【正文】 。 圖象處理與 分析系統(tǒng) 圖象輸出系統(tǒng) 圖象輸入系統(tǒng) 圖像存儲(chǔ)系統(tǒng) 通 信 2 數(shù)字圖像獲取主要工具 (攝像機(jī)，數(shù)碼相機(jī)、掃描儀，遙感儀，采集卡等 ) 1） 電視攝像機(jī)（ Video Camera） 電視攝像機(jī)是目前使用最廣泛的圖像獲取設(shè)備。 微型圖像處理系統(tǒng)成本低 、 應(yīng)用靈活 、 便于推廣 。 主機(jī)為 PC機(jī) ， 配以圖像采集卡及顯示設(shè)備就構(gòu)成了最基本的微型圖像處理系統(tǒng) 。 圖 13 圖像工程與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系和區(qū)別 圖像 圖像 （ 人 ） 符號(hào) 數(shù)據(jù) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 圖像理解 圖像處理 圖像理解 （ 轉(zhuǎn)換 ） 模 式 識(shí) 別 計(jì) 算 機(jī) 視 覺 新 新 新 理 工 技 論 具 術(shù) 客 觀 世 界 圖像分析 數(shù)字圖像處理系統(tǒng) 1 數(shù)字圖像處理系統(tǒng)硬件 早期的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)為了提高處理速度 、 增加容量都采用大型機(jī) 。 圖像模式識(shí)別與圖像分析則比較相似 ， 只是前者試圖把圖像分解成可用符號(hào)較抽象地描述的類別 。 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的是用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成圖形的理論 、 方法和技術(shù) ， 即由非圖像形式的數(shù)據(jù)描述來生成逼真的圖像 。 另外 ， 圖像工程的研究進(jìn)展與人工智能 、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 、 遺傳算法 、 模糊邏輯等理論和技術(shù)都有密切的聯(lián)系 ，它的發(fā)展應(yīng)用與醫(yī)學(xué) 、 遙感 、 通信 、 文檔處理和工業(yè)自動(dòng)化等許多領(lǐng)域也是密不可分的 。 從它的研究方法來看 ， 它可以與數(shù)學(xué) 、 物理學(xué) 、 生理學(xué) 、 心理學(xué) 、 電子學(xué) 、 計(jì)算機(jī)科學(xué)等許多學(xué)科相互借鑒 。 根據(jù)本課程的任務(wù)和目標(biāo) ， 本書重點(diǎn)放在圖像處理上 ， 并學(xué)習(xí)圖像分析的基本理論和方法 。 圖像分析則進(jìn)入了中層 ， 分割和特征提取把原來以像素描述的圖像轉(zhuǎn)變成比較簡(jiǎn)潔的非圖像形式的描述 。 可見 ， 圖像處理 、 圖像分析和圖像理解是處在三個(gè)抽象程度和數(shù)據(jù)量各有特點(diǎn)的不同層次上 。這里的數(shù)據(jù)可以是目標(biāo)特征的測(cè)量結(jié)果， 或是基于測(cè)量的符號(hào)表示，它們描述了目標(biāo)的特點(diǎn)和性質(zhì) 圖像理解 :其重點(diǎn)是在圖像分析的基礎(chǔ)上， 進(jìn)一步研究圖像中各目標(biāo)的性質(zhì)和它們之間的相互聯(lián)系，并得出對(duì)圖像內(nèi)容含義的理解以及對(duì)原來客觀場(chǎng)景的解釋， 從而指導(dǎo)決策。 圖像理解 圖像分析 圖像處理 像素 目標(biāo) 符號(hào) 高層 低層 操 作 對(duì) 象 中層 語義 低 高 抽象程度 大 小 數(shù)據(jù)量 圖像分析 :主要是對(duì)圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)量， 以獲得它們的客觀信息，從而建立對(duì)圖像的描述。在這一領(lǐng)域還有相當(dāng)多的問題需要進(jìn)行深入研 圖像工程與相關(guān)學(xué)科 圖像工程的內(nèi)涵 圖像工程的內(nèi)容非常豐富 ， 根據(jù)抽象程度和研究方法等的不同 ， 可分為圖像處理 、 圖像分析和圖像理解三個(gè)層次 ， 如圖 12所示 。這種描述并不僅是單純的用符號(hào)作出詳細(xì)的描繪，而且要利用客觀世界的知識(shí)使計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)想、思考及推論，從而理解圖像所表現(xiàn)的內(nèi)容。 (Image Understanding) 圖像理解是由模式識(shí)別發(fā)展起來的方法。 (Pattern Recognition) 模式識(shí)別是數(shù)字圖像處理的又一研究領(lǐng)域。在工業(yè)產(chǎn)品零件無缺陷且正確裝配檢測(cè)中，圖像分析是對(duì)圖像中的像素轉(zhuǎn)化成一個(gè)“合格”或“不合格”的判定。