数字图像处理课件冈萨雷斯第

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1、数字图像处理DigitalImageProcessing合肥工业大学理学院信息与计算科学系二零零九年内容提要八周教学内容依次如下：第1、2章绪论、图象处理的基本概念。第3、4章空域和频域变换第5、8章图象增强和图象复原。第6章图象编码第7、9章图象分割和形态学。第10章其他第1章绪论1.1从图象到图像工程图象和数字图象图象技术和图象工程相关学科和领域1.2图象处理和分析图象处理和分析系统图象采集、显示、存储、通讯、处理和分析模块图象处理图象分析图象理解抽象程度数据量图象基础1.1.1图象和数字图象什么是图象？图象(image)是泛指照片、动画等等形成视觉景象的事物。图象与计算机图形学

2、中的图形的区别是：计算机图形学是从建立数学模型到生成图形，而图象通常是指从外界产生的图形。客观世界是三维空间，但一般图象是二维的。二维图象在反映三维世界的过程中必然丢失了部分信息。即使是记录下来的信息也可能有失真，甚至于难以识别物体。因此，需要从图象中恢复和重建信息，分析和提取图象的数学模型，以至于形成人们对于图象记录下的事物有正确和深刻的认识。这个过程就成为图象处理过程。1.1从图象到图像工程为什么需要数字图象(digitalimage)？普通图象包含的信息量巨大，需要使用计算机对图象进行处理。因此，需要把普通图象转变成计算机能处理的数字图象。现在的数码相机可以直接地把视觉图象变成

3、数字图象。数字图象类似于光栅图形，由有限行和有限列组成。每个基本单元叫做一个象素(pixel)。三维图象的象素又叫做体素(voxel)。通常的二维数字图像是一个矩型，可以用一个二维数组I(x,y)来表示，其中x,y是二维空间中的某坐标系的坐标，I(x,y)表示图像在该点处的灰度值等性质。彩色可以是红绿蓝三个单色的一定灰度值的合成。一般来说，这些坐标和灰度值是实数，不仅依赖于坐标系的选取，而且依赖于灰度值的度量单位。但是，数字计算机只可能表示有限字长的有限个数字。所以必须把灰度值离散化。简单地说，数字图象等同于一个整数值的有限矩阵。数字图像是数字图像处理和分析的对象。左边的图象是图象处

4、理技术中常用来检验计算机算法的实际效果的标准图象。这幅图象的名称是lenna。它是由一组数字组成的。原图象的宽和高都是256个象素，每象素有八位。它在BMP格式下有约66K字节的大小。数字图象处理的简史数字图象的产生远在计算机出现之前。最早有电报传输的数字图象。六、七十年代，随着计算机硬件的发展和快速傅立叶变换算法的发现使得用计算机能够处理图象。八十年代开始处理三维图象，九十年代以来，随着计算机性能的大幅提高和广泛使用，图象处理技术已经涉及社会的各个角落。图象逐渐在传播媒体中占据了主导地位，产生的许多的新行业新商机。未来图象处理的发展是不可限量的。数字图象处理属于计算机科学，但是它的

5、90%依赖于数学。从这个特点来看，对于本专业的学生来说，数字图象处理技术是一个十分理想的发展方向。1.1.2图象技术和图象工程哪些属于图象技术？图象技术是与图象有关部门的技术的总称。它是一类综合技术工程。它包括图象的采集、获取、编码、存储和传输、图象的生成、显示和输出、图象的变换、增强、恢复和重建、图象的分割、目标的检测、表达和描述、特征的提取、图象的分类、识别、图象模型的建立和匹配、图象和场景的理解。狭义的数字图象处理是指图象的增强、恢复和重建，操作的对象是图象的象素，输出的是图象。什么是图像工程？（广义的数字图像处理）它是由图像处理、图像分析和图像理解三个系统所组成。图像处理包括

6、图像采集和从图像到图像的变换，以改善主观的视觉效果和为图像分析和图像理解作初步的处理。图像分析是从图像中取出感兴趣的数据，以描述图像中目标的特点。图像理解是在图像分析的基础上研究各目标的性质和相互关系，以得出图像内容的理解和对原场景的解释。图像处理、图像分析和图像理解是处在从低到高的三个不同的抽象程度上的过程。本课程着重于图像处理和分析系统。图像处理图像理解图像分析抽象程度数据量图像数据符号1.1.3相关学科和领域图象工程是一门系统地研究各种图象理论、技术和应用的交叉学科。从它的研究方法看，它与数学、物理学、生物学、心理学、电子学、计算机科学可以互相借鉴，从它的研究范围看，它与模式识

7、别、计算机视觉、计算机图形学等学科交叉。1.2图象处理和分析1.2.1图象处理和分析系统图像处理和分析系统包括如下模块：图像采集模块、图像显示模块、图像存储模块、图像通讯模块和图像处理和分析模块。1.2.2模块图象采集模块CCD图象显示模块CRT，LCD图象存储模块内存、帧缓存、硬盘图象通讯模块LAN、WAN图象处理和分析模块图象文件的数据结构一个完整的图象处理程序的基本功能有:打开图象文件、显示图象、对图象文件进行指定的处理、存储图象文件。由于图象文件比