图像处理与图像识别 导论幻灯片.ppt

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1、图像处理与图像识别 导论第1页，共68页，编辑于2022年，星期五第一章第一章 导论导论一、研究背景：地球数字化带来的任务，一方面地球数字化带来的任务，一方面要求处理对象的数字化，一方面要求处要求处理对象的数字化，一方面要求处理时的直观性。因此给我们带来了许多理时的直观性。因此给我们带来了许多的研究课题和研究方向。的研究课题和研究方向。第2页，共68页，编辑于2022年，星期五第一章第一章 导论导论二、我们有什么可做的以及我们可以做什么二、我们有什么可做的以及我们可以做什么 其实，这个问题不是老师一个人可以其实，这个问题不是老师一个人可以回答的问题，我们可以通过以下的几个例回答的问题，我们可以

2、通过以下的几个例子来进行思考和讨论。子来进行思考和讨论。第3页，共68页，编辑于2022年，星期五1.1.火车识别系统火车识别系统 系统概况：对开过来的一列货车，判系统概况：对开过来的一列货车，判别是否挂有棚车，如果有，棚车的车别是否挂有棚车，如果有，棚车的车门是否关闭并上锁（铅封）门是否关闭并上锁（铅封）思考：需要几个环节来构造这个系统思考：需要几个环节来构造这个系统第4页，共68页，编辑于2022年，星期五2.2.二维条码身份证系统二维条码身份证系统 系统概况：给身份证一种防伪的手段，要系统概况：给身份证一种防伪的手段，要求伪造困难，识别可靠。还有一点就是实求伪造困难，识别可靠。还有一点就

3、是实现方便，成本低。现方便，成本低。主要技术：主要技术：二维条码的编码与解码二维条码的编码与解码 图像压缩，图像识别图像压缩，图像识别第5页，共68页，编辑于2022年，星期五3.3.视频跟踪系统1）目标的跟踪 要求对所判定的目标（如：汽车）可以进行快速的跟踪，要求镜头随目标的移动而跟踪移动。2）目标的锁定 要求对判定的目标，在特征发生变化时，仍旧可以锁定。第6页，共68页，编辑于2022年，星期五4.4.气泡气泡识别识别系统系统 要求对形态完全一样的目标物进行识要求对形态完全一样的目标物进行识别，并进行逐个跟踪。这是一个典型别，并进行逐个跟踪。这是一个典型的图像检测技术的应用。的图像检测技术

4、的应用。技术关键：技术关键：气泡的识别，气泡运动的估计与校正气泡的识别，气泡运动的估计与校正第7页，共68页，编辑于2022年，星期五5.5.弱可视环境下的弱可视环境下的图像增强图像增强 该项技术是为了解决对在很微弱该项技术是为了解决对在很微弱的情况下获取的图像进行处理，获得的情况下获取的图像进行处理，获得现场的某些细节信息。现场的某些细节信息。第8页，共68页，编辑于2022年，星期五6.大雾天气下的图像清晰化第9页，共68页，编辑于2022年，星期五大雾天气下的景物清晰化第10页，共68页，编辑于2022年，星期五7.模糊图像的清晰化o目的是将由于运动导致的模糊，或者是散焦目的是将由于运动

5、导致的模糊，或者是散焦模糊，以及噪声干扰下的模糊进行清晰化处模糊，以及噪声干扰下的模糊进行清晰化处理。理。第11页，共68页，编辑于2022年，星期五7.1 7.1 运动模糊图像的清晰化运动模糊图像的清晰化第12页，共68页，编辑于2022年，星期五7.2 7.2 散焦模糊图像的清晰化散焦模糊图像的清晰化第13页，共68页，编辑于2022年，星期五三、几个当今热点的研究方向1 1）因特网上的图像检索）因特网上的图像检索2 2）图像在网上的传输）图像在网上的传输3 3）图像的安全技术）图像的安全技术4 4）图像的处理技术）图像的处理技术5 5）图像的自动识别）图像的自动识别6 6）图像作为检测手

