课程内容及考试介绍课件.ppt
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1、课程内容及考试介绍课程内容及考试介绍 讲解内容:讲解内容:课堂讲授:第一章第七章(不包括第六章);课堂讲授:第一章第七章(不包括第六章);通信实验室:三次实验课,编制通信实验室:三次实验课,编制MATLABMATLAB程序,写实验程序,写实验报告。报告。考试(开卷考试)考试(开卷考试)三次实验课情况以及实验报告(占总成绩的三次实验课情况以及实验报告(占总成绩的2020););平时成绩(占总成绩的平时成绩(占总成绩的1010),主要是课堂抽查和课),主要是课堂抽查和课堂作业;堂作业;期末考试,时间期末考试,时间1111月月2 2日日1313:50501515:2525(第九周的星(第九周的星期五
2、,上课时间)(占总成绩的期五,上课时间)(占总成绩的7070););点名点名3 3次未到者总成绩按次未到者总成绩按0 0分记。分记。1谢谢观赏2019-6-17数字图像处理数字图像处理第一讲第一讲 绪论绪论2谢谢观赏2019-6-17引言引言 数字图像处理,一个通俗的定义是,用计算机对数字图像处理,一个通俗的定义是,用计算机对图像进行处理就是数字图像处理。图像进行处理就是数字图像处理。图像是另一个事物的一种表示。它包含了有关其所表图像是另一个事物的一种表示。它包含了有关其所表示事物的描述信息,但通常它所包含的信息比原物体示事物的描述信息,但通常它所包含的信息比原物体的要少。的要少。数字一词是指
3、对图像采用数字方法或离散单元进行计数字一词是指对图像采用数字方法或离散单元进行计算。数字图像即为一个物体的数字描述。算。数字图像即为一个物体的数字描述。处理是对图像进行的,为达成某个期望的目标进行的处理是对图像进行的,为达成某个期望的目标进行的一系列的操作或者过程(一系列的操作或者过程(processprocess)。)。数字图像处理的定义:对一个物体的数字表示施数字图像处理的定义:对一个物体的数字表示施加一系列的操作,以达到所期望的结果。加一系列的操作,以达到所期望的结果。3谢谢观赏2019-6-171.1 1.1 数字图像处理及发展简史数字图像处理及发展简史1.1.1 1.1.1 数字图像
4、与像素数字图像与像素 模拟图像无法用计算机进行处理、传输和存储。一幅图像在模拟图像无法用计算机进行处理、传输和存储。一幅图像在用计算机处理之前先要转化成数字形式。用计算机处理之前先要转化成数字形式。在数字图像领域,一幅图像用数字阵列来表示。图像被划分在数字图像领域,一幅图像用数字阵列来表示。图像被划分为称作图像元素(为称作图像元素(picture elementpicture element)的小区域,图像元素)的小区域,图像元素简称像素(简称像素(pixelpixel)。)。在每个像素位置,图像的亮度被采样和量化,从而得到图像在每个像素位置,图像的亮度被采样和量化,从而得到图像对应点上表示其
5、明暗程度的一个整数值。这时,图像转化为对应点上表示其明暗程度的一个整数值。这时,图像转化为一个整数矩阵。一个整数矩阵。每个像素有两个性质:位置和灰度。位置由采样点的坐标决每个像素有两个性质:位置和灰度。位置由采样点的坐标决定,又成为行和列。表示该位置上的明暗程度的整数称为灰定,又成为行和列。表示该位置上的明暗程度的整数称为灰度。度。4谢谢观赏2019-6-17 I=imread(C:MATLAB701toolboximagesimdemoscell.tif);figure,imshow(I);5谢谢观赏2019-6-176谢谢观赏2019-6-177谢谢观赏2019-6-178谢谢观赏2019
6、-6-179谢谢观赏2019-6-17 模拟图像的数字化包括取样和量化两个主要步骤:模拟图像的数字化包括取样和量化两个主要步骤:取样:空间坐标的离散化(均匀采样、非均匀采取样:空间坐标的离散化(均匀采样、非均匀采样);样);量化:幅度值的离散化(均匀量化、非均匀量量化:幅度值的离散化(均匀量化、非均匀量化化)。10谢谢观赏2019-6-171.1.2 1.1.2 图像处理的发展简史图像处理的发展简史离散数学的创立和完善,为数字图像处理奠定了理离散数学的创立和完善,为数字图像处理奠定了理论基础。论基础。数字计算机的出现,使图像的获取、处理、传输和数字计算机的出现,使图像的获取、处理、传输和存储的
