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1. 什么是图像与图像处理
百闻不如一见。
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1. 什么是图像与图像处理
百闻不如一见。
图像是客观对象的一种相似性的、生动性的描述或写真是人类社会活动中最常用的信息载体。 或者说图像是客观对象的一种表示它包含了被描述对象的有关信息。 它是人们最主要的信息源。
1.1 什么是图像
图 —— 物体透射或反射的分布是客观存在的像 —— 人的视觉系统对接受在大脑中形成的图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里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。
1.2 图像的分类
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。
模拟图像空间坐标和幅度都连续变化的图像数字图像空间坐标和幅度均用离散的数字表示的图像
1.3 图像处理
图像处理image processing就是对图像信息进行加工处理和分析以满足
人的视觉、心里需求实际应用或某种目的如机器识别的需求
着重强调图像之间进行的变换广义上泛指各种图像技术狭义上指随图像进行各种加工处理达到
改善人的视觉效果为自动识别打基础压缩编码
1.4 图像处理的分类
模拟图像处理光学处理光学透镜处理、光学照相处理等。 优点实时性强、速度快、处理信息量大、分辨率高缺点处理精度低灵活度差难有判断功能。 数字图像处理利用计算机对数字图像进行处理。 精度高、处理内容丰富、方法易变、灵活度高缺点处理速度较慢。 光电结合处理用光学方法完成运算量巨大的处理如频谱变换等用计算机对光学处理结果如频谱进行分析判断等处理。该方法是前两种方法的有机结合它集结了二者的优点光电结合处理是今后图像处理的发展方向也是一个值得关注的研究方向。
2. 数字图像处理的方法和步骤
2.1 图像的数学表示
一幅图像所包含的信息首先表现为光的强度intensity即一幅图像可看成是空间各个坐标点上的光强度 I 的集合其普遍数学表达式为 I f(x,y,z,λ,t) # x,y,z 表示空间坐标λ表示波长t表示时间。式中
x,y,z表示空间坐标λ 表示波长t 表示时间I (大写) 是光点x,y,z的强度幅度。 静止图像与时间 t 无关 静止图像: I f(x,y,z,λ)单色图像也成灰度图像波长 λ 为常数 单色图像: I f(x,y,z,t)平面图像则与坐标 z 无关。 平面图像: I f(x,y,λ,t)而对于平面上的静止灰度图像器数学表达式可简化为
I f(x,y)运动图像可用静止的图像序列来表示彩色图像可分解成三基色图像三维图像可有二维重建。
因此主要针对平面上的静止灰度图像进行论述。
图像的特点
空间有限人的视野有限一幅图像的大小业有限。幅度强度有限即对于所有的 xy 都有 0 f(x,y) Bm ,其中 Bm 为有限值。
2.2 数字图像处理的基本步骤 图像信息的获取采用图像扫描仪等奖图像数字化图像信息的存储对获取的数字图像、处理过程中的图像信息以及处理结果存储在计算机等数字系统中。图像信息的处理即数字图像处理它是指用数字计算机或数字系统对数字图像进行各种处理。图像信息的传输要解决的主要问题是传输信道和数据量的矛盾问题。图像信息的显示用可视的方法进行输出和显示。 2.3 数字图像处理的内容和方法 图像数字化将非数字形成的图像信号通过数字化设备转换成数字图像包括采样和量化。 图像变换对图像进行变换以便于在频域对图像进行有效的处理。 图像增强增强图像中的有用信息削弱干扰和噪声提高图像的清晰度突出图像中所感兴趣的部分。 图像恢复复原对退化的图像进行处理使处理后的图像尽可能地接近原始清晰图像。 图像压缩编码对待处理图像进行压缩编码以减少面熟信息的数据量存储空间的限制。 静止图像 图像尺寸480*640像素的彩色图片数据量480 x 640 x 3 900K bytes 运动图像 8G容量8G bytes放映速度36帧/秒压缩前约放映2502秒 结论有限的存储空间要求压缩图像。 图像分隔根据选定的特征将图像划分为若干个有意义的部分这些选定的特征包括图像的边缘、区域等。 通过Prewitt梯度方法获取图像的轮边缘 图像的分析和描述主要是对已经分隔的或正在分隔的图像各个部分的属性及各部分之间的关系进行分析表述。 区域的几何特征边界描述区域描述纹理描述形态学描述 图像的识别分类根据从图像中提取的各自目标物的特征与目标国有的特征进行匹配、识别以作出对各自目标物类属的判别。
3. 数字图像处理系统的组成
一个基本的数字图像处理系统由图像输入、图像存储、图像通信、图像处理和分析五个模块组成。如图所示 1 数字图像输入模块也称图像采集或图像数字化是利用图像采集设备数码相机、数码摄像机等来获取数字图像或通过数字化设备如图像扫描仪将要处理的连续图像转换成适合于计算机处理的数字图像。
2数字图像存储模块用于图像处理和分析的数字图像存储器可分为三类 处理和分析过程中使用的快速存储器 在线或联机存储器 不经常使用的数据库档案库存储器 如计算机内存、硬盘、软盘、闪存盘、CD光盘等。
**3数字图像输出模块**在图像分析、识别和理解中一般需要将处理前后的图像显示出来或将处理结果永久保存。 前者称为软拷贝或显示使用设备包括CRT显示器、液晶显示器和投影仪等 后者称为硬拷贝使用设备包括照相机、激光拷贝和打印机等。
**4数字图像通信模块**对图像数据进行传输和通信。用于图像数据量很大而能提供通信传输又有限因此传输前必须对表示图像的数据进行压缩编码以减少图像数据量。
**5数字图像处理与分析模块(核心模块)**包括处理算法、实现软件和计算机。
4. 数字图像的主要应用
宇宙探测中的应用主要是星体图片的获取、传送和处理通信方面的应用图像信息传输、电视电话、卫星电话、数字电视等。主要是压缩图像数据和动态图像序列传送遥感方面的应用航空遥感卫星遥感地形、地质、资源的勘测自然灾害检测、预报和调查环境检测、调查等生物医学方面的应用细胞分析、染色体分类、放射图像处理、血球分类、各种CT、核磁共振图像分析、DNA显示分析、显微图像处理、癌细胞识别、心脏活动的动态分析、超声图像成像、生物进化的图像分析等等军事公安方面的应用军事目标的侦查和探测、导弹制导、各种侦查图像的判读和识别雷达、声纳图像处理、指挥自动化系统等工业生产的应用将CAD和CAM技术应用于磨具和零件优化设计和制造、无损探伤、石油气勘测、纺织物的图案设计、流水线零件的自动检测识别、邮件自动分拣和包裹的自动分拣识别等。天气预报天气云图测绘、传输气象卫星云图的处理和识别等。信息安全信息隐藏与数字水印指纹识别、虹膜识别和面部识别。
