【正文】 數字圖像處理 Digital Image Processing 劉斌 主要參考書： MATLAB的系統(tǒng)分析與設計：圖像處理 王曉丹 吳崇明 編 西安電子科技大學出版社 2. 圖像工程 (上冊 ） ———— 圖像處理與分析 章毓晉 編 清華大學出版社 3. 數字圖像處理學 阮秋琦 編 電子工業(yè)出版社 4. MATLAB工具箱應用指南 ———— 信息工程篇 伯曉晨 李濤 劉路等編 電子工業(yè)出版社 第 1講 圖像處理導論 本講主要介紹數字圖像處理的基本概念知識 ： 什么是圖像？數字圖像如何在計算機中表示？ 什么是圖像處理？數字圖像處理的意義何在？ 數字圖像處理包含哪些方面的內容？ 數字圖像處理有哪些方法？ 1 數字圖像處理的起源與意義 人類傳遞信息的主要媒介是語音和圖像 。 據統(tǒng)計 ， 在人類接受的信息中 ， 聽覺信息占 20%,視覺信息占 60%， 其它如味覺 、 觸覺 、 嗅覺信息總的加起來不過占 20%。 可見圖像信息是十分重要的 。 “ 百聞不如一見 ” 嘛 ！ 但圖像通信的發(fā)展就大大落后于語音通信 。 數字圖像處理技術起源于 20世紀 20年代 ， 當時通過海底電纜從英國倫敦到美國紐約傳輸了一幅照片 ， 它采用了數字壓縮技術 。 就 1920年的技術水平看 ， 如果不壓縮 ， 傳一幅圖片要一個星期時間 ， 壓縮后只需要 3小時 。 1964年美國的噴氣推進實驗室處理了太空船 “ 徘徊者七號 ” 發(fā)回的月球照片 ， 這標志著第三代計算機問世后數字圖像處理概念開始得到應用 。 其后 ， 數字圖像處理技術得到迅速發(fā)展 ， 目前已成為工程學 、 計算機科學 、 信息科學 、 統(tǒng)計學 、 物理學 、 化學 、 生物學 、 醫(yī)學甚至社會科學等領域各學科之間學習和研究的對象 。 如今圖像處理技術已給人類帶來了巨大的經濟效益和社會效益 。 圖像處理科學對人類具有重要意義 ， 它表現(xiàn)在如下三個方面： (1) 圖像是人們從客觀世界獲取信息的重要來源； (2) 圖像信息處理是人類視覺延續(xù)的重要手段； (3) 圖像處理技術對國計民生有重要意義 。 2 圖像的含義 什么是圖像 ？ 數字圖像是如何在計算機中表示的 ？ 客觀世界在空間上是三維 (3D)的 ,但一般景物得到的圖像是二維 (2D)的 。 一幅圖像可以用一個 2D函數或數組 f(x,y)表示 ， （ x,y） 表示坐標點的位置 ， 而 f表示點 (x,y)的某種性質 F的數值 ， 如 F一般表示灰度 ， 因此 f表示點 (x,y)的灰度值 。 常見圖像是連續(xù)的 （ 模擬圖像 ） ， 即 f,x,y,可以是任意實數 。 為了能用計算機對圖像進行加工 ， 需要把連續(xù)圖像離散化 。 這種離散化了的圖像就是數字圖像 ， 在不致引起混淆的前提的情況下我們以后也用 f(x,y)表示數字圖像 (或 f(m,n)等 ） ， f,x,y都在整數集合內取值。 下面看一個例子：用 MATLAB取一圖像的一部分 。 幾個相關概念： (1) 圖像的英文詞： Image (與 picture、 pattern的區(qū)別 ） ； (2) 象素 (pixel)：圖像中每個基本單元 （ 點 ） 。 (3) I=f(x,y,z,t) 的含義 。 3 數字圖像處理的特點 數字圖像處理的特點 ？ (1) 需要處理的信息量大： 一幅 :256*256*8=64K的圖像有 64K大?。? 512*512*8=256K 1024*1024*8=1M 2048*2048*8=4M (2) 圖像處理技術的綜合性強： 技術：通信技術 、 計算機技術 、 電子技術 、 電視技術； 基礎知識：數學 、 物理 、 數字信號處理 、 生物 、 心理； (3) 圖像數據的相關性強 。 4 數字圖像處理的研究內容 數字圖像處理 包含哪些方面的內容 ？ (1) 幾何處理 (Geometrical Processing)： 坐標變換 ， 圖像縮放 、 旋轉 、 平移 、 圖像配準 、 全景畸變校正 、 扭曲校正 、求圖像周長 、 面積 、 體積等 。 (2) 算術運算 (Arithmetic Processing)： 加 、 減 、 乘 、 除等 ， 用于融合 、 去噪 、 運動目標檢測 。 (3) 圖像增強 (Image Enhancement) 圖像對比度增強 ， 提取邊緣等 。 （ 例 1：對比度；例 2：邊緣提取 ） (4) 圖像復原 (Image Restoration) (5) 圖像重建 (Image Reconstruction) (6) 圖像編碼 (壓縮 ) (Image Encoding)(Compression) (7) 模式識別 (圖像識別 ） (Pattern Recognition) or (Image Recognition) (8) 圖像融合 (Image Fusion)(例 1： FIR圖像和 NIR圖像融合 ) (9)圖像理解 （ Image Understanding) (10)計算機