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图像及其数字处理图像及其数字处理图像及其数字处理图像及其数字处理第1页，共33页，编辑于2022年，星期五英国媒体英国媒体2007年年7月月7日报道：美国麻省理日报道：美国麻省理工学院的神经科学家和英国格拉斯哥大学的专工学院的神经科学家和英国格拉斯哥大学的专家们利用大脑对清晰和模糊画面的反应差异，家们利用大脑对清晰和模糊画面的反应差异，制作出神奇的制作出神奇的“玛丽莲玛丽莲爱因斯坦爱因斯坦”混合画。混合画。2 2第2页，共33页，编辑于2022年，星期五据科学家称，这幅画之所以能够产生这种离奇的效果，只据科学家称，这幅画之所以能够产生这种离奇的效果，只不过是利用不过是利用清晰清晰清晰清晰和和粗糙粗糙粗糙粗糙的线条的线条“欺骗欺骗”了人类的大脑。科学家称，了人类的大脑。科学家称，人类大脑分析清晰图像的速度，要比分析模糊图像的速度人类大脑分析清晰图像的速度，要比分析模糊图像的速度更快更快，这幅画中的爱因斯坦头像已经经过电脑修改，只有一部分，这幅画中的爱因斯坦头像已经经过电脑修改，只有一部分面貌仍然保持清晰状态，譬如鼻子皱纹等；但远距离看，这些部面貌仍然保持清晰状态，譬如鼻子皱纹等；但远距离看，这些部分将变得模糊，而玛丽莲分将变得模糊，而玛丽莲梦露的头像则会显现出来，因为玛丽梦露的头像则会显现出来，因为玛丽莲的头像全都采用了粗糙的特征，而本属于爱因斯坦的胡子，莲的头像全都采用了粗糙的特征，而本属于爱因斯坦的胡子，在远看时则变成了玛丽莲张口微笑的艳唇。在远看时则变成了玛丽莲张口微笑的艳唇。据专家称，通过这种技术，人们完全可以创造出一些可据专家称，通过这种技术，人们完全可以创造出一些可以根据距离远近而发生改变的广告画面，从而给广告技术带以根据距离远近而发生改变的广告画面，从而给广告技术带来新的革命。来新的革命。3 3第3页，共33页，编辑于2022年，星期五nUseful linksnDigital Image Processing 2nd Edition by Gonzalez and Woods（教材）（教材）http:/ for image processing in education http:/www.evisual.org/homepage.htmlnMatlab central for image processing http:/ 4第4页，共33页，编辑于2022年，星期五第第1 1章图像及其数字处理章图像及其数字处理1.11.1引言引言追溯：追溯：20世纪世纪20年代，纽约与伦敦通过海底电缆传送数字化新闻图年代，纽约与伦敦通过海底电缆传送数字化新闻图片。片。历史：历史：20世纪世纪50年代，美国推出年代，美国推出太空探索计划太空探索计划，涉及到许多图像，涉及到许多图像处理技术（标志着处理技术（标志着数字图像处理技术的开始数字图像处理技术的开始数字图像处理技术的开始数字图像处理技术的开始）。）。1964年，喷气推进实验室年，喷气推进实验室JPL，（，（Jet Propulsion Laboratory）正式用计算机对正式用计算机对“徘徊者徘徊者7号号”太空船送回的太空船送回的40004000多张月球照片多张月球照片多张月球照片多张月球照片进行了处理，进行了处理，得到了清晰的图片。得到了清晰的图片。5 5第5页，共33页，编辑于2022年，星期五后来，后来，“勘测者勘测者”太空船进行了太空船进行了登月飞行，实地采集了大量登月飞行，实地采集了大量月球表面月球表面月球表面月球表面的清晰照片的清晰照片的清晰照片的清晰照片，通过对传回的图片资料，通过对传回的图片资料进行了增强和恢复处理，进行了增强和恢复处理，为阿波罗载为阿波罗载为阿波罗载为阿波罗载人登月飞行提供了重要的参考资料人登月飞行提供了重要的参考资料人登月飞行提供了重要的参考资料人登月飞行提供了重要的参考资料，图像处理技术的重要性依此可见一斑。图像处理技术的重要性依此可见一斑。6 6第6页，共33页，编辑于2022年，星期五60年代，美国还发射了一系列年代，美国还发射了一系列“水手号水手号”火星探测飞火星探测飞船。其中船。其中“水手水手4号号”飞船在距火星飞船在距火星1万公里处拍摄了万公里处拍摄了21幅火幅火星照片星照片，依此发现火星上存在大量的环形山，到，依此发现火星上存在大量的环形山，到1969年年“水手水手5号号”、“水手水手6号号”、“水手水手7号号”再次相继掠过火星，并拍摄再次相继掠过火星，并拍摄了了300多幅火星照片多幅火星照片。