DIT知识点整理资格考试安全工程师考试人力资源企业文档.pdf
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1、第一章 数字图像处理起源于 20 世纪 20 年代,海底电缆从英国伦敦到美国纽约,采用数字压缩技术传输了第一幅数字照片。图像处理分:低级处理,中级处理,高级处理。低级处理:降噪,对比度增强,图像锐化,特点:输入输出均为图像。中级处理:分割,并对单个对象进行描述识别,特点:输入图像,输出为图像中提取的属性(如边缘,轮廓,以及单个对象的特性)高级处理:通过 执行与人类视觉相关的感知函数,来对识别的对象进行总体确认。取样:将坐标值数字化。量化:将振幅数字化。CT:计算机断层。伽马射线:核医学,天文观测。放射性同位素衰变。X 射线:胸透,大动脉血管造影,头部 CT,电子电路板。天鹅座新星气云 X 射线
2、管中电子撞击原子核产生。紫外线:工业检测,生物成像,天文观测,平板印刷术 可见光:CD 表面,纸币图像,拇指指纹。微波:雷达。无线电波:医学,天文学。MRI(核磁共振)膝|脊骨 超声波:胎儿图像,甲状腺图像。分形:一种基本模式根据某些数学规则的迭代复制。小波是以不用分辨率来描述图像的基础。压缩:指的是减少图像存储量或降低传输图像带宽的处理。四种图像类型:灰度图像(Intensity image)二值图像(Binary image)索引图像(Index image)RGB 图像(RGB image)第二章 锥状体:昼视 600-700万个,中央凹,数码相机。柱状体:夜视 7500 万-1.5亿,
3、遍布视网膜。韦伯比:Ic/I值越小亮度辨别能力越好。摄像机成象几何(凸透镜):uv,f 其中:成象的物距 u,像距 v,焦距 f 称为系统的放大系数 简化(只有光心有光通过,图象聚在焦平面上),针孔模型:(光学成象)人眼主观亮度(即由人的视觉系统感知的亮度)是入射光强的对数函数.能同时鉴别的光强级范围很小 人眼响应在不同光强区的边界周围会”过量调整”.这种现象称为 ”马赫效应”uvM 像处理分低级处理中级处理高级处理低级处理降噪对比度增强图像锐化特点输入输出均为图像中级处理分割并对单个对象进行描述识别特点输入图像输出为图像中提取的属性如边缘轮廓以及单个对象的特性高级处理通过执行与人类医学天文观
4、测放射性同位衰变射线胸透大动脉血管造影头部电子电路板天鹅座新星气云射线管中电子撞击原子核产生紫外线工业检测生物成像天文观测平板印刷术可见光表面纸币图像拇指指纹微波雷达无线电波医学天文学核磁共振像的基础压缩指的是减少图像存储量或降低传输图像带宽的处理四种图像类型灰度图像二值图像索引图像图像第二章锥状体昼视万个中央凹数码相机柱状体夜视万亿遍布视网膜韦伯比值越小亮度辨别能力越好摄像机成象几何凸透镜 亮度感知压缩:照明/反射强度(Lum)与亮度感觉(B/L)的非线性关系导致:等量变化的照明使感知亮度偏向比较光亮的值;而等量变化的感知亮度来自偏向较低的照明值.这种效应将视觉亮度分成亮灰(对应中到高的照明
5、)和暗灰.在亮灰区具有等比例的最佳亮度分辨率.数字图像的产生:a.连续图像;b.沿 AB 扫描线的连续图像;c.采样;对坐标值进行数字化。d.量化.对幅值数字化。图像存储量的计算:M(行数)*N(列数)*k(2 底 L 的对数)比特 L:灰度级数。对比度:最高和最低灰度级间灰度差。m 邻接(混合邻接):邻点 q 与当前像素(点)p 存在 4 邻接前景邻点;或 q是p的对角邻点并且 p 和 q 没有公共的前景 4 邻点。区域 R:图像中的一些像素构成的集合 R,如果 R 是一个连通集合,则称 R 是一个区域。区域 R 的边界是该区域中的一组像素,它们各自都有一个或一个以上的邻点不在 R 中。如果
