationtransmission)圖像信息的傳送可分為系統(tǒng)內部傳送與遠距離傳送。,(D)數(shù)字圖像處理(DigitalImageprocessing)①.幾何處理(geometricalprocessing)②.算術處理(Arithmeticprocessing)③.圖像增強(ImageEnhancement)④.圖像復原(ImageRestoration)⑤.圖像重建(ImageReconstruction)⑥.圖像編碼(ImageEncoding)⑦.圖像識別(ImageRecognition)⑧.圖像理解(ImageUnderstanding),E、圖像的輸出與顯示一種是硬拷貝,另一種是軟拷貝。(1)CRT顯示優(yōu)點:顯示質量好、亮度高、電子束尋址方式簡單、制造成本低等。缺點:體積大,(2)、液晶顯示器LCD,LCD的突出性能是極吸引人的,①體積小,重量輕②低功耗,低電壓③無軟X射線④全色顯示及相當?shù)牧炼热秉c:①視角較窄②尋址復雜③亮度較低,(3)彩色等離子顯示技術(PlasmaDisplayPanel---PDP),它的工作原理有兩個基本過程:1)氣體放電,惰性氣體受電信號的作用放電發(fā)射真空紫外線2)紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光等離子顯示技術有如下特點:①易于大面積顯示,可達到80英吋②全色顯示,顯示器可顯示256級灰度和1670萬種顏色③伏安特性非線性強,可尋址2000線以上,④可實現(xiàn)高亮度顯示⑤對比度高⑥視角在所有的平板顯示器中是最大的,可達到160度⑦色純度好,與CRT相當⑧壽命長,可達3萬小時以上⑨工作電壓低,一般小于200伏⑩易于批量生產(chǎn)其主要缺點:功耗較大,目前在以上。此外,在亮環(huán)境下對比度有待提高。其最大的弱點是價格偏高,(4)、場致發(fā)光顯示器(FieldEffectDisplay--FED)其顯著優(yōu)點是:①薄型,無需加背光源,一般比LCD還要薄②易于拼接,可做成大屏幕③可高度集成做成高清晰度顯示器④電壓低,功耗小,壽命長⑤圖像質量好⑥發(fā)光亮度起伏小,成品率高⑦不需要偏轉線圈,無X射線,抗電磁輻干擾和輻射⑧生產(chǎn)工藝簡單,F(xiàn)ED有數(shù)百個陰極,有幾個不工作沒有影響,(5)新型顯示設備---E-Paper(電子紙,數(shù)碼紙),將來會有更多的新型器件和原理制成新的顯示器,如:碳納米管制成的顯示器(日本)鐵電液晶顯示器(韓國)Sharp公司甚至做出了能卷曲的顯示器,六、數(shù)字圖像處理的應用(1)遙感:(RemoteSensing),(2)醫(yī)學應用,(3)圖像處理技術在通信中的應用(4)工業(yè)生產(chǎn)的質量控制(5)安全保章、公安等方面的應用(6)教學及科研領域中也將大量應用圖像處理技術(7)當前呼聲甚高的電子商務中,圖像處理技術也大有可為,七、數(shù)字圖像處理領域的發(fā)展動向(1)在進一步提高精度的同時著重解決處理速度問題(2)加強軟件研究、開發(fā)新的處理方法(3)加強邊緣學科的研究工作,促進圖像處理技術的發(fā)展(4)加強理論研究,逐步形成圖像處理科學自身的理論體系(5)時刻注意圖像處理領域的標準化問題,圖像處理技術未來發(fā)展大致可歸納如下四點:(1)圖像處理的發(fā)展將向著高速、高分辨率、立體化、多媒體化、智能化和標準化方向發(fā)展(2)圖像、圖形相結合朝著三維成像或多維成像的方向發(fā)展(3)硬件芯片研究(4)新理論與算法研究,- 配套講稿:
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