第1章--数字图像的相关论述说课讲解.ppt

第1章数字图像的相关论述数字图像处理（DigitalImageProcessing）是指用计算机对数字图像进行的处理，数字图像处理主要有两个目的：其一，为了便于分析而对图像信息进行改进；其二，为使计算机自动理解而对图像数据进行存储、传输及显示。图像工程与相关学科1.图像处理图像处理的重点是图像之间进行的变换。尽管人们常用图像处理泛指各种图像技术，但比较狭义的图像处理主要是对图像进行各种加工，以改善图像的视觉效果并为自动识别奠定基础，或对图像进行压缩编码以减少所需存储空间。2.图像分析图像分析主要是对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，以获得它们的客观信息，从而建立对图像的描述。如果说图像处理是一个从图像到图像的过程，则图像分析是一个从图像到数据的过程。这里的数据可以是目标特征的测量结果，或是基于测量的符号表示，它们描述了目标的特点和性质。3.图像理解图像理解的重点是在图像分析的基础上，进一步研究图像中各目标的性质和它们之间的相互联系，并得出对图像内容含义的理解以及对原来客观场景的解释，从而指导和规划行动。如果说图像分析主要以观察者为中心来研究客观世界，那么图像理解在一定程度上是以客观世界为中心，借助知识、经验等来把握整个客观世界(包括没有直接观察到的事物)的。可见，图像处理、图像分析和图像理解处在三个抽象程度和数据量各有特点的不同层次上。图像处理是比较低层的操作，它主要在图像像素级上进行处理，处理的数据量非常大。图像分析则进入了中层，分割和特征提取把原来以像素描述的图像转变成比较简洁的非图形式的描述。图像理解主要是高层操作，基本上是对从描述抽象出来的符号进行运算，其处理过程和方法与人类的思维推理有许多类似之处。根据本课程的任务和目标，重点放在图像处理上，并学习图像分析的基本理论和方法。图像工程与计算机图形学(ComputerGraphics)、模式识别(PatternRecognation)、计算机视觉(ComputerVision)等的关系如图1-9所示。
计算机图形学研究的是用计算机技术生成图形的理论、方法和技术，即从非图像形式的数据描述来生成逼真的图像，可以生成现实世界中已经存在的物体的图形，也可以生成虚构物体的图形。它的研究对象和输出结果与图像分析的研究对象和输出结果正好对调。
图像模式识别与图像分析则比较相似，只是前者试图把图像分解成可用符号较抽象地描述的类别。
计算机视觉主要强调用计算机实现人的视觉功能，要用到图像工程三个层次的许多技术，但目前的研究内容主要与图像理解相结合。图像工程与相关学科的联系与区别以上学科各有所侧重，但互相联系、有所重合、互为补充。其实，这些名词也经常混合使用，它们在概念上或实用中并没有严格的界限，专业和背景不同的人习惯使用不同的术语。另外，人工智能、神经网络、遗传算法、模糊逻辑等新理论、新工具、新技术的发展，对上述学科均提供了有力的技术支持，促进了这些学科的长足发展。1.1数字图像处理的发展图像处理技术的主要应用领域有：
生物医学、遥感技术、工业生产、军事技术、通信技术、侦缉破案、气象预报、宇宙探索、考古等，已经遍布国民经济的各个领域。医学应用：通过CT及核磁共振、超声波、X射线成像的
分析等，可提供医学诊断依据。X线片CT(ComputedTomography)计算机断层摄影术地球资源勘探遥感：农、林等资源的调查，农作物长势监测，自然灾害
监测、预报，地势、地貌测绘以及地质构造解译、
找矿，环境污染检测等等。1998年长江（枝城-岳阳）洪涝灾害监测工业生产：无损探伤，石油勘探，生产过程自动化
（识别零件，装配质量检查），工业机器
人研制等。军事：航空及卫星侦察照片的测绘、判读，雷达、声纳
图像处理，导弹制导，军事仿真等。Landscape军事目标跟踪通信：图像传真，数字电视、网络可视聊天、可视
电话网页动画等。空间探索空间探索公安：指纹识别，印签、伪钞识别，安检，手迹、印
记鉴别分析等。气象预报：获取气象云图进行测绘、判读等。

风云1号风云2号气象预报
气象云图计算机绘画计算机合成图像广告设计1.2数字图像的相关概念1.2.1图像及其类型可见图像（visibleimage）是指视觉系统可以直接看见的图像。物理图像（physicalimage）所反映的是物体的电磁波辐射能。

（3）数学图像
数学图像（mathematicalimage）指由连续函数或离散函数生成的抽象图像。1.2.2图像与数字图像1.2.3其他相关概念数字化过程包括扫描、采样和量化3个步骤。
（1）扫描（scanning）。
扫描是按照一定的先后顺序对一幅图像进行遍历的过程。
（2）采样（sampling）。
采样是指遍历过程中，在图像的每个像素位置上测量其灰度值，即亮度值。
（3）量化（quantization