6、 R刚好是整个图像,则图像的第一和最后一行/列就是它的边界。边界不是边缘 对像素 p(x,y),q(s,t)和 z(v,w),距离函数 D 应满足:D(p,q)=0(D(p,q)=0,iff p=q)D(p,q)=D(q,p),and D(p,z)=D(p,q)+D(q,z)欧氏 euclidean距离 L2:等距为圆 2122)()(),(tysxqpDe像处理分低级处理中级处理高级处理低级处理降噪对比度增强图像锐化特点输入输出均为图像中级处理分割并对单个对象进行描述识别特点输入图像输出为图像中提取的属性如边缘轮廓以及单个对象的特性高级处理通过执行与人类医学天文观测放射性同位衰变射线胸透大动
7、脉血管造影头部电子电路板天鹅座新星气云射线管中电子撞击原子核产生紫外线工业检测生物成像天文观测平板印刷术可见光表面纸币图像拇指指纹微波雷达无线电波医学天文学核磁共振像的基础压缩指的是减少图像存储量或降低传输图像带宽的处理四种图像类型灰度图像二值图像索引图像图像第二章锥状体昼视万个中央凹数码相机柱状体夜视万亿遍布视网膜韦伯比值越小亮度辨别能力越好摄像机成象几何凸透镜 准欧氏距离:等距为 8 边形 街区City-Block距离 L1:等距为 4 角星 棋盘chessboard距离 L:等距为矩形 线性与非线性运算:H(af+bg)=aH(f)+bH(g)单色光(无色光):没有颜色的光。灰度级:用来
8、表示单色光的强度。灰度图像:单色图像。f(x,y)=i(x,y)r(x,y)其中 0i(x,y)and 0r(x,y)变换-运算-反变换-空间域 g。如下图:区域 R:图像中的一些像素构成的集合 R,如果 R 是一个连通集合,则称 R 是一个区域。区域 R 的边界是该区域中的一组像素,它们各自都有一个或一个以上的邻点不在 R 中。如果 R 刚好是整个图像,则图像的第一和最后一行/列就是它的边界。边界不是边缘 对像素 p(x,y),q(s,t)和 z(v,w),距离函数 D 应满足:D(p,q)=0(D(p,q)=0,iff p=q)D(p,q)=D(q,p),and D(p,z)1 的效果与1
9、 的效果相反。指数幂转换也用于通用的反差增强处理:a,增强暗部 1 时 增强亮部 对比度拉伸:扩展图像灰度级动态范围的处理。灰度级分层:像处理分低级处理中级处理高级处理低级处理降噪对比度增强图像锐化特点输入输出均为图像中级处理分割并对单个对象进行描述识别特点输入图像输出为图像中提取的属性如边缘轮廓以及单个对象的特性高级处理通过执行与人类医学天文观测放射性同位衰变射线胸透大动脉血管造影头部电子电路板天鹅座新星气云射线管中电子撞击原子核产生紫外线工业检测生物成像天文观测平板印刷术可见光表面纸币图像拇指指纹微波雷达无线电波医学天文学核磁共振像的基础压缩指的是减少图像存储量或降低传输图像带宽的处理四种
10、图像类型灰度图像二值图像索引图像图像第二章锥状体昼视万个中央凹数码相机柱状体夜视万亿遍布视网膜韦伯比值越小亮度辨别能力越好摄像机成象几何凸透镜突出感兴趣范围A,B 的灰度,降低其他灰度的值。使感兴趣范围的灰度变亮,保持图像中的其他灰度级不变。高阶比特平面包括了视觉上很重要的大多数数据,低阶比特平面在图像中贡献了更精细的灰度细节。显示一幅 8 比特图像的第 8 个比特平面:将 0127 之间的所有灰度映射为 0,128255 之间的所有灰度映射为 1.四种基本的图像类型:1.暗图像 2.亮图像 3.低对比度图像 4.高对比度图像 像处理分低级处理中级处理高级处理低级处理降噪对比度增强图像锐化特点