6、段的一种）图像作为检测手段的一种7 7）其它视频方面的研究与需求）其它视频方面的研究与需求第24页，共68页，编辑于2022年，星期五四、四、图像图像的概念的概念 图像是对客观存在的物体的一种图像是对客观存在的物体的一种相似性的生动模仿或描述。是物体的相似性的生动模仿或描述。是物体的一种不完全、不精确，但在某种意义一种不完全、不精确，但在某种意义上是适当的表示。上是适当的表示。第25页，共68页，编辑于2022年，星期五4.1 4.1 图像的类型图像的类型物物体体图像图像数学数学函数函数不可见的物不可见的物理图像理图像可见的图像可见的图像光光图图像像照片、图、照片、图、画画2 2维条码维条码第

7、26页，共68页，编辑于2022年，星期五4.2 数字图像 数字图像数字图像是图像的数字表示，像素是图像的数字表示，像素是其最小的单位。是其最小的单位。数字图像的描述有：数字图像的描述有：1 1）无彩色图像）无彩色图像 2 2）彩色图像）彩色图像第27页，共68页，编辑于2022年，星期五五、几个相关研究领域五、几个相关研究领域 图像处理所涉及到的应用领域非常图像处理所涉及到的应用领域非常广泛，其中，相关性比较强的研究领域广泛，其中，相关性比较强的研究领域包括了数字图像处理，计算机图形学，包括了数字图像处理，计算机图形学，计算机视觉等。计算机视觉等。第28页，共68页，编辑于2022年，星期五

8、5.1 5.1 数字图像处理数字图像处理 1 1）将一幅图像变为另一幅经过加工的）将一幅图像变为另一幅经过加工的图像，图像，是图像到图像的过程是图像到图像的过程。2 2）将一幅图像转化为一种非图像的）将一幅图像转化为一种非图像的表示，表示，如一个决策如一个决策等。等。第29页，共68页，编辑于2022年，星期五5.2 5.2 计算机图形学计算机图形学 用计算机将由概念所表示的物体用计算机将由概念所表示的物体（不是实物）图像进行处理和显示。（不是实物）图像进行处理和显示。侧重于根据给定的物体描述模型、光侧重于根据给定的物体描述模型、光照及想象中的摄像机的成像几何，生照及想象中的摄像机的成像几何，

9、生成一幅图像。成一幅图像。包括称之为包括称之为“计算机计算机艺术艺术”的艺术的艺术创作创作。第30页，共68页，编辑于2022年，星期五5.3 5.3 计算机视觉计算机视觉 计算机计算机视觉视觉的目的是发展出能够理的目的是发展出能够理解自然景物的系统。在机器人领域中，解自然景物的系统。在机器人领域中，计算机视觉为机器人提供眼睛的功能。计算机视觉为机器人提供眼睛的功能。第31页，共68页，编辑于2022年，星期五六、数字图像处理系统概要对象物对象物光光光源光源摄像单元摄像单元A/DA/D转换转换单元单元图像存储图像存储单元单元计算机计算机第32页，共68页，编辑于2022年，星期五6.1 6.1

10、 照明方式照明方式摄像单元摄像单元对象物对象物光源光源背光照明摄像单元摄像单元对象物对象物光源光源正面照明摄像单元摄像单元对象物对象物光源光源斜射照明第33页，共68页，编辑于2022年，星期五6.2 6.2 射像单元射像单元CCDCCD图像（光电）传感器图像（光电）传感器 工作原理是：将光能量转换为电荷，并将工作原理是：将光能量转换为电荷，并将转换得到的电荷进行存储。转换得到的电荷进行存储。CCDCCD传感器分为线阵式和阵列式两种，具有传感器分为线阵式和阵列式两种，具有代表性的产品分别有扫描仪和数码相机。代表性的产品分别有扫描仪和数码相机。第34页，共68页，编辑于2022年，星期五 目前的

11、图像传感器分为目前的图像传感器分为CCDCCD（电荷耦合器件）和（电荷耦合器件）和CMOSCMOS（互（互补型金属氧化物半导体）两种。赞成补型金属氧化物半导体）两种。赞成CCDCCD芯片的主要论据是这芯片的主要论据是这种芯片比种芯片比CMOSCMOS更灵敏，因此可在昏暗的光线下照出较好的更灵敏，因此可在昏暗的光线下照出较好的相片。用相片。用CCDCCD芯片的相机照出的相片也比芯片的相机照出的相片也比CMOSCMOS清楚，使用清楚，使用COMSCOMS芯片有时会有芯片有时会有“噪声噪声“问题问题图像上有些缺点。图像上有些缺点。但从另一方面讲，但从另一方面讲，CMOSCMOS芯片的成本较低，在这里