由于解決和分割有關(guān)的基本問題是特定領(lǐng)域中圖像分析實(shí)用化的關(guān)鍵一步，因此，將各種方法融合在一起并使用知識(shí)來提高處理的可靠性和有效性是圖像分割的研究熱點(diǎn)。但對(duì)計(jì)算機(jī)來說， 這卻是一個(gè)難題。圖像處理為達(dá)到識(shí)別和理解的目的，幾乎都必須按照一定的規(guī)則將圖像分割成區(qū)域， 每個(gè)區(qū) 圖像自動(dòng)分割是圖像處理中最困難的問題之一。 復(fù)原圖 原圖 信噪比： 壓縮比 ::1 6. 圖像分割（ Image Segmentation） 把圖像分成區(qū)域的過程就是圖像分割。 第二代編碼法多為 20世紀(jì) 80年代以后提出的 ， 如金字塔編碼法 、 Fractal編碼法 、 小波變換編碼法 、 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的編碼法 、 模型基編碼法等 。 從編碼技術(shù)發(fā)展來看 ， Kunt提出第一代 、 第二代編碼的概念 。 圖像編碼主要是利用圖像信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性及人類視覺的生理學(xué)及心理學(xué)特性，對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行高效編碼，即研究數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，目的是在保證圖像質(zhì)量的前提下壓縮數(shù)據(jù)，便于存儲(chǔ)和傳輸，以解決數(shù)據(jù)量大的矛盾。如果數(shù)據(jù)不壓縮，則在存儲(chǔ)和傳輸中就需要占很大的容量和帶寬，因而增加了成本。 5. 圖像壓縮編碼 （ Image Encoding ） 數(shù)字圖像的特點(diǎn)之一是數(shù)據(jù)量龐大。圖像增強(qiáng)、 圖像復(fù)原的輸入是圖像，處理后輸出的結(jié)果也是圖像，而圖像重建是指從數(shù)據(jù)到圖像的處理，即輸入的是某種數(shù)據(jù)，而經(jīng)過處理后得到的結(jié)果是圖像， CT就是圖像重建處理的典型應(yīng)用實(shí)例。 退化模型和特定數(shù)據(jù)一起描述了圖像的退化 ， 因此 ， 復(fù)原技術(shù)是基于模型和數(shù)據(jù)的圖像恢復(fù) ， 其目的是消除退化的影響 ， 從而產(chǎn)生一個(gè)等價(jià)于理想成像系統(tǒng)所獲得的圖像 。 圖像復(fù)原最關(guān)鍵的是對(duì)每種退化都需要有一個(gè)合理的模型 。在這種情況下，可以把增強(qiáng)理解為增強(qiáng)感興趣特征的可檢測(cè)性，而非改善視感質(zhì)量。因?yàn)樵鰪?qiáng)技術(shù)并非是針對(duì)某種退化所采取的方法，所以很難預(yù)測(cè)哪一種特定技術(shù)是最好的， 只能通過試驗(yàn)和分析誤差來選擇一種合適的方法。當(dāng)無法知道圖像退化有關(guān)的定量信息時(shí)，可以使用圖像增強(qiáng)技術(shù)較為主觀地改善圖像的質(zhì)量。 攝像機(jī) +圖像采集卡 、 數(shù)碼相機(jī)等 。 1. 圖像獲取 、 表示和表現(xiàn) （ Image Acquisition， Representation and Presentation） 該過程主要是把模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)所能接受的數(shù)字形式 ， 以及把數(shù)字圖像顯示和表現(xiàn)出來 （ 如打印 ） 。這些特征包括很多方面， 如頻域特性、灰度／顏色特性、邊界／區(qū)域特性、紋理特性、形狀／拓?fù)? 3）對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、 編碼和壓縮， 以便于圖像的存儲(chǔ)和傳輸。 如去除圖像中的噪聲 ， 改變圖像的亮度 、 顏色 ， 增強(qiáng)圖像中的某些成份 、 抑制某些成份 ，對(duì)圖像進(jìn)行幾何變換等 ， 從而改善圖像的質(zhì)量 ， 以達(dá)到或真實(shí)的 、 或清晰的 、 或色彩豐富的 、 或意想不到的藝術(shù)效果 。數(shù)字圖像處理涉及的技術(shù)領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，如通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、電視技術(shù)等， 當(dāng)然，數(shù)學(xué)、物理學(xué)等領(lǐng)域更是數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ)。由于圖像數(shù)據(jù)量大，因此處理比較費(fèi)時(shí)。 如果精度及分辨率再提高 ， 所需處理時(shí)間將大幅度增加 。 X射線照片一般用 64～ 256 Kb的數(shù)據(jù)量 ， 一幅遙感圖像為 3240 2340 4＝ 30 Mb。 一幅數(shù)字圖像是由圖像矩陣中的像素