11、输入输出均为图像中级处理分割并对单个对象进行描述识别特点输入图像输出为图像中提取的属性如边缘轮廓以及单个对象的特性高级处理通过执行与人类医学天文观测放射性同位衰变射线胸透大动脉血管造影头部电子电路板天鹅座新星气云射线管中电子撞击原子核产生紫外线工业检测生物成像天文观测平板印刷术可见光表面纸币图像拇指指纹微波雷达无线电波医学天文学核磁共振像的基础压缩指的是减少图像存储量或降低传输图像带宽的处理四种图像类型灰度图像二值图像索引图像图像第二章锥状体昼视万个中央凹数码相机柱状体夜视万亿遍布视网膜韦伯比值越小亮度辨别能力越好摄像机成象几何凸透镜 T 非单调,多 r 对一 s T 严格单调,1 对 1 映
12、射,可逆 局部直方图处理:以图像中的每个像素的邻域中的灰度分布为基础设计变换函数。滤波:是指接受(通过)或拒绝一定的频率分量。低通滤波器:通过低频的滤波器。用于模糊(平滑)一幅图像。线性滤波:在图像像素上执行线性操作。线性滤波的通式:点(x,y)周围像素的加权和 m*n 是滤波器的大小,a=(m-1)/2,b=(n-1)/2 相关:滤波器模板移过图像并计算每个位置乘积之和的处理。卷积:将滤波器旋转 180o 进行相关。模板卷积:模板 T(i,j)图象 f(x,y)aasbbttysxftswyxg),(),(),(1010),(),(),(),(mimjjyixfjiTyxfTyxg)2,2(
13、)2,2()1,()1,0(),()0,0(),(yxfTyxfTyxfTyxg像处理分低级处理中级处理高级处理低级处理降噪对比度增强图像锐化特点输入输出均为图像中级处理分割并对单个对象进行描述识别特点输入图像输出为图像中提取的属性如边缘轮廓以及单个对象的特性高级处理通过执行与人类医学天文观测放射性同位衰变射线胸透大动脉血管造影头部电子电路板天鹅座新星气云射线管中电子撞击原子核产生紫外线工业检测生物成像天文观测平板印刷术可见光表面纸币图像拇指指纹微波雷达无线电波医学天文学核磁共振像的基础压缩指的是减少图像存储量或降低传输图像带宽的处理四种图像类型灰度图像二值图像索引图像图像第二章锥状体昼视万个
14、中央凹数码相机柱状体夜视万亿遍布视网膜韦伯比值越小亮度辨别能力越好摄像机成象几何凸透镜生成 m*n 的线性空间滤波器要求指定 mn 个模板系数,这些系数是根据滤波器支持什么样的操作来选择的。平滑滤波器:用于模糊处理和降低噪声。平滑线性空间滤波器的输出时包含在滤波器模板邻域内的像素的平均值。这些滤波器也称均值滤波器。中值滤波器:对滤波器包围的图像区域中所包含的像素排序,将中值代替该像素的值。对脉冲(椒盐)噪声有效。锐化的目的:突出灰度的过渡部分。一阶微分的性质:在恒定灰度区域微分值为 0,在灰度台阶或斜坡处微分值非 0,沿着斜坡的微分值非 0.二阶微分作图像增强Laplacian 算子 用 La
15、placian 算子做增强:使用一阶微分做图像锐化梯度 Roberts 交叉梯度算子 2222),(),(),(),(),(凸形凹形yxfyxfyxfyxfyxg22222yfxff),(4)1,()1,(),1(),1(2yxfyxfyxfyxfyxff),(2-),1-(),1(22yxfyxfyxfxf+=),(2-)1-,()1,(22yxfyxfyxfyf+=像处理分低级处理中级处理高级处理低级处理降噪对比度增强图像锐化特点输入输出均为图像中级处理分割并对单个对象进行描述识别特点输入图像输出为图像中提取的属性如边缘轮廓以及单个对象的特性高级处理通过执行与人类医学天文观测放射性同位衰变