7、方式发生了巨大的变化。存储的方式发生了巨大的变化。计算机图像处理是当代图像处理的主流。现在的计算机图像处理是当代图像处理的主流。现在的“图像处理图像处理”,一般均指,一般均指“数字图像处理数字图像处理”。早期的图像处理的目的是提高图像的质量以改善人早期的图像处理的目的是提高图像的质量以改善人的视觉效果为目的。常用的方法有图像增强、复原、的视觉效果为目的。常用的方法有图像增强、复原、编码与压缩等。编码与压缩等。11谢谢观赏2019-6-17 实例实例1 1:数字图像处理首次成功地应用在数字图像处理首次成功地应用在19641964年美国宇航局年美国宇航局喷气推进实验室(喷气推进实验室(NASA J
8、PLNASA JPL)对)对“徘徊者徘徊者7 7号号”探探测器发来的几千张月球照片进行几何校正、灰度变测器发来的几千张月球照片进行几何校正、灰度变换、去除噪声等处理,并考虑了太阳位置和月球环换、去除噪声等处理,并考虑了太阳位置和月球环境的影响,用计算机绘制了月球表面的照片。随后境的影响,用计算机绘制了月球表面的照片。随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的图像处理,以致获得了月球的地形图、彩色图及全图像处理,以致获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图,为人类登月创举奠定了坚实的基础。景镶嵌图,为人类登月创举奠定了坚实的基础。12谢谢观赏201
9、9-6-17 实例实例2 2:20052005年年1 1月月1414日,日,“惠惠更斯更斯”探测器拍摄了土探测器拍摄了土星卫星星卫星“土卫六土卫六”的图的图像。通过图像,我们可像。通过图像,我们可以清楚看到以清楚看到3535亿公里以亿公里以外土卫六的地貌。外土卫六的地貌。这是一幅对相关数据进这是一幅对相关数据进行处理加上反射光谱数行处理加上反射光谱数据以后得到的彩色图。据以后得到的彩色图。13谢谢观赏2019-6-17 图像处理技术从航天技术推广到遥感遥测、图像处理技术从航天技术推广到遥感遥测、生物医学、军事和公安、工业机器人、人民生物医学、军事和公安、工业机器人、人民生活等许多方面。生活等许
10、多方面。14谢谢观赏2019-6-17 X X射线断层摄影射线断层摄影CTCT(Computer TomographComputer Tomograph)装置,)装置,根据截面的投影,经计算机处理来重建截面图像,根据截面的投影,经计算机处理来重建截面图像,称为图像重建。这项技术获得了诺贝尔生物医学称为图像重建。这项技术获得了诺贝尔生物医学奖。奖。数码相机、数码摄像机、数字电视,数字图像处数码相机、数码摄像机、数字电视,数字图像处理理论、技术与设备已经成为当代信息技术的重理理论、技术与设备已经成为当代信息技术的重要组成部分。要组成部分。图像理解:用计算机系统解译图像,实现类似人图像理解:用计算机
11、系统解译图像,实现类似人类视觉系统理解外部世界。类视觉系统理解外部世界。计算机视觉:以计算机视觉(机器视觉)仿真人计算机视觉:以计算机视觉(机器视觉)仿真人类视觉。类视觉。15谢谢观赏2019-6-17 随着我国科学技术的发展,我国在航天、医学、工随着我国科学技术的发展,我国在航天、医学、工业、家用信息设备等领域发展了图像处理技术。同业、家用信息设备等领域发展了图像处理技术。同时,我国已经有一支较强的从事图像工程研究和应时,我国已经有一支较强的从事图像工程研究和应用的队伍。用的队伍。19901990年,我国成立了全国性学术团体:年,我国成立了全国性学术团体:中国图像图形学学会中国图像图形学学会