1971年年11月，月，“水手水手9号号”飞船进入了火飞船进入了火星轨道，成为星轨道，成为火星的第一颗人造卫星火星的第一颗人造卫星，成功地拍摄了火星的，成功地拍摄了火星的全貌，发回了全貌，发回了7329张照片张照片。1971年年5月月19和和28日，前苏联的日，前苏联的“火星火星2号号”、“火星火星3号号”也相继对火星进行了考察，但也相继对火星进行了考察，但“火星火星2号号”的探测器的探测器摔毁在火星表面，而摔毁在火星表面，而“火星火星3号号”的登陆仓在火星表面软的登陆仓在火星表面软着陆后仅工作了着陆后仅工作了22秒就再也没有了消息。秒就再也没有了消息。7 7第7页，共33页，编辑于2022年，星期五1975年美国又相继发射了年美国又相继发射了“海盗海盗1号号”、“海盗海盗2号号”宇宙飞宇宙飞船，并携带了许多精密仪器。它们的船，并携带了许多精密仪器。它们的着陆器着陆器在火星着陆后，采集在火星着陆后，采集了大量的土壤、风速、气压、温度等信息，并确定的火星的大气成分。了大量的土壤、风速、气压、温度等信息，并确定的火星的大气成分。在今后的几年中几乎拍摄了火星的整个表面，并向地球发回在今后的几年中几乎拍摄了火星的整个表面，并向地球发回51539张张清晰的照片清晰的照片。1996年年11月和月和12月，美国还先后发射了月，美国还先后发射了“火星环球观测者火星环球观测者”（mars global surveyor）和和“火星探路者火星探路者”（mars pathfinder），），发回了发回了1.6万张地表照片万张地表照片，包括许多特定镜头和，包括许多特定镜头和360度彩色全景照片。度彩色全景照片。到到2001年年4月月7日，美国再次发射了日，美国再次发射了“奥德赛奥德赛”火星探测器，火星探测器，主要任务是在火星上找水。主要任务是在火星上找水。2003年年6月月10日和日和7月月7日，日，“火星火星探测流浪者探测流浪者”分别携带分别携带“勇气勇气”号和号和“机遇机遇”号火星车再次踏号火星车再次踏上去火星找水和生命的探索之路。上去火星找水和生命的探索之路。8 8第8页，共33页，编辑于2022年，星期五“火星环球观测者火星环球观测者”火星南极的奶酪冰山火星南极的奶酪冰山火星地表火星地表火星外貌火星外貌9 9第9页，共33页，编辑于2022年，星期五另外，数字图像处理技术还用到了另外，数字图像处理技术还用到了生物医学工程生物医学工程、军事军事侦察侦察等领域，并取得了显著成果。等领域，并取得了显著成果。到了到了到了到了2020世纪世纪世纪世纪6060年代末，数字图像处理已形成一个比年代末，数字图像处理已形成一个比年代末，数字图像处理已形成一个比年代末，数字图像处理已形成一个比较完整的理论与技术体系，从而构成了一门独立的新兴较完整的理论与技术体系，从而构成了一门独立的新兴较完整的理论与技术体系，从而构成了一门独立的新兴较完整的理论与技术体系，从而构成了一门独立的新兴学科。学科。学科。学科。如此算来，至今也就是如此算来，至今也就是40多年的历史。多年的历史。1010第10页，共33页，编辑于2022年，星期五几个主要应用方面：几个主要应用方面：几个主要应用方面：几个主要应用方面：太空探索、遥感（太空探索、遥感（美国于美国于1972年发射第一颗陆地卫星用于地球年发射第一颗陆地卫星用于地球资源勘探及气象预测资源勘探及气象预测）、生物医学工程（）、生物医学工程（1972年年X射线断层摄影射线断层摄影技术技术CT、1977年白血球自动分类仪研究成功年白血球自动分类仪研究成功）、工业（）、工业（视觉视觉检验、零部件选取、过程控制检验、零部件选取、过程控制）、军事及公安（）、军事及公安（导向武器、面相导向武器、面相指纹识别指纹识别）、）、广播影视广播影视广播影视广播影视等。等。多种技术的综合：多种技术的综合：多种技术的综合：多种技术的综合：数字图像处理会聚了光学（数字图像处理会聚了光学（成像成像）、电子学（）、电子学（DSP）、）、数学数学（函数、模型、变换函数、模型、变换）、摄影、计算机、）、摄影、计算机、影视艺术学影视艺术学影视艺术学影视艺术学等众多学科。等众多学科。发展：发展：发展：发展：图像处理所需的计算机设备不断降价、图像数字化设备和图像处理所需的计算机设备不断降价、图像数字化设备和显示设备越来越普及，使得数字图像处理这门技术越来越热、显示设备越来越普及，使得数字图像处理这门技术越来越热、应用领域越来越广。