圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第1頁教材和主要參考書

圖象工程（第2版）

上冊：圖象處理中冊：圖象分析下冊：圖象了解章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第2頁教材和主要參考書

學習圖象技術所需基礎知識數(shù)學：線性代數(shù)，隨機過程計算機科學：軟件編程電子學：信號處理，電路原理

圖象技術數(shù)學、計算機應用領域1-D信號推廣，特殊模式識別技術章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第3頁第1章緒論 1.1 圖象基本概念

1.2 圖象工程介紹

1.3 圖象處理系統(tǒng) 1.4 主要內(nèi)容和安排章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第4頁1.1 圖象基本概念 1.1.1 圖象和數(shù)字圖象 1.1.2 圖象表示

章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第5頁1.1.1圖象和數(shù)字圖象

圖象：

用各種觀察系統(tǒng)以不一樣形式和伎倆觀察客觀世界而取得，能夠直接或間接作用于人眼并進而產(chǎn)生視知覺實體 圖象（廣義/抽象）

圖像（狹義/詳細）

圖象和信息：

人類從外界（客觀世界）取得信息約有75%來自視覺系統(tǒng)

章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第6頁1.1.1圖象和數(shù)字圖象圖象類型

{廣義}

圖片，動畫，繪圖，文字/檔，...

{狹義}

單幅

序列圖象，... 靜止

運動圖象（視頻），... 2-D

3-D，彩色，立體對， 多光譜,多視場圖象，... 灰度

深度，紋理圖象，...

章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第7頁1.1.2圖象表示圖象表示

2-D數(shù)組

f(x,y)

x，

y：2-D空間XY中坐標點位置

f：代表圖象在(x,y)性質(zhì)F數(shù)值

f，x，y值能夠是任意實數(shù)

性質(zhì)F

:可對應不一樣物理量

灰度圖象里用灰度表示章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第8頁1.1.2圖象表示圖象表示矩陣

矢量

章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第9頁1.1.2圖象表示章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第10頁1.2 圖象工程介紹 1.2.1 圖象技術和圖象工程 1.2.2 圖象工程三個層次 1.2.3 圖象工程相關學科和領域 1.2.4 圖象工程技術應用 1.2.5 圖象工程文件統(tǒng)計分類

章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第11頁1.2.1圖象技術和圖象工程圖象技術 圖象技術在廣義上是各種與圖象相關技術總稱 主要功效/作用包含： 對圖象各種加工（見下） 基于加工結果判斷決議和行為規(guī)劃 為此進行硬件設計及制作

章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第12頁1.2.2圖象工程三個層次

圖象工程： 不一樣層次圖象技術有機結合及應用

圖象工程三層次： 圖象處理（圖象——>圖象） 圖象分析（圖象——>數(shù)據(jù)） 圖象了解（圖象——>解釋）章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第13頁1.2.2圖象工程三個層次章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第14頁1.2.3圖象工程相關學科和領域章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第15頁1.2.3圖象工程相關學科和領域主要相關學科：

圖形學：原指用圖形、圖表、繪圖等形式表 達數(shù)據(jù)信息科學，而計算機圖形學 研究就是怎樣利用計算機技術來產(chǎn) 生這些形式 圖象模式識別：試圖把圖象分解成可用符號 較抽象地描述類別

計算機視覺：主要強調(diào)用計算機實現(xiàn)人視 覺功效，當前研究內(nèi)容主要與圖象 了解相結合

章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第16頁1.2.4圖象工程技術應用應用領域示例(1) 視頻通信：可視電話，電視會議，按需電視，遠程教育；(2) 文字檔案：文字識別，過期檔案復原，郵件分撿，支票，署名 辮偽，辦公自動化；(3) 生物醫(yī)學：紅白學球計數(shù)，染色體分析、X光、CT、MRI、 PET圖象分析，醫(yī)學手術模擬規(guī)劃，遠程醫(yī)療；(4) 遙感測繪：巡航導彈制導，無人駕駛飛機飛行，準確制導，礦 藏勘探，資源探測，氣象預報，自然災害監(jiān)測；(5) 工業(yè)生產(chǎn)：工業(yè)檢測，工業(yè)探傷，自動生產(chǎn)流水線監(jiān)控，移動 機器人，無損探測，金相分析，印刷板質(zhì)量檢驗， 精細印刷品缺點檢測；(6) 軍事公安：雷達圖象分析、巡航導彈路徑規(guī)劃/制導，罪犯臉 形合成、識別，指紋、印章判定識別；(7) 交通管理：太空探測、航天飛行、公路交通管理。章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第17頁1.2.5圖象工程文件統(tǒng)計分類中國圖象工程綜述（中國圖象圖形學報,5月期）文件統(tǒng)計分類 共統(tǒng)計15種刊物 已進行（1996-） 包括到18819篇論文 選取了4032篇論文章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第18頁1.2.5圖象工程文件統(tǒng)計分類圖象工程期刊 （1） [CT]：《CT理論與應用研究》 （2） [CX]：《測繪學報》 （3） [DC]：《電子測量與儀器學報》 （4） [DK]：《電子科學學刊》 （5） [DX]：《電子學報》 （6） [JX]：《計算機學報》 （7） [MR]：《模式識別與人工智能》 （8） [SC]：《數(shù)據(jù)采集與處理》 （9）[TX]：《通信學報》 （10）[XC]：《信號處理》 （11）[YX]：《遙感學報》 （12）[ZS]：《中國生物醫(yī)學工程學報》 （13）[Zti]：《中國體視學和圖象分析》 （14）[Ztu]：《中國圖象圖形學報》 （15）[ZX]：《自動化學報》

