数字图像处理与分析--图像处理的基本知识 ppt课件.pptx
- 文档编号:42469
- 上传时间:2022-10-01
- 格式:PPTX
- 页数:85
- 大小:3.04MB
数字图像处理与分析--图像处理的基本知识 ppt课件.pptx
《数字图像处理与分析--图像处理的基本知识 ppt课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字图像处理与分析--图像处理的基本知识 ppt课件.pptx(85页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
面向21世纪高等院校课程规划教材数字图像处理与分析杨帆丁士心唐红梅张志伟北京航空航天大学出版社2007.12目录第1章图像处理的基础知识第2章图像的频域变换第3章图像增强与复原技术第4章图像的几何变换第5章图像的压缩编码第6章数学形态学及其应用第7章图像分割技术第8章图像特征分析第9章图像配准及识别第10章实用数字图像处理与分析系统第1章图像处理的基础知识1.数字图像处理概述2.图像数字化技术3.图像获取技术4.图像文件格式及类型5.图像的视觉原理6.MATLAB图像处理应用举例1.1数字图像处理概述1.1.1数字图像处理及特点1.数字图像用计算机进行图像处理的前提是图像必须以数字格式存储,把以数字格式存放的图像称为数字图像。
在计算机中,图像被分割成下图所示的像素,各像素的灰度值用整数表示。
一幅MN个像素的数字图像,其像素灰度值可以用M行、N列的矩阵G表示:
2.数字图像处理把利用计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等的理论、方法和技术称为数字图像处理。
(1)从图像到图像的处理
(2)从图像到非图像的一种表示3数字图像处理的特点数字图像处理是利用计算机的计算,实现与光学系统模拟处理相同效果的过程。
数字图像处理具有如下特点:
1处理精度高,再现性好。
2易于控制处理效果。
3处理的多样性。
4数字图像中各个像素间的相关性大,易于压缩.(5)图像数据量庞大。
6占用的频带较宽7图像质量评价受主观因素的影响8图像处理技术综合性强1.2数字图像处理研究的主要内容1.数字图像处理的目的一般而言,对图像进行加工和分析主要有如下三方面的目的:
1提高图像的视感质量,以达到赏心悦目的目的。
2提取图像中所包含的某些特征或特殊信息,以便于计算机分析。
3对图像数据进行变换、编码和压缩,以便于图像的存储和传输。
2.数字图像处理的主要内容不管图像处理是何种目的,都需要用计算机图像处理系统对图像数据进行输入、加工和输出,因此数字图像处理研究的内容主要有以下7个过程。
1.图像数字化图像数字化目的是将一幅图像以数字的形式进行表示,并且要做到既不失真又便于计算机进行处理。
换句话说,图像数字化要达到以最小的数据量来不失真地描述图像信息图。
像数字化包括采样与量化。
原图直方图修正后的图2.图像增强3.图像几何变换图像几何变换的目的是改变一幅图像的大小或形状。
例如通过进行平移、旋转、放大、缩小、镜像等,可以进行两幅以上图像内容的配准,以便于进行图像之间内容的对比检测。
4.图像复原图像复原的目的是将退化了的以及模糊了的图像的原有信息进行恢复,以达到清晰化的目的。
原图经过复原的图(5)图像重建图像重建是指从数据到图像的处理,即输入的是某种数据,而经过处理后得到的结果是图像,(6)图像隐藏图像隐藏的目的是将一幅图像或者某些可数字化的媒体信息隐藏在幅图像中,在保密通信中,将需要保密的图像在不增加数据量的前提下,隐藏在一幅可公开的图像之中。
同时要求达到不可见性及抗干扰性。
(7)图像变换图像变换是指通过一种数学映射的办法,将空域中的图像信息转换到如频域、时频域等空间上进行分析的数学手段。
最常采用的变换有傅里叶变换、小波变换等。
通过二维傅立叶变换可以进行图像的频率特性的分析。
(8)图像编码图像编码的目的是简化图像的表示方式,压缩表示图像的数据,以便于存储和传输。
图像编码主要是对图像数据进行压缩。
因为图像信息具有较强的相关特性,因此通过改变图像数据的表示方法,可对图像的数据冗余进行压缩。
