图像处理与分析导论

时间：2014-05-22 03:18:50 收藏：0 阅读：334

主要内容：

数字图像处理与分析概述

1、数字图像处理基本概念

2、数字图像处理历史发展

3、基础理论与学科关系

“数字图像处理与分析”应用实例概览

遥感领域图像处理应用概述

一、数字图像处理与分析概述

1、什么是图像？

?“图”是物体投射或反射光的分布，“像”是人的视觉系统对图的接受在大脑中形成的印象或反映；
?“一幅图像是一个东西的另一个表示”，是其所表示物体的信息的一个浓缩和高度概括；
? 是客观和主观的结合；
? 图像是对客观存在的物体的一种相似性的生动模仿或描述。是物体的一种不完全、不精确，但在某种意义上是适当的表示；
图像是光被遮挡产生的投影——光学投影；

2、什么是数字图像？

模拟图像——

三维空间连续

时间上连续

波谱上连续

不可见物理图像

想象中的虚拟图像

模拟图像的数字化

二维空间数字化——二维图像

时间离散化——多维图像

层次数字化——灰度数字化

波谱数字化——从波谱角度扩展人类观察自然界的能力

尺度适应化——从空间尺度扩展人类观察自然界的能力

什么是数字图像？

单幅图像——平面、单色、静止：

数字图像——单幅图像的数字表示

数字图像的表示——二维矩阵

3、数字图像处理方式：

将一幅图像变为另一幅经过加工的图像，图像到图像的过程；
将一幅图像转化为一种非图像的表示，分析、识别与理解的过程；

4、数字图像处理与分析研究的实质：

研究如何对一幅连续图像取样、量化以产生包含全部或所需信息的数字图像
如何对数字图像做各种变换以方便处理
如何滤去图像中的无用噪声或增强感兴趣内容
如何压缩图像数据以便存储和传输
如何从图像中提取所需信息，从而形成对图像所含信息的的理解与识别
如何形成抽象事物的模拟图像，从而帮助人类更好地认识客观事物

5、数字图像处理与分析研究的内容：

图像变换
?改变图像的空间或频谱分布，获取或突出感兴趣信息
?空域变换：放大、缩小、旋转、……
?频域变换：傅立叶变换、Walsh变换、离散余弦变换、
小波变换、小波变换、……
图像编码
?减少描述图像的数据量，节省图像传输、处理时间，减少存储空间
熵编码、预测法编码、变换编码、分形编码
图像增强和恢复
?提高图像质量（去除噪声、提高图像的清晰度）
?灰度修正、平滑、几何校正、图像锐化、频域增强、
维纳滤波、卡尔曼滤波、……
图像分割
?提取出感兴趣的对象，为进一步的理解和识别做准备
?灰度阀值分割、基于纹理的分割、区域生长法……
图像的理解和识别
?从图像中提取抽象化的特定信息
?统计模式分类和句法模式分类

6、历史发展：

二十世纪二十年代：压缩图像以传输

五十年代：开始利用计算机处理图像

六十年代：阿波罗登月计划实施过程中发挥巨大作用，初步形成数字图像处理与分析学科

七十年代：医学射线图像处理、图像处理上的成功应用，带动数字图像处理与分析技
术的深入发展

八十年代：普及

九十年代：多媒体

二十一世纪：…

7、数字图像处理与分析的哲学观点：

基本出发点：用离散技术处理连续世界的图像，处理的结果一般地也要以连续的形式演绎
“数字图像处理”不是指“处理数字图像”，而是指“图像的数字处理”

8、数字图像处理与分析发展趋势

高速度、高分辨率、立体化、多媒体化、智能化和标准化
三维与多维图像的成像与处理
与图形学研究、人工智能研究等相结合，形成新的研究领域和开拓新的应用
?图像处理：图像进——图像出
?图像分析：图像进——测量结果出
?图像理解：图像进——高级描述出
?虚拟景观、智能机器人、……
软件固化、高速处理芯片化
新理论与新算法研究
通讯技术——图象传真，电视电话，卫星通讯，数字电视
宇宙探索——其他星体图片处理
遥感技术——农林资源调查，作物长势监视，自然灾害，(水、火、风、虫等)监测、预报，地势、地貌以及地质构造测绘，找矿，水文、海洋调查，环境污染笋测，等构造测绘，找矿，水文、海洋调查，环境污染笋测，等等
生物医学——X射线、超声、显微图片分析，内窥镜图、温谱图分析，断层及核磁共振分析温谱图分析，断层及核磁共振分析
工业生产——无损探伤，石油勘探，生产过程的自动化(识别零件，装配，质量检查)，工业机器人视觉 (识别零件，装配，质量检查)，工业机器人视觉
计算机科学——文字、图象输入的研究，计算机辅助设计，人工智能研究，多媒体汁算机与智能计算机研究
气象预报——天气云图测绘、传输
军事技术——航空及卫星侦察照片的判读，导弹制导，雷达、声纳图象处理，军事仿真
高能物理——核子泡室图片分析
侦缉破案——指纹鉴别，印鉴、伪钞识别，手迹分析
考古——恢复珍贵的文物图片，名画，壁画