第一章数字图像处理基础课件.ppt
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- 第一章 数字图像 处理 基础 课件
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1、教材教材v 教材教材Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods. Digital Image Processing (Second Edition),Prentice Hall,2003.Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods 著,著,阮秋琦、阮宇智等译阮秋琦、阮宇智等译. 数字图像处理数字图像处理(第二版),电子工业出版社,(第二版),电子工业出版社,2003年。年。参考书参考书v 参考书参考书Rafael C. Gonzalez, 等等 著,阮秋琦,等译著,阮秋琦,等译. 数字图像数字图像处理(处理(Matlab版版),电子工
2、业出版社,),电子工业出版社,2005年。年。Kenneth R. Castleman著,朱志刚、林学訚、石定机著,朱志刚、林学訚、石定机等译等译. 数字图像处理,电子工业出版社,数字图像处理,电子工业出版社,2002年。年。章毓晋章毓晋. 图象工程上册图象工程上册图象处理和分析,清华大学出图象处理和分析,清华大学出版社,版社,2003年。年。阮秋琦阮秋琦. 数字图像处理学,电子工业出版社,数字图像处理学,电子工业出版社,2004年。年。上课主要内容上课主要内容v1.数字图像处理基础数字图像处理基础v2.空间域图像增强空间域图像增强v3.彩色图像处理彩色图像处理v4.傅立叶变换基础傅立叶变换基
3、础v5.频率域图像增强频率域图像增强v6.图像复原图像复原v7.图像分割图像分割v8.图像压缩图像压缩v9.特征表示与描述特征表示与描述v10. 对象识别与解释对象识别与解释课程目的与要求课程目的与要求v掌握数字图像处理的基本概念、原理和方法掌握数字图像处理的基本概念、原理和方法v初步运用所学知识解决实际问题初步运用所学知识解决实际问题v为图像处理及相关领域的研究打下基础为图像处理及相关领域的研究打下基础 图像处理图像处理 计算机视觉计算机视觉 基于内容的图像、视频检索基于内容的图像、视频检索 人脸识别、指纹识别、掌纹识别、虹膜识别人脸识别、指纹识别、掌纹识别、虹膜识别 图像分类、图像和视频的
4、语义概念检测、图像分类、图像和视频的语义概念检测、成绩成绩v出勤出勤+作业作业30%,v考试成绩考试成绩70%v考试闭卷完成(基本概念、原理和算法)考试闭卷完成(基本概念、原理和算法)第一章第一章 数字图像处理基础数字图像处理基础 兰州理工大学电信学院兰州理工大学电信学院数字图像处理基础数字图像处理基础v概述概述 概念:图像、数字图像、像素概念:图像、数字图像、像素 数字图像处理的应用领域数字图像处理的应用领域 数字图像处理系统的部件数字图像处理系统的部件v基础知识基础知识 图像的采样和量化图像的采样和量化 数字图像的表示数字图像的表示 数字图像的质量数字图像的质量 像素间的一些基本关系像素间
5、的一些基本关系什么是图像?什么是图像?v定义为二维函数定义为二维函数f(x,y),其中,其中,x,y是空间坐标,是空间坐标, f(x,y)是点(是点(x,y)的幅值)的幅值v灰度图像是一个二维灰度(或亮度)函数灰度图像是一个二维灰度(或亮度)函数f(x,y)v彩色图像由三个(如彩色图像由三个(如RGB)二维灰度(或亮度)二维灰度(或亮度) 函数函数f(x,y)组成组成y yxx什么是数字图像?什么是数字图像? v像素组成的二维排列,可以用矩阵表示像素组成的二维排列,可以用矩阵表示v对于单色(灰度)图像而言,每个像素的亮度用对于单色(灰度)图像而言,每个像素的亮度用一个数值来表示,通常数值范围在
6、一个数值来表示,通常数值范围在0 0到到255255之间,之间,0 0表示黑、表示黑、255255表示白,其它值表示处于黑白之间的表示白,其它值表示处于黑白之间的灰度灰度 v彩色图像可以用红、绿、蓝三元组的二维矩阵来彩色图像可以用红、绿、蓝三元组的二维矩阵来表示。通常,三元组的每个数值也是在表示。通常,三元组的每个数值也是在0 0到到255255之之间,间,0 0表示相应的基色在该像素中没有,而表示相应的基色在该像素中没有,而255255则则代表相应的基色在该像素中取得最大值代表相应的基色在该像素中取得最大值(a a)原图像)原图像 (b b)图)图(a)(a)的的R R分量分量 (c c)图
