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全 册 课 件 延迟符 数字数字图像处理全套课件 数字数字图像处理课件图像处理课件 第1章 数字图像处理基础知识 1.1 基本概念 1.1.1 像素与图像 像素（Pixel） 由Picture(图像) 和Element(元素)这两个单词的字母所组成。一个像素通常被视为图像的最小的完整采样。整个屏幕上画面的每一个点称为一个像素。像素是离散的点，像素点按行列排列的方式构成一个图片区域。显然，一幅图像的像素点数目由图像的大小和水平、垂直方向上单位长度（如英寸）的像素点数目决定。我们若把影像放大数倍，会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成，这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”， 图像（Image） “图”是物体透射或反射光的分布，是客观存在的。“像”是人的视觉系统对图在大脑中形成的印象或认识，是人的感觉。图像是图和像的有机结合，既反映物体的客观存在，又体现人的心理因素，是客观对象的一种可视表示，它包含了被描述对象的有关信息。 根据图像空间坐标和幅度（亮度或色彩）的连续性可分为模拟（连续）图像和数字图像。模拟图像是空间坐标和幅度都连续变化的图像，而数字图像是空间坐标和幅度均用离散的数字（一般是整数）表示的图像。 坐标上的幅值称为该点图像的强度或灰度。如果是一幅彩色图像，则是一个向量，它的每一个分量代表图像在该点相应颜色通道的亮度值。 数字图像可以用一个二维的整数数组来表示，或者一系列的二维数组来表示，每一个二维数组代表一个颜色通道。一幅数字化图像通常具有如下的形式：其中0≤≤G-1，这里N和G通常用2的整数幂来表示。 1.1.2 数字图像处理，计算机视觉，计算机图形学 数字图像处理（Digital Image Processing） 又称为计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。数字图像处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像。数字图像处理的主要内容包括：几何处理(Geometrical Processing)，算术处理(Arithmetic Processing），图像增强（Image Enhancement），图像复原（Image Restoration），图像重建（Image Reconstruction），图像编码(Image Encoding），图像识别（Image Recognition），图像理解（Image Understanding）。 计算机视觉（Computer vision） 用各种成像系统代替视觉器官作为输入敏感手段，由计算机来代替大脑完成处理和解释。计算机视觉的最终研究目标就是使计算机能够像人一样通过视觉观察和理解世界，具有自主适应环境的能力。计算机视觉是一门综合性的学科，其中包括计算机科学和工程、信号处理、物理学、应用数学和统计学，神经生理学和认知科学等。 计算机视觉的一个重要应用领域是自主车辆的视觉导航，目前人们的研究目标是实现在高速公路上具有道路跟踪能力，可避免与前方车辆碰撞的视觉辅助驾驶系统。 计算机图形学（Computer Graphics，简称CG） 一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。计算机图形学中，输入的是数据，输出的是图形。计算机图形学的主要研究内容是如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法，如图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法、非真实感绘制，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。 图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看，图形主要分为两类，一类是基于线条信息表示的，如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是明暗图，也就是通常所说的真实感图形。 图形与图像两个概念间的区别在于：图像单纯指计算机内以位图形式存在的灰度信息；而图形含有几何属性，或者说更强调场景的几何表示，由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成。 计算机图形学研究的主要目的是利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形。为此，必须建立图形所描述的场景的几何表示，再用某种光照模型，计算在假想的光源、纹理、材质属性下的光照效果。所以，计算机图形学与计算机辅助几何设计、图像处理有着密切的关系。其主要研究领域包括计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）、计算机辅助教学（CAI）、计算机动画、管理和办公自动化、国土信息和自然资源显示与绘制、科学计算可视化等。 1.1.3 常用图像处理应用软件及文件格式 Photoshop Adobe Photoshop最初的程序是由Michigan大学的研究生Thomas创建，后经Knoll兄弟以及