12、。它由中国从事图像图形学基。它由中国从事图像图形学基础理论与应用研究,软、硬件技术开发及应用推广础理论与应用研究,软、硬件技术开发及应用推广的专家学者和相关科技工作者组成。国内著名的高的专家学者和相关科技工作者组成。国内著名的高等学校、科研院所以及等学校、科研院所以及ITIT企业都是本学会重要成员企业都是本学会重要成员单位。单位。16谢谢观赏2019-6-17总结:总结:数字图像处理是一门交叉的学科,涉及光学、摄数字图像处理是一门交叉的学科,涉及光学、摄影技术、计算机技术、电子学、数学等等学科。影技术、计算机技术、电子学、数学等等学科。数字图像处理是一个将保持持续发展的学科:数字图像处理是一个
13、将保持持续发展的学科:计算机设备价格的不断下降,包括处理器和大容量存计算机设备价格的不断下降,包括处理器和大容量存储器的价格越来越便宜;储器的价格越来越便宜;图像数字化和图像显示设备越来越普及;图像数字化和图像显示设备越来越普及;不断涌现的新的应用领域,它吸引了越来越多的人们不断涌现的新的应用领域,它吸引了越来越多的人们的关注。的关注。低成本的硬件和重要领域的应用,数字图像处理低成本的硬件和重要领域的应用,数字图像处理将发挥更为重要的作用。将发挥更为重要的作用。17谢谢观赏2019-6-171.2 1.2 图像处理的目的、任务与特点图像处理的目的、任务与特点1.2.1 1.2.1 图像处理的目
14、的图像处理的目的一般地,图像处理中需要完成以下一个或几个任务:一般地,图像处理中需要完成以下一个或几个任务:(1 1)提高图像的视觉质量以提供人眼主观满意或)提高图像的视觉质量以提供人眼主观满意或较满意的效果。较满意的效果。(2 2)提取图像中目标的某些特征,以便于计算机)提取图像中目标的某些特征,以便于计算机分析或机器人识别。这些处理也可以划归于分析或机器人识别。这些处理也可以划归于“图像图像分析分析”的范畴。的范畴。(3 3)为了存储和传输庞大的图像和视频信息,常)为了存储和传输庞大的图像和视频信息,常常对这类数据常对这类数据进行有效的压缩。常用的方法有统计进行有效的压缩。常用的方法有统计
15、编码、预测编码和正交变换等方法。编码、预测编码和正交变换等方法。18谢谢观赏2019-6-17(4 4)信息的可视化。许多信息(如温度场、流速场、)信息的可视化。许多信息(如温度场、流速场、生物组织内部等)并非可视,但转化为视觉形式后生物组织内部等)并非可视,但转化为视觉形式后可以充分利用人们对可视模式快速识别的自然能力,可以充分利用人们对可视模式快速识别的自然能力,更便于人们观察、分析、研究、理解大规模数据和更便于人们观察、分析、研究、理解大规模数据和许多复杂现象。许多复杂现象。(5 5)信息安全的需要。主要反映在数字图像水印)信息安全的需要。主要反映在数字图像水印和图像信息隐藏。这是新世纪
16、图像工程出现的新热和图像信息隐藏。这是新世纪图像工程出现的新热点之一。点之一。19谢谢观赏2019-6-171.2.2 1.2.2 图像处理的任务图像处理的任务 图像处理的任务是将客观世界的信息进行图像处理的任务是将客观世界的信息进行获取并转化为数字图像,进行增强、恢复、获取并转化为数字图像,进行增强、恢复、编码和压缩等处理,它将一幅图像转化为编码和压缩等处理,它将一幅图像转化为另一幅具有新的意义的图像。另一幅具有新的意义的图像。有时称静止的图像为图片(有时称静止的图像为图片(picturepicture)、)、活动的图像为视频(活动的图像为视频(videovideo)。)。20谢谢观赏201
17、9-6-17我们可将图像处理的主要任务分成以下几类:我们可将图像处理的主要任务分成以下几类:图像获取与数字化图像获取与数字化 图像增强(如边缘、轮廓、对比度等进行强调)图像增强(如边缘、轮廓、对比度等进行强调)图像恢复(图像质量退化:如畸变、细节损失、图像恢复(图像质量退化:如畸变、细节损失、散焦模糊、运动模糊、噪声干扰、设备失真,几散焦模糊、运动模糊、噪声干扰、设备失真,几何失真等引起)何失真等引起)图像重建图像重建 (如三维图像重建)(如三维图像重建)图像变换图像变换 (如从空间域变换到频率域)(如从空间域变换到频率域)图像编码与压缩图像编码与压缩 (如(如VCD/DVDVCD/DVD)图
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