章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第19頁1.2.5圖象工程文件統(tǒng)計分類章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第20頁1.2.5圖象工程文件統(tǒng)計分類章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第21頁1.3 圖象處理系統(tǒng)

1.3.1 系統(tǒng)組成框圖

1.3.2 圖象采集

1.3.3 圖象顯示打印 1.3.4 圖象存放 1.3.5 圖象處理章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第22頁1.3.1系統(tǒng)組成框圖章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第23頁1.3.2圖象采集圖象采集裝置為采集數(shù)字圖象，需要兩種裝置（器件）：(1) 對某個電磁能量譜波段（如X射線、紫 外線、可見光、紅外線等）敏感物 理器件，它能產(chǎn)生與所接收到電磁 能量成正比（模擬）電信號；(2) 數(shù)字化器，它能將上述（模擬）電信 號轉化為數(shù)字（離散）形式。

章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第24頁1.3.3圖象顯示打印圖象顯示

圖象處理結果多是供觀察

圖象數(shù)據(jù)

亮度模式顯示顯示設備 電視顯示器，液晶顯示器 陰極射線管（CRT) 打印設備 轉換到幻燈片、照片或透明膠片上章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第25頁1.3.3圖象顯示打印半調(diào)（halptone）輸出

多數(shù)打印設備僅能直接顯示輸出二值圖 半調(diào)技術：利用人眼集成特征，經(jīng)過控制二值點模式形式（包含數(shù)量，尺寸，形狀等）來取得視覺上不一樣灰度感覺 一個將灰度圖象轉化為二值圖象技術 輸出二值圖象，看到灰度圖象

章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第26頁1.3.3圖象顯示打印幅度調(diào)制（AM）

經(jīng)過調(diào)整輸出黑點尺寸來顯示不一樣灰度 比如，早期報紙上圖片 在每個空間位置打印一個其尺寸反比于該處灰度黑圓點 二值點是規(guī)則排成網(wǎng)格點 點形狀并不是決定性原因章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第27頁1.3.3圖象顯示打印頻率調(diào)制（FM）

輸出黑點尺寸是固定 其在空間分布（點間間隔或一定區(qū)域內(nèi)點出現(xiàn)頻率）取決于所需表示灰度 缺點：點增益（打印單元尺寸相對于原始單元尺寸增加量）增加造成打印圖灰度范圍降低或壓縮

章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第28頁1.3.3圖象顯示打印調(diào)制模板

每個輸出單元內(nèi)包含若干個基本二值點 每個模板對應一個輸出單元

2

2

5

種灰度

章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第29頁1.3.3圖象顯示打印調(diào)制模板

3

3

10種灰度

章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第30頁1.3.3圖象顯示打印抖動（dithering）輸出技術

利用隨機改變

-2(6-b) -2(5-b)

f(x,y)

+

0

2(5-b)

2(6-b)半調(diào)技術犧牲圖象空間點數(shù)而增加圖象灰度級數(shù)要保持細節(jié)，灰度級數(shù)就有限章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第31頁1.3.4圖象存放圖象存放 數(shù)據(jù)量度單位

比特（bit），字節(jié)（byte=8bit）

千字節(jié)（Kbyte）

兆（106）字節(jié)（Mbyte）

吉（109）字節(jié)（Gbyte）

太（1012）字節(jié)（Tbyte）章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第32頁1.3.4圖象存放圖象存放器(1)處理過程中使用快速存放器

計算機內(nèi)存，幀緩存

(2)較快重新調(diào)用在線或聯(lián)機存放器

磁盤，磁光盤(3)不經(jīng)常使用數(shù)據(jù)庫（檔案庫）存放器 磁帶，光盤，光盤塔章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第33頁1.3.4圖象存放格式（表示格式和文件格式）

(1)

矢量格式

用線段或線段組合體來表示圖象(2)

光柵格式

用許多圖象點集合來表示圖象BMP格式，GIF格式，TIFF格式，JPEG格式

章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第34頁1.3.5圖象處理圖象處理 對圖象增強以改進圖象視覺質(zhì)量 對退化圖象恢復以消除各種干擾影響 依據(jù)對場景多個投影來重建場景圖象

對圖象進行編碼以降低表示圖象數(shù)據(jù)量，從而有利于存放和傳輸 給圖象加入數(shù)字水印以保護圖象全部權章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第35頁課程介紹

講課進度和安排 小測驗 小測驗章毓晉(TH-EE-IE)圖象基本概念與圖象處理系統(tǒng)第36頁課程介紹總結和復習

1.各節(jié)小結和文件介紹

每節(jié)主要內(nèi)容概況 深入深入學習參考（近200篇文件）