12、节省的芯片的成本较低，在这里节省的费用可转化为更低的相机价格。此外，费用可转化为更低的相机价格。此外，CMOSCMOS芯片比芯片比CCDCCD芯片芯片吸收的能量少，所以吸收的能量少，所以CMOSCMOS芯片的相机换一次电池可使用更芯片的相机换一次电池可使用更长的时间。出于图像质量的考虑，目前大多数数码相机使长的时间。出于图像质量的考虑，目前大多数数码相机使用用CCDCCD技术。技术。第35页，共68页，编辑于2022年，星期五七、数字图像处理的主要研究内容七、数字图像处理的主要研究内容 前面我们已经简单提到了数前面我们已经简单提到了数字图像处理的几个热点的研究方字图像处理的几个热点的研究方向，

13、其研究领域中所包含的研究向，其研究领域中所包含的研究内容，即处理对象与处理方法大内容，即处理对象与处理方法大致有下面几个方面。致有下面几个方面。第36页，共68页，编辑于2022年，星期五7.1 7.1 图像的数字化图像的数字化 图像的数字化的目的是，如何将一幅图像表示成一组数字，既不失真又便于计算机分析处理。主要包括的是图像的采样与量化。第37页，共68页，编辑于2022年，星期五7.2 7.2 图像的增强图像的增强 图像增强的目的是，加强图像的有图像增强的目的是，加强图像的有用信息，消弱干扰和噪声。用信息，消弱干扰和噪声。第38页，共68页，编辑于2022年，星期五7.3 7.3 图像的恢

14、复图像的恢复 把退化、模糊了的图像复原。模糊把退化、模糊了的图像复原。模糊的原因有许多种，最常见的有运动模糊，的原因有许多种，最常见的有运动模糊，散焦模糊等等。散焦模糊等等。第39页，共68页，编辑于2022年，星期五7.4 7.4 图像的编码图像的编码 图像编码的目的是，简化图像的表图像编码的目的是，简化图像的表示，压缩表示图像的数据，以便于存储示，压缩表示图像的数据，以便于存储和传输。和传输。第40页，共68页，编辑于2022年，星期五7.5 7.5 图像的重建图像的重建 所谓的图像重建是由二维图像重所谓的图像重建是由二维图像重建三维图像。最常使用的，也是最建三维图像。最常使用的，也是最成

15、功使用的领域之一是医学诊断影成功使用的领域之一是医学诊断影像。像。第41页，共68页，编辑于2022年，星期五7.6 7.6 图像分割与特征提取图像分割与特征提取 图像分割是指将一幅图像的区域图像分割是指将一幅图像的区域根据分析对象进行分割。根据分析对象进行分割。图像的特征提取包括了形状特图像的特征提取包括了形状特征、纹理特征、颜色特征等等。征、纹理特征、颜色特征等等。第42页，共68页，编辑于2022年，星期五7.7 7.7 图像隐藏图像隐藏o图像隐藏是将某个保密图像放在一个可图像隐藏是将某个保密图像放在一个可公开的图像中，在传输的过程中，如果公开的图像中，在传输的过程中，如果不知道该秘钥，

16、则无法获得真正的图像。不知道该秘钥，则无法获得真正的图像。一般包括以下两个内容：一般包括以下两个内容：1 1）数字水印）数字水印2 2）图像的信息伪装）图像的信息伪装第43页，共68页，编辑于2022年，星期五八、图像通信八、图像通信图像通信系统框图：图像通信系统框图：图像信息源信源编码信道编码调制器 信道信道解调器信道解码信源 解码显示 图像噪声第44页，共68页，编辑于2022年，星期五八、图像通信八、图像通信数字图像传输的优点：1）可以多次中继而不致引起噪声的严重积累。2）有利于采用压缩编码技术。3）可采用数字通信中的抗干扰编码技术。4）易于实现保密通信。5）易于计算机联网，便于综合业务的应用。第45页，共68页，编辑于2022年，星期五 作 业（共1题）1.1.看一段视频游戏，或是一段电视新闻看一段视频游戏，或是一段电视新闻节目，写一篇短文来叙述数字图像技节目，写一篇短文来叙述数字图像技术如何应用于产生特殊视觉效果。术如何应用于产生特殊视觉效果。第46页，共68页，编辑于2022年，星期五