应用领域越来越广。1111第11页，共33页，编辑于2022年，星期五音乐家或头像？少女或老妇？数字图像处理后的图像很多情况下是给人观察和评数字图像处理后的图像很多情况下是给人观察和评价的，因此受价的，因此受人的因素影响人的因素影响人的因素影响人的因素影响较大。较大。1212第12页，共33页，编辑于2022年，星期五1313第13页，共33页，编辑于2022年，星期五1.21.2数字图像处理概述数字图像处理概述计算机不能直接分析图像，只能处理数据，所以，用计计算机不能直接分析图像，只能处理数据，所以，用计算机对图像进行处理前必须算机对图像进行处理前必须数字化数字化数字化数字化。在在每个像素每个像素位置，图像的亮度（灰度）被采样、量化，位置，图像的亮度（灰度）被采样、量化，在数字图像中对应点上得到表示其亮暗程度的一个在数字图像中对应点上得到表示其亮暗程度的一个整数值整数值。对对所有像素所有像素都完成上述转换后，图像就被表示成一都完成上述转换后，图像就被表示成一个个整数矩阵整数矩阵。数字图像处理的数字图像处理的数字图像处理的数字图像处理的三个基本部件三个基本部件三个基本部件三个基本部件图像数字化仪图像数字化仪处理图像的计算机处理图像的计算机图像显示设备图像显示设备1414第14页，共33页，编辑于2022年，星期五像素的属性像素的属性像素的属性像素的属性位置（地址）位置（地址）：由二维采样点坐标由二维采样点坐标(行、列行、列)决定决定 灰度（亮度）灰度（亮度）：表示该位置上亮暗表示该位置上亮暗程度的整数程度的整数125,153,158,157,127,70,103,120,129,144,144,150,150,147,150,160,165,160,164,165,167,175,175,166,133,60,133,154,158,100,116,120,97,74,54,74,118,146,148,150,145,157,164,157,158,162,165,171,155,115,88,49,155,163,95,112,123,101,137,108,81,71,63,81,137,142,146,152,159,161,159,154,138,81,78,84,114,95,167,69,85,59,65,43,85,34,69,78,104,101,117,132,134,149,160,165,158,143,114,99,57,45,51,57,54,46,38,44,38,36,44,36,25,48,115,113,114,124,135,152,168,169,156,75,43,39,41,38,42,41,58,30,44,35,28,69,144,147,57,60,93,106,119,124,131,144,175,177,63,30,30,124,139,65,31,39,61,35,75,51,66,58,167,177,153,58,80,95,108,120,133,155,182,137,84,74,54,61,149,96,36,29,115,71,84,105,86,136,172,175,128,126,114,106,109,115,127,169,187,105,102,95,66,135,145,87,38,38,124,120,106,93,95,117,120,131,148,144,113,112,109,115,128,162,193,143,132,124,110,131,97,53,66,47,129,123,128,114,108,115,102,121,129,125,113,112,111,111,127,162,192,150,129,117,112,107,64,67,73,48,133,139,132,127,128,134,136,144,140,141,113,120,114,115,122,154,188,159,143,131,125,112,105,95,88,52,136,138,143,145,138,143,143,141,144,129,118,119,115,112,120,152,186,165,150,139,128,117,109,104,93,58,140,146,147,145,150,154,147,149,143,132,127,124,117