(9)图像分析所谓图像分析是指通过对图像中各种不同的物体特征进行定量化描述之后,将所期望获得的目标物进行提取,并且对所提出的目标物进行一定的定量分析。
要达到这个目的,实际上就是要实现对图像内容的理解,达到对特定目标的一个识别。
1.数字图像处理的发展现状及发展趋势
(1)高分辨率、高速度。
图像处理技术发展的最终目标是要实现图像的实时处理,移动目标的生成、识别和跟踪;2立体化。
立体化所包括的信息最为完整和丰富,未来采用数字全息技术将有利于达到这个目的;3智能化:
其目的是实现图像的智能生成、处理、识别和理解。
1.1.3数字图像处理的发展与应用2.数字图像处理的应用
(1)生物医学领域中的应用(a)显微图像处理;(b)DNA(脱氧核糖核酸)显示分析;(c)红、白血球分析计数;(d)虫卵及组织切片的分析;(e)癌细胞识别;(f)染色体分析;(g)DSA(心血管数字减影)及其他减影技术;(h)内脏大小形状及异常检查;(i)微循环的分析判断;(j)心肌活动的动态分析;(l)热像分析,红外像分析;(m)X光照片增强、冻结及伪彩色增强;(n)超声图像成像、冻结、增强及伪彩色处理;(o)CT,MRI、射线线照相机,正电了和质子CT的应用;(p)专家系统如手术PLANNING规划的应用;(q)生物进化的图像分析。
(2)工业应用(a)CAD和CAM技术用于模具、零件制造、服装、印染业;(b)零件、产品无损检测,焊缝及内部缺陷检查;(c)流水线零件自动检测识别(供装配流水线用);(d)邮件自动分拣、包裹分拣识别;(e)印制板质量、缺陷的检查;(f)生产过程的监控;(g)交通管制、机场监控;(h)纺织物花型、图案设计;(i)密封元器件内部质量检查;(j)光弹性场分析;(k)标识、符号识别如超级市场算帐、火车车皮识别;(l)支票、签名、文件识别及辨伪;(m)运动车、船的视觉反馈控制。
(3)遥感航天中的应用(a)军事侦察、定位、引导、指挥等应用;(b)多光谱卫星图像分析;(c)地形、地图、国土普查;(d)地质、矿藏勘探;(e)森林资源探查、分类、防火;(f)水利资源探查,洪水泛滥监测;(g)海洋、渔业方面如温度、渔群的监测、预报;(h)农业方面如谷物估产、病虫害调查;(i)自然灾害、环境污染的监测;(j)气象、天气预报图的合成分析预报;(k)天文、太空星体的探测及分析;(l)交通、空中管理、铁路选线等。
4军事、公安领域中的应用(a)巡航导弹地形识别;(b)指纹自动识别;(c)犯罪脸形的合成;(d)雷达地形侦察;(e)遥控飞行器的引导;(f)目标的识别与制导;(g)警戒系统及自动火炮控制;(h)反伪装侦察;(i)手迹、人像、印章的鉴定识别;(j)过期档案文字的复原;(l)集装箱的不开箱检查。
(5)其他应用(a)图像的远距离通信;(b)多媒体计算机系统及应用;(c)电视电话;(d)服装试穿显示;(e)电视会议;(f)办公自动化、现场视频管理;(g)文字、图像电视广播。
灰度图像遥感图像医学图像指纹图像1.2图像数字化技术图像的数字化是将连续图像离散化,包括采样和量化两个过程。
1.2.1图像的数学模型数字图像在计算机内处理时往往是将其视为一个矩阵来处理的。
对图像f(x,y)取样,设取MN个数据,将这些数据按取样点的相对位置排成一个数阵,然后对每个阵元量化,从而得到一个数字矩阵,我们用这个矩阵代替函数y)f,(x即,是说数字图像可以用一个矩阵表示。
f(x,y)M个像素N个像素像素1.2.2采样图像在空间上的离散化称为采样。
也就是用空间上部分点的灰度值代表图像,这些点称为采样点。
设连续图像f(x,y)经数字化后,可以用一个离散量组成的矩阵g(i,j)(即二维数组)来表示。
对一个频谱有限(|u|u且|v|v)的图像信号f(t)进行采样,当采样频率满足式(1.2.3)、式(1.2.4)条件时,采样函数f(i,j)便能无失真地恢复为原来的连续信号f(x,y)。
u,v分别为信号f(x,y)在两个方向的频域上的有效频谱的最高角频率;u,v分别为二维采样频率u=2,/T,v=2/T,实际上,常取T=T=T。
1.2.3量化模拟图像经过采样后,在时间和空间上离散化为像素。
但采样所得的像素值(即灰度值)仍是连续量。
把采样后所得的各像素的灰度值从模拟量到离散量的转换称为图像灰度的量化。
连续灰度值量化为灰度级的方法有两种:
一种是等间隔量化,另一种是非等间隔量化。