7、)图(a)(a)的的G G分量分量 (d d)图)图(a)(a)的的B B分量分量RGB彩色图像及其各分量图像彩色图像及其各分量图像 数字图像的像素表示数字图像的像素表示v什么是像素?什么是像素? 数字图像由二维的元素组成,每一个元素具有数字图像由二维的元素组成,每一个元素具有一个特定的位置(一个特定的位置(x,y)和幅值)和幅值f(x,y),这些元素就,这些元素就称为像素称为像素yxxy数字图像的像素表示数字图像的像素表示xy(0,0)yx(1,1)普通图像坐标系普通图像坐标系Matlab图像坐标系图像坐标系f (x,y)f (x,y)数字图像的像素表示数字图像的像素表示Lena图像图像Ma
8、tlab中坐标及灰度值中坐标及灰度值数字图像处理的概念数字图像处理的概念v数字图像处理数字图像处理(Digital Image Processing) 是通过计算机对数字图像进行去除噪声、增强、是通过计算机对数字图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。 数字图像处理的应用领域数字图像处理的应用领域v传统领域传统领域 医学、空间应用、地理学、生物学、军事医学、空间应用、地理学、生物学、军事 v最新领域最新领域 数码相机数码相机(DC)、数码摄像机、数码摄像机(DV) 指纹识别、人脸识别指纹识别、人脸识别 互联网、视频、多媒体互联网、
9、视频、多媒体 基于内容的图像检索、视频检索、多媒体检索基于内容的图像检索、视频检索、多媒体检索 游戏、电影特技、虚拟现实、电子商务等游戏、电影特技、虚拟现实、电子商务等 数字图像处理的应用领域无处不在数字图像处理的应用领域无处不在 例例1:图像增强:图像增强直方图均衡化直方图均衡化例例2:人脸识别:人脸识别例例3:图像复原:图像复原例例4:医学图像处理:医学图像处理锐化锐化例例5:影视图像处理影视图像处理由黑白图像转换的伪彩色图像由黑白图像转换的伪彩色图像例例6:视频字幕识别:视频字幕识别图像处理系统的基本组成结构图像处理系统的基本组成结构图图像像数数字字化化设设备备图像处理系统的基本组成结构
10、图像处理系统的基本组成结构v主要由三大部分组成主要由三大部分组成 图像数字化设备图像数字化设备:包括数码相机、数码摄像:包括数码相机、数码摄像机、带照相和机、带照相和/ /或摄像功能的手机等或摄像功能的手机等 图像处理设备图像处理设备:包括计算机和存储系统:包括计算机和存储系统 图像输出设备图像输出设备:包括打印机,也可以输出到:包括打印机,也可以输出到InternetInternet上的其它设备上的其它设备数字图像输入输出设备数字图像输入输出设备数字图像处理基础数字图像处理基础v图像的采样和量化图像的采样和量化v数字图像的表示数字图像的表示v数字图像的质量数字图像的质量v像素间的一些基本关系
11、像素间的一些基本关系 图像的采样和量化图像的采样和量化v大多数传感器的输出是连续电压波形大多数传感器的输出是连续电压波形v为了产生一幅数字图像,需要把连续的感知数据为了产生一幅数字图像,需要把连续的感知数据转化为数字形式转化为数字形式v这包括两种处理:采样和量化这包括两种处理:采样和量化 采样:图像空间坐标的数字化采样:图像空间坐标的数字化 量化:图像幅值(灰度值)的数字化量化:图像幅值(灰度值)的数字化图像采样图像采样 v图像空间坐标图像空间坐标(x,y)的数字化被称为图像采样的数字化被称为图像采样v确定水平和垂直方向上的像素个数确定水平和垂直方向上的像素个数N、M图像的量化图像的量化v图像
12、幅值的数字化被称为图像的量化,如量化图像幅值的数字化被称为图像的量化,如量化到到256256个灰度级个灰度级rk图像的采样与数字图像的质量图像的采样与数字图像的质量图像的采样与数字图像的质量图像的采样与数字图像的质量图像的采样与数字图像的质量图像的采样与数字图像的质量 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 采样数变化对图像视觉效果的影响示例采样数变化对图像视觉效果的影响示例 (a) (b) (c)(d) (e) (f) 空间分辨率变化对图像视觉效果的影响示例空间分辨率变化对图像视觉效果的影响示例 图像的采样与数字图像的质量图像的采样与数字图像的质量图像的采样与数字图像的质量图像的采样
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