,112,117,142,184,171,144,139,129,119,114,112,100,58,135,143,145,151,150,143,146,142,139,131,131,127,119,115,114,140,190,177,141,135,133,121,120,115,102,48,128,137,141,149,150,148,143,141,136,128,120,122,116,109,116,136,182,182,140,135,130,124,116,109,100,45,131,132,141,143,148,147,143,140,134,125,116,117,108,109,120,130,171,185,133,132,127,120,117,110,90,42,136,131,139,136,140,141,140,136,132,121,114,117,109,106,112,130,163,192,130,131,127,119,116,110,81,26,126,131,132,132,136,140,134,135,128,117,110,113,111,110,112,129,151,196,155,130,127,120,115,103,64,28,127,132,130,128,134,134,140,132,126,110,102,117,118,114,112,121,152,195,165,123,128,117,115,96,36,28,123,131,127,129,132,133,134,131,127,112,109,117,114,116,107,116,145,172,136,123,122,116,107,72,27,28,127,128,129,130,133,135,132,134,130,120,108,110,48,79,76,103,128,165,137,127,118,115,105,34,31,28,123,124,127,128,132,129,134,131,131,124,114,109,115,117,106,120,151,149,134,126,118,114,85,30,36,29,122,122,123,128,132,133,134,133,132,127,128,125,120,138,130,158,162,149,130,123,115,106,36,34,29,29,124,124,122,124,129,130,126,134,130,130,124,123,127,164,155,162,163,144,128,128,117,97,37,29,29,41,122,124,121,123,124,127,128,125,126,124,125,129,137,178,164,152,163,146,122,119,114,34,33,32,29,51,120,123,119,120,123,121,120,118,123,125,126,136,138,148,165,157,147,152,115,118,104,27,32,34,35,44,117,122,124,119,119,90,106,115,113,113,109,112,105,109,123,110,102,86,101,121,39,28,42,30,38,61,120,120,123,126,115,109,93,84,97,102,99,94,96,105,115,117,106,111,124,112,29,30,42,28,38,48,113,117,125,124,131,116,110,113,113,116,123,147,151,156,171,142,119,121,113,31,30,35,29,26,35,36,111,114,114,123,126,121,116,110,107,116,116,129,135,134,131,120,126,121,85,32,29,43,33,37,52,32,105,114,117,118,123,122,116,113,118,112,104,108,111,105,113,126,123,107,51,27,25,34,40,35,39,36,26311281281515第15页，共33页，编辑于2022年，星期五数字图像处理系统框图：数字图像处理系统框图：数字图像处理系统框图：数字图像处理系统框图：由数字化器产生的数字图像先进入一个适当装置的由数字化器产生的数字图像先进入一个适当装置的缓存缓存中，中，根据操作员的指令，计算机调用并执行程序库中的根据操作员的指令，计算机调用并执行程序库中的图像处理程图像处理程序序。