数字图像处理绪论(2)教学教材.ppt
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1、数字图像处理绪论数字图像处理绪论(2)(2)课程的考核和成绩评定课程的考核和成绩评定l考试成绩考试成绩:70%l作业作业+平时考勤平时考勤:30%l第第1-12周,每周三、五上课周,每周三、五上课l上课地点:周三上课地点:周三3#-404,周五,周五3#-404l每次每次2课时课时应用范围广泛,可视化应用范围广泛,可视化在三个月的时间内掌握一些在三个月的时间内掌握一些MatLab图图像编程技能,尝试解决实际的图像处像编程技能,尝试解决实际的图像处理问题理问题以小组为单位进行编程和讨论、以小组为单位进行编程和讨论、提交作业、提交作业、32名名同同学学,4人人1组组,共共8组组,每每组组1名名组组
2、长长,写好组员名单、组长的邮箱和手机号;写好组员名单、组长的邮箱和手机号;下周三上课前,各组长把分组情况发到我的邮箱下周三上课前,各组长把分组情况发到我的邮箱每周五布置作业,下周周五上课时交每周五布置作业,下周周五上课时交作业每组交一份即可作业每组交一份即可教材教材冈冈萨萨雷雷斯斯(Rafael C.Gonzalez)等等 数数字字图图像像处处理理(第第三三版版),电子工业出版社,电子工业出版社,2011年年参考教材:参考教材:冈冈 萨萨 雷雷 斯斯,数数 字字 图图 像像 处处 理理MatLab版版,电电子子工工业业出出版版社社,2005建议去蔚蓝网、当当网或卓越网团购建议去蔚蓝网、当当网或
3、卓越网团购课程的网络空间课程的网络空间金山快盘金山快盘http:/ 图像图像图像图像 处理处理处理处理图像的概念图像的概念通通过过各各种种观观测测系系统统,以以不不同同的的形形式式和和手手段段观观测测客客观观世世界界而而获获得得的的,可可以以直直接接或或间间接接作用于人眼,进而产生视知觉的实体。作用于人眼,进而产生视知觉的实体。光光学学系系统统望远镜望远镜家用摄像机家用摄像机成成像像器器件件显显示示设设备备光电光电转换转换电信号电信号光信号光信号哪些称为图像?哪些称为图像?静态图像静态图像(image)(image)动态视频图像动态视频图像图片图片(picture)(picture)本课程涉及
4、的图像本课程涉及的图像彩色图像彩色图像图片图片图形图形(graphicsgraphics)/图图像像灰度图像灰度图像灰度图像灰度图像二值化图像二值化图像二值化图像二值化图像图像的特点图像的特点信息量大信息量大 人类从外界获取的信息人类从外界获取的信息75%来自视觉来自视觉形象直观形象直观百闻不如一见百闻不如一见数字数字数字数字 图像图像图像图像 处理处理处理处理数数字字图图像像:凡凡是是能能用用计计算算机机处处理理的的图图像像,空空间间坐坐标和明暗程度都是离散的、不连续的。标和明暗程度都是离散的、不连续的。老老老老照照照照片片片片光光光光盘盘盘盘数字图像模拟图像 哪些是数字图像?数字图像处理系
5、统数字图像处理系统计算机计算机光光学学系系统统数字化数字化成成像像器器件件显显示示设设备备光电光电转换转换电信号电信号光信号光信号数字图像处理系统数字图像处理系统图图 像像 输输 入入数字图像处理数字图像处理 (计算机计算机)存储存储 数字图像数字图像图像图像输出输出存储存储 模拟模拟/数字图像数字图像图像输入设备图像输入设备数码摄像机数码摄像机(Digital Video,DV)数码相机数码相机(Digital Camera,DC)扫描仪扫描仪(Scanner)模拟摄像机模拟摄像机 +图像采集卡图像采集卡(Video capture card)模拟与数字图像的存储介质模拟与数字图像的存储介质
6、模拟图像介质:模拟图像介质:模拟图像介质:模拟图像介质:模拟录像带模拟录像带 电影胶片电影胶片 底片底片 照片照片数字图像介质:数字图像介质:数字图像介质:数字图像介质:DVD/VCD/CD 硬盘硬盘 闪存卡:如闪存卡:如SD卡、记忆棒、卡、记忆棒、U盘、盘、MP3等等 海量存储器海量存储器图像输出设备图像输出设备显示器显示器(CRT、液晶等、液晶等)投影仪、打印机投影仪、打印机绘图仪绘图仪电磁波谱电磁波谱刚刚才才所所提提到到的的图图像像输输入入设设备备仅仅是是可可见见光光波波段段的的,其其实实,图图像像源源来来自自整整个个电电磁磁波波谱谱,其其它它能能源源还还包包括括声声波波、超超声声波和电