一般,当限定数字图像的大小时,为了得到质量较好的图像可采用如下原则:
1对缓变的图像,应该细量化,粗采样,以避免假轮廓。
2对细节丰富的图像,应细采样,粗量化,以避免模糊(混叠)。
对于彩色图像,是按照颜色成分红(R)、绿(G)、蓝(B)分别采样和量化的。
若各种颜色成分均按bit8量化,即每种颜色量级别是256,则可以处理256256256=16777216种颜色。
1.3图像获取技术1.3.1图像采集系统它可以分成照明系统、同步系统、扫描系统、光电转换系统、AD转系换统五个部分。
1光电转换特性图像传感器通过光电器件将光信号转换为电信号。
2.图像传感器图像传感器主要完成光电转换功能。
图像传感器按照结构可以分为两类:
CCD型和CMOS型图像传感器,前者采用光耦合电器件构成,后者采用金属氧化物器件构成,两者都采用光/电二极管结构感受入射光并转换为电信号,区别在于输出电信号所用方式不同。
3.采样/保持电路1.3.2图像输入设备1.图像采集卡通常图像输入卡安装于计算机主板扩展槽中,主要包括图像存储器单元显、示查找表(LUT)单元、CCD摄像头接口(AD)、监视器接口(DA)和PC机总线接口单元。
工作过程如下:
摄像头实时或准时采集数据,经AD变换后将图像存放在图像存储单元的一个或三个通道中,DA变换电路自动将图像显示在监视器上。
通过主机发出指令,将某一帧图像静止在存储通道中,即采集或捕获一帧图像,然后可对图像进行处理或存盘。
高档卡还包括卷积滤波、FFT(快速傅立叶变换)等图像处理专用的快速部件。
2.扫描仪扫描仪主要用于对照片、平板画和幻灯片作数字化处理。
目前扫描仪的价格并不昂贵,而且种类繁多,但不同的扫描仪提供不同的图像质量,这正如不同类型的照相机照出不同质量的相片一样。
在开始扫描之前,必须知道自己最终图像的大小并计算出正确的扫描分辨率,同监视器分辨率一样,扫描分辨率也是以每英寸有多少像素来衡量的,单位为dpi。
一个图像所包含的像素越多,表明它所容纳的信息也就越多。
因此,通常往一个图像填塞的像素越多,图像也就会越清晰。
如果以低分辨率进行扫描,则图像就可能会模糊不清,或者可能会看见图像中单个的像素元素。
常用的扫描仪主要有平板扫描仪、幻灯片扫描仪、旋转鼓形扫描仪。
3.数码照相机数码照相机又称数字照相机,是二十世纪末开发出的新型照相机。
在拍摄和处理图像方面有着得天独厚的优势。
随着电脑的普及,以及对电脑图像处理技术的认同,数码照相机在视觉检测方面得到了广泛的应用。
1.4图像文件格式及类型1.4.1图像文件格式数字图像有多种存储格式,每种格式一般由不同的开发商支持。
随着信息技术的发展和图像应用领域的不断拓宽,还会出现新的图像格式。
1.BMP文件格式是一种与文件无关的图像文件格式,是一种位映射的存储形式。
是Windows软件推荐使用的一种格式。
应用广泛。
表1.4.1位图文件参数头字节数参数说明2bftype文件类型,一般以”BM”标识4bfsize实际图像数据长度2reserved1保留2reserved2保留4offset文件开始到位图数据开始处的偏移量2.GIF文件格式是以数据块为单位来存储图像的相关信息在,不同的系统平台上交流和传输图像,它是在Web及其他联机服务上常用的一种文件格式。
3.TIF图像文件格式它是现存图像文件格式中最复杂的一种,它提供存储各种信息的完备的手段,可以存储专门的信息而不违反格式宗旨,是目前流行的图像文件交换标准之一。
4.JPEG图像格式主要是为了解决专业摄影师所遇到的图像信息过于庞大的问题。
由于JPEG的高压缩比和良好的图像质量,使得它广泛应用于多媒体和网络程序中。
JPEG和GIF成为HTML语法选用的图像格式。
1.黑白图像(二值图像)1.4.2数字图像类型2.灰度图像3.彩色图像(索引图像和真彩色图像(RGB)图像彩色图像除有亮度信息外,还包含有颜色信息。
彩色图像的表示与所采用的彩色
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数字图像处理与分析-图像处理的基本知识 ppt课件 数字图像 处理 分析 图像 基本知识 ppt 课件
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)