数字图像处理技术与应用课件第1章.ppt

数字图像处理技术与应用 韩晓军 编著 电子工业出版社 第1章 数字图像处理概述 1.1 图像处理的基础知识 1.2 数字图像处理术语 1.3 数字图像处理的方法和内容 1.4 数字图像处理的应用 1.5 数字图像处理的特点 1.6 图像处理工程简述 第1章 数字图像处理概述1.1 图像处理的基础知识 1. 数字图像处理系统的组成 图1.1 数字图像处理系统组成框图 1.1 图像处理的基础知识 2.数字图像的基本概念 图像不能直接由计算机处理和分析。计算机只能处理数字文件，而不是图片，一幅图像在用计算机进行处理前必须先转化为数字形式。 物理图像被划分为称作图像元素的小区域，图像元素简称为像素。将模拟图像转化为数字图像的过程称为数字化。在每个像素位置上，图像的亮度被采样和量化，得到图像的对应点上表示其亮暗程度的一个整数值。在对所有的像素都完成上述转化后，图像被表示成一个整数矩阵。每个像素具有两个属性：位置和灰度。位置（或称为地址）由扫描线内采样点的两个坐标决定，它们又称为行和列。表示该像素位置上亮暗程度的整数称为灰度。 1.1 图像处理的基础知识 1.2 数字图像处理术语 数字图像处理： 将一幅图像变为另一幅经过修改的图像，数字图像处理是一个由图像到图像的过程。数字图像分析则是指将一幅图像转化为一种非图像的表示方法。 计算机图形学： 一门涉及用计算机对图像进行处理和显示的学科。 计算机视觉：使计算机能够观察和理解自然景物的系统。 在更广泛的意义上，使用数字图像涵盖任何用计算机来操作与图像有关数据的技术，包括计算机图形学、计算机视觉，以及数字图像处理和分析。 数字化：将一幅图像从原来的形式转化为数字形式的处理过程。 扫描：对一幅图像内的给定位置寻址。在扫描过程 中被寻址的最小单元是图像元素，即像素，对摄影图像的数字化就是对胶片上一个个小斑点的顺序扫描。 采样：在一幅图像的每个像素位置上测量灰度值。 量化：将测量的灰度值用一个整数表示。 1.3 数字图像处理的方法和内容 1.3.1数字图像处理的方法 1. 空域法 空域法把图像看作关于x , y坐标位置的像素的集合，直接 对二维函数的集合进行相应的处理。空域处理法主要有两大类： 1） 邻域处理法—— 梯度运算，平滑算子运算和卷积运算 2） 点处理法—— 灰度处理，面积、周长、体积运算等。 1.3 数字图像处理的方法和内容 2. 变换域法 数字图像的变换域处理方法是对图像进行正交变换，得到变换域系数阵列，然后再对系数阵列进行处理，反变换到空间域最后得到处理结果的显示。 1.3.2 数字图像处理的主要内容 1. 图像信息获取 数字图像处理的第一步是图像的采集和获取，把一幅图像转换成适合输入计算机的数字信号，这一过程包括摄取图像、A/D转换及数字化等步骤。主要设备包括：CCD摄像设备、飞点扫描器、扫描鼓、扫描仪等图像数字化设备。 2. 图像信息的存储 图像信息的特点是数字量巨大，存储采用的介质有磁带、磁盘或光盘，为解决海量存储问题主要研究数据压缩、图像格式和图像数据库技术等。 3. 数字图像处理 数字图像处理多采用计算机处理，主要内容为几何处理、算术处理、图像增强、图像复原、图像编码、图像重建、图像识别和图像理解。 1）几何处理 几何处理主要包括坐标变换，图像的放大、缩小、旋转、移动，多个图像配准，图像的校正，图像周长、面积、体积的计算等。 2）算术处理 算术处理主要对图像施以加、减、乘、除等运算。 3）图像变换 由于数字图像阵列通常很大，直接在空间域中进行处理，计算量非常大。采用各种图像变换的方法，如傅里叶变换、沃尔什变换、离散余弦变换等间接处理技术，将空间域的处理转换为变换域处理，这样不仅可减少计算量，而且可以获得更有效的处理。例如，通过傅里叶变换可以在频域中进行数字滤波处理，目前研究的小波变换在时域和频域中都具有良好的局部化特性，在图像处理中也有着广泛而有效的应用。 4）图像编码压缩 图像编码是利用图像信号的统计特性及人类视觉的生理学及心理学特性对图像信号进行编码，图像编码的目的： （1）减少数据存储量； （2）降低码流以减少传输带宽； （3）压缩信息量，便于识别和理解。 图像编码压缩技术可以减少描述图像的数据量，以节省图像传输、处