在执行过程中，输入图像被逐行地读入计算机。对图像在执行过程中，输入图像被逐行地读入计算机。对图像进行处理后，计算机逐像素生成一幅输出图像，并将其逐进行处理后，计算机逐像素生成一幅输出图像，并将其逐行送入缓存。行送入缓存。1616第16页，共33页，编辑于2022年，星期五在图像处理过程中，图像中的在图像处理过程中，图像中的像素可根据程像素可根据程序员的意思来修改序员的意思来修改，处理过程只受到程序员的想象，处理过程只受到程序员的想象力、耐心以及用于计算资源的限制。力、耐心以及用于计算资源的限制。处理后的处理后的结果由一个与图像数字化相反的逆过结果由一个与图像数字化相反的逆过程显示程显示出来，用每个像素的灰度来决定对应点在显出来，用每个像素的灰度来决定对应点在显示屏上的亮度。这样，处理后的结果又转化成可视示屏上的亮度。这样，处理后的结果又转化成可视的和可供人们解释的图像了。的和可供人们解释的图像了。1717第17页，共33页，编辑于2022年，星期五图像可根据其形式或方法来分类，为此，引入集合论图像可根据其形式或方法来分类，为此，引入集合论的方法，见下图：的方法，见下图：1.2.11.2.11.2.11.2.1数字图像处理术语数字图像处理术语数字图像处理术语数字图像处理术语照片照片图图画画图图片片光图像光图像可可见见的的图图像像连续函数连续函数离散函数离散函数（数字图像）（数字图像）数数学学函函数数不可见的物理图像不可见的物理图像图像图像物物体体1818第18页，共33页，编辑于2022年，星期五物理图像：物理图像：物理图像：物理图像：物质或能量的实际分布物质或能量的实际分布。可见的物理图像：可见的物理图像：如光图像是光强在二维空间的分布；图片如光图像是光强在二维空间的分布；图片是颜色在二维空间的分布。是颜色在二维空间的分布。不可见的物理图像：不可见的物理图像：如温度、湿度、高度、压力、人口密如温度、湿度、高度、压力、人口密度等，是这些具体物理量的空间分布。度等，是这些具体物理量的空间分布。数学图像：数学图像：数学图像：数学图像：抽象的数学函数值在特定坐标空间的一种分布抽象的数学函数值在特定坐标空间的一种分布。连续的数学图像：连续的数学图像：在有限空间可以有无限的分布。在有限空间可以有无限的分布。离散的数学图像：离散的数学图像：在有限空间具有有限的分布，可以通在有限空间具有有限的分布，可以通过计算机进行处理。过计算机进行处理。1919第19页，共33页，编辑于2022年，星期五处理：处理：处理：处理：让某个事物受到一个过程（让某个事物受到一个过程（processprocess）的作用。的作用。数字图像处理：数字图像处理：数字图像处理：数字图像处理：对一个物体的数字表示施加一系列对一个物体的数字表示施加一系列的操作，以得到所期望的结果。的操作，以得到所期望的结果。本书对数字图像处理的定义：本书对数字图像处理的定义：本书对数字图像处理的定义：本书对数字图像处理的定义：数字图像指的是一个数字图像指的是一个被采样和量化后的二维函数（该二维函数由光学方法被采样和量化后的二维函数（该二维函数由光学方法产生），采用等距离矩形网格采样，对幅度进行等间产生），采用等距离矩形网格采样，对幅度进行等间隔量化。隔量化。因此，因此，一幅一幅一幅一幅数字图像数字图像数字图像数字图像是一个被量化了采样数值的是一个被量化了采样数值的是一个被量化了采样数值的是一个被量化了采样数值的二维二维二维二维矩阵矩阵矩阵矩阵。2020第20页，共33页，编辑于2022年，星期五通常，图像是其所表示物体的一个浓缩或通常，图像是其所表示物体的一个浓缩或概括，使得一幅图像所包含的信息远比原物体概括，使得一幅图像所包含的信息远比原物体的要少。而由于被采样及量化，一幅数字图像的要少。而由于被采样及量化，一幅数字图像包含的信息就更比原物体的要少包含的信息就更比原物体的要少。因此，因此，图像图像（数字图像）是物体的一个不完全、不精确，（数字图像）是物体的一个不完全、不精确，但在某种意义上恰当的表示但在某种意义上恰当的表示。