數(shù)字圖像處理課件.ppt

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1、第１章緒論內(nèi)容提要:數(shù)字圖像處理的發(fā)展簡(jiǎn)史圖像處理的任務(wù)基本的圖像處理系統(tǒng)圖像各種形式的表示MATLAB圖像處理工具箱簡(jiǎn)介。教學(xué)建議:本章教學(xué)安排4學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)本課程的先修知識(shí)包括：線性代數(shù)：矩陣的表示與運(yùn)算數(shù)字信號(hào)處理微機(jī)原理軟件技術(shù)基礎(chǔ)等。3.重點(diǎn)了解圖像處理的任務(wù)基本的圖像處理系統(tǒng)微機(jī)圖像處理系統(tǒng)數(shù)字圖像的表示Matlab圖像處理工具箱的初步使用。1.1數(shù)字圖像處理及發(fā)展簡(jiǎn)史1.1.1數(shù)字圖像與像素圖像是自然界景物的客觀反映。在數(shù)字圖像領(lǐng)域，將圖像看成是許多大小相同、形狀一致的像素組成。像素（pictureelement，簡(jiǎn)稱pixel）一幅圖像可以用二維矩陣表示

2、。圖1.1自然景物圖像(a)原圖(b)將原圖放大4倍圖像的數(shù)字化包括兩個(gè)主要步驟：離散和量化1.1.2圖像處理的發(fā)展簡(jiǎn)史數(shù)字圖像處理首次成功地應(yīng)用在1964年美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（NASAJPL）對(duì)“徘徊者7號(hào)”探測(cè)器發(fā)來(lái)的幾千張?jiān)虑蛘掌倪M(jìn)行幾何校正、灰度變換、去除噪聲等處理?？紤]了太陽(yáng)位置和月球環(huán)境的影響。用計(jì)算機(jī)繪制了月球表面的照片。2005年1月14日，“惠更斯”探測(cè)器拍攝了“土衛(wèi)六”的圖像。圖1.3土衛(wèi)六的地貌圖圖1.4陸地衛(wèi)星5號(hào)1.2圖像處理的目的、任務(wù)與特點(diǎn)1.2.1圖像處理的目的一般地，圖像處理中需要完成以下一個(gè)或幾個(gè)任務(wù)：（1）提高圖像的視覺(jué)

3、質(zhì)量以提供人眼主觀滿意或較滿意的效果。（2）提取圖像中目標(biāo)的某些特征，以便于計(jì)算機(jī)分析或機(jī)器人識(shí)別。（3）為了存儲(chǔ)和傳輸龐大的圖像和視頻信息，常常對(duì)這類數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的壓縮。（4）信息的可視化。（5）信息安全的需要。1.2.2圖像處理的任務(wù)圖像處理的主要任務(wù)：圖像獲取與數(shù)字化圖像增強(qiáng)圖像恢復(fù)圖像重建圖像變換圖像編碼與壓縮圖像分割1.2.3數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)1．具有數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)共有的特點(diǎn)。如：（1）處理精度高。（2）重現(xiàn)性能好。（3）靈活性高。2．?dāng)?shù)字圖像處理后的圖像可能是供人觀察和評(píng)價(jià)的，也可能作為機(jī)器視覺(jué)的預(yù)處理結(jié)果。3．?dāng)?shù)字圖像處理技術(shù)適用面寬。原始模擬圖像可

4、以來(lái)自多種信息源，它們可以是可見(jiàn)光圖像，也可以是不可見(jiàn)的波譜圖像、超聲波圖像或紅外圖像。圖1.5胸部X光片圖像圖1.6紅外熱像儀檢測(cè)的手4．?dāng)?shù)字圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng)。5．?dāng)?shù)字圖像處理與模擬方式處理圖像相比，也有一些不足之處，如（1）數(shù)字圖像處理的信息大多是二維或二維以上的多維信息，數(shù)據(jù)量巨大（2）數(shù)字圖像信號(hào)占用的頻帶較寬。（3）處理費(fèi)時(shí)。1.3基本的圖像處理系統(tǒng)圖像處理系統(tǒng)包括圖像處理硬件和圖像處理軟件。1.3.1圖像處理硬件微機(jī)圖像處理硬件系統(tǒng)主要由圖像輸入設(shè)備、圖像運(yùn)算處理設(shè)備（微計(jì)算機(jī)）、圖像存儲(chǔ)器、圖像輸出設(shè)備等組成。軟件系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)、控制軟件及應(yīng)用軟

5、件等。圖1.7基本的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)較完整的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖：由輸入設(shè)備、成像顯示記錄設(shè)備、數(shù)字圖像處理核心、交互控制單元等組成。1圖像輸入設(shè)備完成將模擬光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成模擬電圖像的過(guò)程。數(shù)字化圖像輸入設(shè)備還進(jìn)一步將模擬電圖像進(jìn)行數(shù)字化以便于存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)和計(jì)算機(jī)處理。2.圖像存儲(chǔ)器為了適應(yīng)圖像的大數(shù)據(jù)量要求，輸入圖像、輸出圖像以及中間結(jié)果圖像必須用大容量存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行存儲(chǔ)。3.主機(jī)用于圖像處理的計(jì)算機(jī)。4．顯示器及圖像輸出設(shè)備圖1.8數(shù)字圖像處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖像采集卡、顯示卡、高速圖像處理卡等。（1）圖像采集卡（2）高速圖像處理卡（3）顯示卡圖1.9基于DSP的高

6、速圖像處理卡結(jié)構(gòu)圖圖1.10VGA顯卡的原理框圖1.3.2圖像處理軟件圖1.11圖像處理軟件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1.圖像設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序2.操作系統(tǒng)：（1）IBMPC及兼容機(jī)一般使用MicrosoftWindows操作系統(tǒng)。（2）AppleMacintosh機(jī)一般使用MacOSX操作系統(tǒng)。（3）圖形工作站典型使用UNIX或XWINDOWS操作系統(tǒng)。3．圖像處理開(kāi)發(fā)工具（1）VC++面向?qū)ο罂梢暬晒ぞ撸?）MATLAB的圖像處理工具箱（3）圖像應(yīng)用軟件：Photoshop、CorelDRAW、ACDSee1.4數(shù)字圖像處理的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)1.4.1數(shù)字圖像處理的應(yīng)用1．航天

7、和航空技術(shù)方面的應(yīng)用2．生物醫(yī)學(xué)工程方面的應(yīng)用3．通信工程方面的應(yīng)用4．工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人視覺(jué)方面的應(yīng)用5．軍事和公安方面的應(yīng)用6．生活和娛樂(lè)方面的應(yīng)用1.4.2數(shù)字圖像處理的發(fā)展趨勢(shì)（1）上世紀(jì)末到本世紀(jì)初在圖像處理技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了一些新熱點(diǎn)（2）“傳統(tǒng)的”圖像分割和圖像壓縮編碼等領(lǐng)域仍有研究的價(jià)值。（3）加強(qiáng)對(duì)視覺(jué)特性、心理學(xué)特性等的進(jìn)一步研究，作為邊緣學(xué)科，圖像處理技術(shù)更應(yīng)該注意借鑒其他學(xué)科的理論、技術(shù)和方法，完善圖像處理的理論和技術(shù)體系。（4）在硬件技術(shù)方面，要在進(jìn)一步提高精度的同時(shí)著重解決處理速度問(wèn)題。（5）圖像處理技術(shù)在圖像通信的研究和應(yīng)用具有廣闊的市