图象基本概念与图象处理系统

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,第,1,页,第,1,讲,教材和主要参考书,图象工程（第,2,版）,上册：图象处理,中册：图象分析,下册：图象理解,教材和主要参考书,学习图象技术所需的基础知识,数学：线性代数，随机过程,计算机科学：软件编程,电子学：信号处理，电路原理,图象技术,数学、计算机的应用领域,1-,D,信号的推广，特殊的模式识别技术,第1章 绪论,1.1图象基本概念,1.2图象工程简介,1.3,图象处理系统,1.,4,主要内容和安排,1.1图象基本概念,1.1.1图象和数字图象,1.1.2图象的表达,1.1.1 图象和数字图象,图象：,用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的，可以直接或间接作用于人眼并进而产生视知觉的实体,图象（广义,/,抽象）,图像（狭义,/,具体）,图象和信息：,人类从外界（客观世界）获得的信息约有75%来自视觉系统,1.1.1 图象和数字图象,图象类型,广义,图片，动画，绘图，文字/档，.,狭义,单幅,序列图象,，.,静止,运动图象（视频）,，.,2-,D,3-D，,彩色，立体对，多光谱,多视场图象,，.,灰度,深度，纹理图象，.,1.1.,2,图象的表达,图象表示,2-,D,数组,f,(,x,y,),x,，,y,：2-D,空间,XY,中坐标点的位置,f,：,代表图象在(,x,y,),的性质,F,的数值,f,，,x,，,y,的值可以是任意实数,性质,F,:,可对应不同物理量,灰度图象里用灰度表示,1.1.,2,图象的表达,图象表示,矩阵,矢量,1.1.,2,图象的表达,1.,2,图象工,程,程简介,1.,2.1,图象技,术,术和图,象,象工程,1.,2.2,图象工,程,程的三,个,个层次,1.,2.3,图象工,程,程相关,学,学科和,领,领域,1.,2.4,图象工,程,程的技,术,术应用,1.,2.5,图象工,程,程文献,统,统计分,类,类,1.,2.1,图象技,术,术和图,象,象工程,图象技,术,术,图象技,术,术在广,义,义上是,各,各种与,图,图象有,关,关的技,术,术的总,称,称,主要功,能,能/作,用,用包括,：,：,对图象,的,的各种,加,加工（,见,见下）,基于加,工,工结果,的,的判断,决,决策和,行,行为规,划,划,为此进,行,行的硬,件,件设计,及,及制作,1.,2.2,图象工,程,程的三,个,个层次,图象工,程,程：,不同层,次,次图象,技,技术的,有,有机结,合,合及应,用,用,图象工,程,程三层,次,次：,图象处,理,理（图,象,象,图,图象）,图象分,析,析（图,象,象,数,数据）,图象理,解,解（图,象,象,解,解释）,1.,2.2,图象工,程,程的三,个,个层次,1.,2.3,图象工,程,程相关,学,学科和,领,领域,1.,2.3,图象工,程,程相关,学,学科和,领,领域,主要相,关,关学科,：,：,图形学,：,：,原指用,图,图形、,图,图表、,绘,绘图等,形,形式表,达,达,数,数据信,息,息的科,学,学，而,计,计算机,图,图形学,研,研,究,究的就,是,是如何,利,利用计,算,算机技,术,术来产,生,生,这,这些形,式,式,图象,模式识,别,别：,试图把,图,图象分,解,解成可,用,用符号,较,较,抽,抽象地,描,描述的,类,类别,计算机,视,视觉：,主要强,调,调用计,算,算机实,现,现人的,视,视,觉,觉功能,，,，目前,的,的研究,内,内容主,要,要与图,象,象,理,理解相,结,结合,1.,2.4,图象工,程,程的技,术,术应用,应用领,域,域示例,(1),视,视频,通,通信：,可,可视电,话,话，电,视,视会议,，,，按需,电,电视,，,远程教,育,育；,(2),文,文字,档,档案：,文,文字识,别,别，过