2121第21页，共33页，编辑于2022年，星期五数字成像数字成像数字成像数字成像（涵盖任何用计涵盖任何用计算机来操作与图算机来操作与图像有关的技术像有关的技术）计算机图形学计算机图形学：用计算机将由概念或数学描：用计算机将由概念或数学描述所表示的物体（非实物）进行处理和显示。述所表示的物体（非实物）进行处理和显示。计算机视觉计算机视觉：一种能够理解自然景物的系：一种能够理解自然景物的系统，是机器人的眼睛。统，是机器人的眼睛。数字图像处理数字图像处理：对原图像进行处理而生成：对原图像进行处理而生成新的图像。新的图像。数字图像分析数字图像分析：对图像进行处理而得到一：对图像进行处理而得到一个数据集或某种决策。个数据集或某种决策。2222第22页，共33页，编辑于2022年，星期五几个术语：几个术语：数字化数字化数字化数字化(digitizing)digitizing)：将一幅图像从其原来的形式转换为数字形将一幅图像从其原来的形式转换为数字形式的处理过程（三个步骤：式的处理过程（三个步骤：扫描、采样、量化扫描、采样、量化）。）。显示显示显示显示(display)display)：数字化的逆过程，由一幅数字图像生成一可见的图数字化的逆过程，由一幅数字图像生成一可见的图像。像。扫描扫描(scanning)：对图像内给定位置的寻址（被寻址的最小单元对图像内给定位置的寻址（被寻址的最小单元是像素）。是像素）。采样采样(sampling)：在一幅图像的每个像素位置上测量其灰度值。在一幅图像的每个像素位置上测量其灰度值。量化量化(quantization)：将测量的灰度值用一个整数表示。将测量的灰度值用一个整数表示。2323第23页，共33页，编辑于2022年，星期五对对数字图像的运算数字图像的运算数字图像的运算数字图像的运算可分为如下三类：可分为如下三类：点运算点运算点运算点运算(Point)(Point)：输出图像每个像素的灰度值只依赖于输入输出图像每个像素的灰度值只依赖于输入图像的对应点的灰度值。图像的对应点的灰度值。局部运算局部运算局部运算局部运算(Local)(Local)：输出图像上每个像素的灰度值是由输出图像上每个像素的灰度值是由输入图像中以对应像素为中心的邻域中多个像素的灰输入图像中以对应像素为中心的邻域中多个像素的灰度值计算出来的。度值计算出来的。全局运算全局运算全局运算全局运算(Global)(Global)：对整幅图像进行相同的处理。对整幅图像进行相同的处理。2424第24页，共33页，编辑于2022年，星期五对比度对比度(contrast)：一幅图像中灰度反差的大小。一幅图像中灰度反差的大小。噪声噪声(noise)：加法性或乘法性的污染（噪点干扰）。加法性或乘法性的污染（噪点干扰）。灰度分辨率灰度分辨率(gray-scale resolution)：单位幅度上包含的灰度级数单位幅度上包含的灰度级数（8bit量化时为量化时为256级）。级）。采样密度采样密度(sampling density)：图像上单位长度包含的采图像上单位长度包含的采样点数（如样点数（如pixel/mm）。）。像素间距像素间距(pixel spacing)：采样密度的倒数。采样密度的倒数。放大率放大率(magnification)：图像中物体与其所对应的景物图像中物体与其所对应的景物中物体的大小比例关系。通常针对数字图像的放大，并中物体的大小比例关系。通常针对数字图像的放大，并可有多种平滑放大方式，以有效消除数字图像的锯齿现可有多种平滑放大方式，以有效消除数字图像的锯齿现象。象。2525第25页，共33页，编辑于2022年，星期五1.31.3哲学观点哲学观点1.3.11.3.11.3.11.3.1连续方法和离散方法连续方法和离散方法连续方法和离散方法连续方法和离散方法在设计和实现数字图像处理的运算方案在设计和实现数字图像处理的运算方案时有两种观点：时有两种观点：离散方法离散方法和和连续方法连续方法。人们可。人们可以把数字图像看成离散采样点的集合，每个点以把数字图像看成离散采样点的集合，每个点具有其各自的属性。这样处理运算就是对这些具有其各自的属性。这样处理运算就是对这些离散单元的简单操作。而用连续数学可以更精离散单元的简单操作。而用连续数学可以更精确地描述图像的内容和规律。确地描述图像的内容和规律。2626第26页，共33页，编辑于2022年，星期五事实上，很多运算和处理过程是用连续和离事实上，很多运算和处理过程是用连续和离散方法都能描述的，而在很多情况下，我们会发散方法都能描述的，而在很多情况下，我们会发现，现，分别采用连续分析和离散技术的两种方案，分别采用连续分析和离散技术的两种方案，会导致相同的答案。