7、子。波和电子。根据光子能量排布的电磁波谱根据光子能量排布的电磁波谱数字图像处理的应用领域数字图像处理的应用领域图图像像通通信信:网网络络视视频频,视视频频会会议议,网网络络视视频电话频电话宇宙探测宇宙探测:星体图片处理:星体图片处理遥遥感感:地地形形、地地质质、矿矿藏藏探探查查,森森林林、水水利利、海海洋洋、农农业业等等资资源源调调查查,自自然然灾灾害害预预测,环境污染的监测,气象云图。测,环境污染的监测,气象云图。生生物物医医学学:显显微微图图象象,X射射线线成成象象,B超超,CT 高速摄影高速摄影军军事事:军军事事目目标标侦侦察察,成成像像制制导导,单单兵兵作作战系统战系统工工业业生生产产
8、:产产品品质质量量检检测测,生生产产过过程程控控制制公安公安:指纹识别,虹膜识别,人脸识别指纹识别,虹膜识别,人脸识别交通管理交通管理:电子警察,地理信息系统:电子警察,地理信息系统机器人视觉机器人视觉娱娱乐乐:电电影影特特技技,电电视视制制作作,虚虚拟拟演演播播,虚拟现实虚拟现实 数字图像处理方法数字图像处理方法1.图像增强图像增强2.图像复原图像复原3.图像压缩图像压缩4.图像分析图像分析5.图像识别图像识别6.其它图像处理方法其它图像处理方法图像增强图像增强 image enhancement低对比度低对比度中对比度中对比度高对比度高对比度图像对比度的定义图像对比度的定义(Michels
9、on contrast):图像去噪图像去噪 image denoising消除交织的网格污染消除交织的网格污染图像复原图像复原 image restoration图像压缩图像压缩 image compression图像大小:图像大小:576*720持续时间:持续时间:15秒秒文件大小:文件大小:1.4M字节字节无压缩时:无压缩时:576*720*2*25*15300M字节字节 图像融合图像融合 image fusion可见光彩色图像可见光彩色图像红外图像红外图像融合图像融合图像伪彩色处理伪彩色处理 false color processing黑白图像黑白图像伪彩色处理结果伪彩色处理结果红外图像
10、红外图像黑白可见光图像黑白可见光图像图像识别图像识别 image recognition3D Biometric Facial Recognition:thousands of points map your face and produce detailed measurements of what you look like寻找信息的最小量,即能代表有用图像内容的最短数寻找信息的最小量,即能代表有用图像内容的最短数寻找信息的最小量,即能代表有用图像内容的最短数寻找信息的最小量,即能代表有用图像内容的最短数学表示方式学表示方式学表示方式学表示方式四四.图像的艺术加工图像的艺术加工计算机合成图
11、像计算机合成图像色彩色彩修饰修饰赋赋色色图像补全图像补全(image completion)图像修补图像修补(Image Inpainting)老照片中折痕的消除老照片中折痕的消除加州大学圣地亚哥分校学生研究出可让行人从加州大学圣地亚哥分校学生研究出可让行人从 Google 街景里消失的软件街景里消失的软件图像的数学表示图像的数学表示二维函数:二维函数:空间坐标空间坐标 x,y 幅度值幅度值 f(x,y)数数字字图图像像离离散散化化采样采样量化量化当一幅图像从物理过程产生时,它的幅度值当一幅图像从物理过程产生时,它的幅度值正比于物理源的辐射能量。正比于物理源的辐射能量。模拟图像的数字化模拟图像