,期,期档案,复,复原，,邮,邮件分,捡,捡，支,票,票，签,名,名,辫,辫伪，,办,办公自,动,动化；,(3),生,生物,医,医学：,红,红白学,球,球计数,，,，染色,体,体分析,、,、,X,光、,CT、MRI,、,、PET,图象分,析,析，医,学,学手术,模,模拟规,划,划，远,程,程医疗,；,；,(4),遥,遥感,测,测绘：,巡,巡航导,弹,弹制导,，,，无人,驾,驾驶飞,机,机飞行,，,，精确,制,制导，,矿,矿,藏,藏勘探,，,，资源,探,探测，,气,气象预,报,报，自,然,然灾害,监,监测；,(5),工,工业,生,生产：,工,工业检,测,测，工,业,业探伤,，,，自动,生,生产流,水,水线监,控,控，移,动,动,机,机器,人,人，无,损,损探测,，,，金相,分,分析，,印,印刷板,质,质量检,验,验，,精,精细,印,印刷品,缺,缺陷检,测,测；,(6),军,军事,公,公安：,雷,雷达图,象,象分析,、,、巡航,导,导弹路,径,径规划/,制,制导，,罪,罪犯脸,形,形,合,合成、,识,识别，,指,指纹、,印,印章的,鉴,鉴定识,别,别；,(7),交,交通,管,管理：,太,太空探,测,测、航,天,天飞行,、,、公路,交,交通管,理,理。,1.,2.5,图象工,程,程文献,统,统计分,类,类,中国图,象,象工程,综,综述,（,中国图,象,象图形,学,学报,5月,期,期,）,文献统,计,计分类,共统计,15,种刊物,已进行,10,年（1996-200,5,）,涉及到1,8819,篇论文,选取了,4032,篇论文,1.,2.5,图象工,程,程文献,统,统计分,类,类,图象工,程,程期刊,（1）,CT,：,：CT,理论与,应,应用研,究,究,（2）,CX,：,：,测绘学,报,报,（3）,DC,：,：,电子测,量,量与仪,器,器学报,（4）,DK,：,：,电子科,学,学学刊,（5）,DX,：,：,电子学,报,报,（6）,JX,：,：,计算机,学,学报,（7）,MR,：,：,模式识,别,别与人,工,工智能,（8）,SC,：,：,数据采,集,集与处,理,理,（9）,TX,：,：,通信学,报,报,（10,）,）,XC,：,：,信号处,理,理,（11,）,）,YX,：,：,遥感学,报,报,（12,）,）,ZS,：,：,中国生,物,物医学,工,工程学,报,报,（13,）,）,Zti：,中国体,视,视学和,图,图象分,析,析,（14,）,）,Ztu：,中国图,象,象图形,学,学报,（15,）,）,ZX,：,：,自动化,学,学报,1.,2.5,图象工,程,程文献,统,统计分,类,类,1.,2.5,图象工,程,程文献,统,统计分,类,类,1.,3,图象处,理,理系统,1.,3.1,系统构,成,成框图,1.,3.2,图象采,集,集,1.,3.3,图象显,示,示打印,1.,3.4,图象存,储,储,1.,3.5,图象处,理,理,1.,3.1,系统构,成,成框图,1.,3.2,图象采,集,集,图象采,集,集,装置,为采集,数,数字图,象,象，需,要,要两种,装,装置（,器,器件）,：,：,(1),对某个,电,电磁能,量,量谱波,段,段（如,X,射线、,紫,紫,外,外线、,可,可见光,、,、红外,线,线等）,敏,敏感的,物,物,理,理器件,，,，它能,产,产生与,所,所接受,到,到的电,磁,磁,能,能量成,正,正比的,（,（模拟,）,）电信,号,号；,(2),数字化,器,器，它,能,能将上,述,述（模,拟,拟）电,信,信,号,号转化,为,为数字,（,（离散,）,）的形,式,式。