第01章概论-幻灯片.pptVIP

第1章 概 论 1.1 数字图像基本概念 1.2 图像处理目的、 内容和特点 1.3 图像工程与相关学科 1.4 数字图像处理系统 1.5 数字图像处理的应用 1.6 数字图像处理的发展动向 1.1 数字图像基本概念1.1.1 图像及其特点 1. 二维性　　数字图像是用配置在二维平面(画面)上的灰度值或彩色值来表示信息的， 信息扩展在二维平面上。 用数学描述， 若用f(x， y)表示(x， y)处的灰度值， 则二维函数f(x， y)表示图像。 若为彩色图像， 可以认为f(x， y)是由表示红色、 绿色和蓝色图像的3个函数fR(x， y)、 fG(x， y)和fB(x， y)组成的。 　　 　大家知道， 声音是时基媒体， 即声音信号是随时间发生变化的。 若二维平面上的图像中的图案随时间发生变化， 则称之为动态图像，如电影胶片和视频等。 　　2. 抽象性　　图像包含的或从图像获取的信息， 往往用语言难于表达。也就是说， 相对于语言描述，图像积极地表达了更多的信息。　　3. 降维性　　图像记录的是二维画面， 但是其内容是描述三维世界或三维物体的。也就是说， 生成图像时进行了从三维到二维的降维处理。 　　4. 一览性　　人处理图像信息时， 几乎能在瞬时捕获二维画面整体信息并进行处理。如果进一步仔细观察局部细节， 更能获得与全局无矛盾的解释。1.1.2 模拟图像与数字图像　　1. 模拟图像　　在了解数字图像之前， 需要对模拟图像有一个基本认识。日常生活中常见的用传统照相机拍摄的照片， 书籍、 杂志、 画册中的插图， 海报，广告画， X射线胶片， 电影胶片， 缩微胶片等， 均为模拟图像。在模拟图像中， 图像信息是以连续形式存储和表现的。图1-1、 图1-2、 图1-3分别为传统照相机拍摄的照片、 书籍中的插图和胸部X射线胶片等， 均属模拟图像。 图1-1 传统照相机拍摄的照片 图1-2 书籍中的插图 图1-3 胸部X射线胶片 　　2. 数字图像　　计算机只能处理数字信号， 因此， 用计算机能够处理的也只能是数字图像。那么， 什么是数字图像呢？先看一个例子。图1-4(a)是一幅包含简单图形的模拟图像。如果用间隔相等的栅格将图像横向、 纵向各均分成8等份， 则图像被分割成许多小方格， 每一个小方格称为像素(Pixel)。然后， 测量每一个像素的平均灰度值， 并赋以灰度级中某个整数值， 就成为图1-4(b)所示的用数字表示的图像。然后， 再以数字格式存储图像数据， 这种图像称之为数字图像。 图1-4 数字图像 　　将模拟图像数字化后生成数字图像， 需要利用数字化设备。目前， 模拟图像数字化的主要设备是扫描仪， 将视频画面进行数字化的设备有图像采集卡。当然， 也可以利用数码照相机直接拍摄以数字格式存放的数字图像。模拟图像经扫描仪进行数字化或由数码照相机拍摄的自然景物图像是以数字格式存储的， 既然是数字， 计算机当然可以方便地对其进行各种处理，以达到视觉效果、 特殊效果或进行对象识别。 　　数字图像常用矩阵来描述。一幅M×N个像素的数字图像， 其像素灰度值可以用M行、N列的矩阵［G］表示： 　　在存储数字图像时， 一幅M行、 N列的数字图像(M×N个像素)， 可以用一个M×N的二维数组T表示。图像的各个像素灰度值可按一定顺序存放在数组T中。 习惯上把数字图像左上角的像素定为第(1， 1)个像素， 右下角的像素定为第(Ｍ， Ｎ)个像素。若用i表示垂直方向， j表示水平方向， 这样， 从左上角开始， 纵向第i行， 横向第j列的第(i， j)个像素就存储到数组的元素T(i， j)中。数字图像中的像素与二维数组中的每个元素便一一对应起来。应注意到数组元素的下标越靠右其值越大， 与x－y坐标系是一致的， 但纵向越向下越大，与x－y坐标系相反。 1.2 图像处理目的、 内容和特点1.2.1 什么是数字图像处理 数字化后的图像是存储在计算机中的有序数据，当然可以用计算机进行各种处理。比如，用计算机对二维数组T中第i行、第j列位置的数值，考虑其上下左右位置的数值进行置换； 可以对两个图像数组中对应位置的数值进行加、 减操作(见图1-5)。最基本的数字图像处理就是这些简单操作的组合。 图1-5 图像处理基本操作 　　数字图像处理(Digital Image Processing)就是利用计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、特征提取、识别等处理的理论、方法和技术。一般情况下，图像处理是用计算机和实时硬件实现的，因此，也称之为计算机图像处理(Com