12、的数字化(采样与量化采样与量化)采样:决定图像的尺寸大小采样:决定图像的尺寸大小量化:决定图像的灰度级量化:决定图像的灰度级(不同灰度值的个数不同灰度值的个数)tf(t)xyf f(x,yx,y)一维函数一维函数一维函数一维函数二维图像函数二维图像函数二维图像函数二维图像函数0 20 28 8=255 =255 灰度级一般取灰度级一般取2的整数幂:的整数幂:2n图像的获取及图像的获取及离散离散光源光源光源光源景物景物景物景物成像成像成像成像器件器件器件器件模模模模拟拟拟拟图图图图像像像像数字图像数字图像数字图像数字图像数码相机的数码相机的RAW格式格式(数字底片数字底片)图像的二维数组图像的二
13、维数组表示方法表示方法列列(y)0I(x,y)行行(x)图像的宽图像的宽N N:最大列数:最大列数图像的高图像的高M M:最大行数:最大行数图图像像的的像像素素像素像素(pixel)I(100,40)=131讨论:采样讨论:采样保持灰度级不变,空间分辨力变小时的效果通过行、列的复制以通过行、列的复制以10241024的大小比较空间分辨的大小比较空间分辨力逐渐变小时的图像情况力逐渐变小时的图像情况 保持图像大小不变,按照保持图像大小不变,按照2的整数幂,将灰度级从的整数幂,将灰度级从256减少到减少到2;当当灰灰度度级级为为32级级时时,由由于于量量化化级级的的不不足足,在在图图像像平平滑滑区区
14、如如颅颅腔腔内内部部开始出现山脊状结构,称之为伪轮廓。开始出现山脊状结构,称之为伪轮廓。灰度级在灰度级在16级以下时伪轮廓十分明显。级以下时伪轮廓十分明显。256 128 16 8 64 32 4 2讨论:量化讨论:量化牛牛顿顿:如如果果说说我我比比别别人人看看得得更更远远些些,那那是是因因为我站在了巨人的肩上为我站在了巨人的肩上.If I have been able to see further,it was only because I stood on the shoulders of giants.我们:我们:乘着歌声的翅膀乘着歌声的翅膀作作 业业每每人人贡贡献献一一首首自自己己最最
15、喜喜欢欢的的歌歌,周周五五上上课课前上传到课程的网络空间(前上传到课程的网络空间(music 目录下)目录下)不限类型,时长不限类型,时长4分钟左右分钟左右附上歌词附上歌词(如果有如果有“千千静听千千静听”的歌词最好的歌词最好)写一点喜欢这首歌的理由写一点喜欢这首歌的理由(50-100字字)建建一一个个子子文文件件夹夹,命命名名为为“学学号号姓姓名名”,如如20070253李旭李旭 几个问题几个问题1.到目前为止你认为哪门课程最有趣?为什么?到目前为止你认为哪门课程最有趣?为什么?2.你觉得自己已经掌握了哪些实践技能?你觉得自己已经掌握了哪些实践技能?3.如如果果感感觉觉自自己己掌掌握握的的技
16、技能能不不算算太太多多,有有何何打打算算?还是先拿够了学分或先考上研再说?还是先拿够了学分或先考上研再说?4.你考研吗?你考研吗?5.想过自己将来要做什么职业吗?想过自己将来要做什么职业吗?6.你你可可以以将将已已经经学学过过的的课课程程与与将将来来打打算算从从事事的的职职业业联联系系起起来来吗吗?或或者者说说,你你能能预预计计自自己己在在规规划划的的职职业业中中会会碰碰到到什什么么技技术术问问题题吗吗?甚甚至至于于,你你打算为现今存在的哪些问题献计献策吗?打算为现今存在的哪些问题献计献策吗?科学研究成功的科学研究成功的4 4部曲部曲 摘自微软网站摘自微软网站1.鼓鼓励励。对对于于刚刚进进入入
17、科科学学研研究究领领域域的的人人,大大多多很很年年轻轻,并并没没有有丰丰富富的的研研究究经经验验,持持续续不不断断的的鼓鼓励使得他们有信心建立正确的理念。励使得他们有信心建立正确的理念。2.耐耐心心。耐耐心心是是科科研研人人员员赖赖以以成成就就伟伟业业的的重重要要前前提提,科科研研人人员员必必需需要要有有承承受受平平静静、寂寂寞寞甚甚至至枯枯燥的勇气。燥的勇气。3.方方法法。对对于于一一个个研研究究者者来来讲讲,正正确确的的方方法法意意味味着着成成功功。但但是是非非常常规规的的方方法法往往往往意意味味着着创创造造,更能出类拔萃,超出他人。更能出类拔萃,超出他人。4.完完美美。成成功功的的研研究
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