会导致相同的答案。只是沿着不同思路对问题只是沿着不同思路对问题的理解不大相同。的理解不大相同。2727第27页，共33页，编辑于2022年，星期五由于数字图像是以离散为基础的，因此一由于数字图像是以离散为基础的，因此一味坚持连续的观点而忽略离散这个基本特性是味坚持连续的观点而忽略离散这个基本特性是危险的，所处理的图像可能会呈现出乎意料的、危险的，所处理的图像可能会呈现出乎意料的、不正常的性质。而由于图像所对应的景物中的不正常的性质。而由于图像所对应的景物中的物体及成像的设备用连续函数能更好地表示，物体及成像的设备用连续函数能更好地表示，因此将思路只局限于离散数学和逻辑运算同样因此将思路只局限于离散数学和逻辑运算同样是不明智的，只有当一副图像是不明智的，只有当一副图像源于源于且且终于终于数字数字形式时，使用离散方法才是合理的。形式时，使用离散方法才是合理的。2828第28页，共33页，编辑于2022年，星期五在大多数情况下，我们是在大多数情况下，我们是采用离散的技术采用离散的技术来处理连续世界的图像来处理连续世界的图像。图像的原本状态是连。图像的原本状态是连续的，处理的结果一般也要以连续的形式演续的，处理的结果一般也要以连续的形式演绎。图像只是当使用数字计算机作为工具来绎。图像只是当使用数字计算机作为工具来实现我们的算法时，才临时变成离散的形式。实现我们的算法时，才临时变成离散的形式。因此，因此，“数字图像处理数字图像处理”不是指不是指“处理数处理数字图像字图像”，而是指，而是指“图像的数字处理图像的数字处理”。2929第29页，共33页，编辑于2022年，星期五方法总结：方法总结：方法总结：方法总结：首先，希望能够刻画对原本是连续形式的图像施行首先，希望能够刻画对原本是连续形式的图像施行数字化处理后所产生的影响。数字化处理后所产生的影响。第二，寻求在由模拟到数字、再由数字到模拟的转换第二，寻求在由模拟到数字、再由数字到模拟的转换过程中，保证我们感兴趣的内容不丢失或不明显损失的方过程中，保证我们感兴趣的内容不丢失或不明显损失的方法。法。第三，希望能够预测采样效应，在它们发生时能够识别出，第三，希望能够预测采样效应，在它们发生时能够识别出，并能采取有效的步骤消除它们或将其降低到可以容忍的地步。这并能采取有效的步骤消除它们或将其降低到可以容忍的地步。这样就将连续和离散的处理过程集成为一个更一般的方法。样就将连续和离散的处理过程集成为一个更一般的方法。3030第30页，共33页，编辑于2022年，星期五1.3.21.3.21.3.21.3.2图像间的对应图像间的对应图像间的对应图像间的对应处理物体的图像的处理物体的图像的目的目的是为了是为了取得物体取得物体本身的信息本身的信息，数字图像是物体的一个临时表示，数字图像是物体的一个临时表示，以使它可被计算机处理。因此要以使它可被计算机处理。因此要建立一个物体建立一个物体和（表示该物体的）图像之间的对应关系和（表示该物体的）图像之间的对应关系。计算机不能直接对物体或非数字化的图计算机不能直接对物体或非数字化的图像进行处理。像进行处理。3131第31页，共33页，编辑于2022年，星期五图像处理的整个过程：图像处理的整个过程：图像处理的整个过程：图像处理的整个过程：3232第32页，共33页，编辑于2022年，星期五1.41.4数字图像处理的实践数字图像处理的实践1.3.11.3.11.3.11.3.1数字图像处理的基本要求数字图像处理的基本要求数字图像处理的基本要求数字图像处理的基本要求1 1、硬件必须适合所要解决的问题（、硬件必须适合所要解决的问题（应保证正确的采样和应保证正确的采样和量化量化）。）。2 2、需要高质量的设备（、需要高质量的设备（系统噪声高会使图像质量退化，系统噪声高会使图像质量退化，则处理难以成功则处理难以成功）。）。3 3、图像分析需要高质量的图像数字化设备以及高质、图像分析需要高质量的图像数字化设备以及高质量的图像显示设备。量的图像显示设备。4 4、软件系统应简单且功能强，还要考虑输入、软件系统应简单且功能强，还要考虑输入/输出输出图像和库程序的方便性。图像和库程序的方便性。5 5、丰富的图像处理库。、丰富的图像处理库。6 6、程序库可扩展，便于加入新模块，使系统能力增强。、程序库可扩展，便于加入新模块，使系统能力增强。3333第33页，共33页，编辑于2022年，星期五