,1.,3.3,图象显,示,示打印,图象显,示,示,图象处,理,理的结,果,果多是,供,供观察,的,的,图象数,据,据,亮度模,式,式显示,显示设,备,备,电视显,示,示器，,液,液晶显,示,示器,阴极射,线,线管（,CRT),打印设,备,备,转换到,幻,幻灯片,、,、照片,或,或透明,胶,胶片上,1.,3.3,图象显,示,示打印,半调,（,halptone,）,输出,多数打,印,印设备,仅,仅能直,接,接显示,输,输出二,值,值图,半调技,术,术：利,用,用人眼,的,的集成,特,特性，,通,通过控,制,制二值,点,点模式,的,的形式,（,（包括,数,数量，,尺,尺寸，,形,形状等,）,）来获,得,得视觉,上,上不同,的,的灰度,感,感觉,一种将,灰,灰度图,象,象转化,为,为二值,图,图象的,技,技术,输出二,值,值图象,，,，看到,灰,灰度图,象,象,1.,3.3,图象显,示,示打印,幅度调,制,制（,AM,）,通过,调,调整,输,输出,黑,黑点,的,的尺,寸,寸来,显,显示,不,不同,的,的灰,度,度,例如,，,，早,期,期报,纸,纸上,的,的图,片,片,在每,个,个空,间,间位,置,置打,印,印一,个,个其,尺,尺寸,反,反比,于,于该,处,处灰,度,度的,黑,黑圆,点,点,二值,点,点是,规,规则,的,的排,成,成网,格,格的,点,点,点的,形,形状,并,并不,是,是决,定,定性,的,的因,素,素,1.,3.3,图象,显,显示,打,打印,频率,调,调制,（,（,FM,）,输出,黑,黑点,的,的尺,寸,寸是,固,固定,的,的,其在,空,空间,的,的分,布,布（,点,点间,的,的间,隔,隔或,一,一定,区,区域,内,内点,出,出现,的,的频,率,率）,取,取决,于,于所,需,需表,示,示的,灰,灰度,缺点,：,：点,增,增益,（,（打,印,印单,元,元尺,寸,寸相,对,对于,原,原始,单,单元,尺,尺寸,的,的增,加,加量,）,）增,加,加导,致,致打,印,印图,灰,灰度,范,范围,的,的减,少,少或,压,压缩,1.,3.3,图象,显,显示,打,打印,调制,模,模板,每个,输,输出,单,单元,内,内包,含,含若,干,干个,基,基本,二,二值,点,点,每个,模,模板,对,对应,一,一个,输,输出,单,单元,2,2,5,种灰,度,度,1.,3.3,图象,显,显示,打,打印,调制,模,模板,3,3,1,0,种灰,度,度,1.,3.3,图象,显,显示,打,打印,抖动,（,（,dithering）,输出,技,技术,利用,随机,变,变化,-2,(6-,b),-2,(5-b),f,(,x,y,),+,0,2,(5-b),2,(6-b),半调,技,技术,牺牲,图,图象,的,的空,间,间点,数,数而,增,增加,图,图象,的,的灰,度,度级,数,数,要保,持,持细,节,节，,灰,灰度,级,级数,就,就有,限,限,1.,3.4,图象,存,存储,图象,存,存储,数据,量,量度,单,单位,比特（,bit,），,字节（,byte=8bit,）,千字,节,节（,Kbyte,）,）,兆（10,6,）字,节,节（,Mbyte,）,）,吉（10,9,）字,节,节（,Gbyte,）,）,太（10,12,）字,节,节（,Tbyte,）,）,1.,3.4,图象,存,存储,图象,存,存储,器,器,(1),处理,过,过程,中,中使,用,用的,快,快速,存,存储,器,器,计算,机,机内,存,存，,帧,帧缓,存,存,(2),较快,重,重新,调,调用,的,的在,线,线或,联,联机,存,存储,器,器,磁盘,，,，磁,光,光盘,(3),不经,常,常使,用,用的,数,数据,库,库（,档,档案,库,库）,存,存储,器,器,磁带,，,，光,盘,盘，,光,光盘,塔,塔,1.,3.4,图象,存,存储,格式,（,（表,示,示格,式,式和,文,文件,格,格式,）,）,(1),矢量,格式,用线,段,段或,线,线段,的,的组,合,合体,来,来表,示,示图,象,象,(2),光栅,格式,用许,多,多图,象,象点,的,的集,合,合来,表,表示,图,图象,BMP,格式,，,，,GIF,格式,，,，,TIFF,格式,，,，,JPEG,格式,1.,3.5,图象,处,处理,图象,处,处理,对图,象,象的,增,增强,以,以改,善,善图,象,象视,