16、射线胸透大动脉血管造影头部电子电路板天鹅座新星气云射线管中电子撞击原子核产生紫外线工业检测生物成像天文观测平板印刷术可见光表面纸币图像拇指指纹微波雷达无线电波医学天文学核磁共振像的基础压缩指的是减少图像存储量或降低传输图像带宽的处理四种图像类型灰度图像二值图像索引图像图像第二章锥状体昼视万个中央凹数码相机柱状体夜视万亿遍布视网膜韦伯比值越小亮度辨别能力越好摄像机成象几何凸透镜Soble 算子 M(x,y)=|(z7+2*z8+z9)-(z1+2*z2+z3)|+|(z3+2*z6+z9)-(z1+2*z4+z7)|图像处理中最常使用的模糊技术:灰度变换和空间滤波。隶属度函数也成特征函数。左图用
17、突变的阈值产生干脆的集合,右图用渐变的阈值产生模糊的集合。元素集 Z,论域。普通集合:当隶属度函数仅有两个值,例如 0 和 1。空集:当且仅当 Z 中的隶属度函数等于零,模糊集合为空集。图像对一阶导数与二阶导数响应的比较:一阶导数通常产生较粗的边缘;二阶导数对细节有强烈的响应。一阶导数通常对灰阶阶跃产生强烈的响应;ZzzzAA|,像处理分低级处理中级处理高级处理低级处理降噪对比度增强图像锐化特点输入输出均为图像中级处理分割并对单个对象进行描述识别特点输入图像输出为图像中提取的属性如边缘轮廓以及单个对象的特性高级处理通过执行与人类医学天文观测放射性同位衰变射线胸透大动脉血管造影头部电子电路板天鹅
18、座新星气云射线管中电子撞击原子核产生紫外线工业检测生物成像天文观测平板印刷术可见光表面纸币图像拇指指纹微波雷达无线电波医学天文学核磁共振像的基础压缩指的是减少图像存储量或降低传输图像带宽的处理四种图像类型灰度图像二值图像索引图像图像第二章锥状体昼视万个中央凹数码相机柱状体夜视万亿遍布视网膜韦伯比值越小亮度辨别能力越好摄像机成象几何凸透镜二阶导数对灰阶阶跃产生双重的响应。二阶导数对点的响应大于对线的响应,对线的响应又大于对阶跃的响应。第四章 法国数学家傅里叶指出:任何周期函数都可以表示为不同的频率的正弦和/或余弦和的形式,每个正弦项喝/或余弦项乘以不同的系数(现在称该和为傅里叶级数)。Fouri
19、er 在 1807 年认为:周期函数可以表示为 Sines 和 Cosine 的加权和。冲激:t 看成时间,冲激可以看成是幅度无限,持续时间为 0,具有单位面积的尖峰信号。带限函数:以原点为中心的有限区间(带宽)-Ux,Ux之外的频率值,其傅里叶变换为 0 的函数 f(t)。如果以超过函数最高频率的两倍的取样率来获得样本,连续的带限函数可以完全从它的样本集来恢复。混淆:低于最高频率的两倍取样率取样。分时间混淆,与图像间时间间隔有关。车轮效应。空间间隔,抗混淆:通过平滑输入函数减少高频分量。锯齿:当处理具有很强边缘内容的图像时,混淆的影响看起来就像是块状图像分量。莫尔(波纹)模式:两个近似等间隔
20、光栅之间产生的差拍模式。像处理分低级处理中级处理高级处理低级处理降噪对比度增强图像锐化特点输入输出均为图像中级处理分割并对单个对象进行描述识别特点输入图像输出为图像中提取的属性如边缘轮廓以及单个对象的特性高级处理通过执行与人类医学天文观测放射性同位衰变射线胸透大动脉血管造影头部电子电路板天鹅座新星气云射线管中电子撞击原子核产生紫外线工业检测生物成像天文观测平板印刷术可见光表面纸币图像拇指指纹微波雷达无线电波医学天文学核磁共振像的基础压缩指的是减少图像存储量或降低传输图像带宽的处理四种图像类型灰度图像二值图像索引图像图像第二章锥状体昼视万个中央凹数码相机柱状体夜视万亿遍布视网膜韦伯比值越小亮度辨
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