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数字图像处理
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教材和主要参考书
图像工程（上册）--图像处理（第2版），
章毓晋，清华大学出版社，2006, 索书号
: 0081-2=21
数字图像处理（第2版），冈萨雷斯，电子
工业出版社
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教材和主要参考书
学习图像技术所需的基础知识
•数学：线性代数，数值计算方法
•计算机：C、C++
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要求
u理论学习+动手编程
u网络
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第1章 绪论
从图像到图像工程
图像处理和分析
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从图像到图像工程
图像和数字图像
图像技术和图像工程
相关学科和领域
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图像和数字图像
图像：
用各种观测系统以不同形式和手段观测客观
世界而获得的，可以直接或间接作用于人眼并进
而产生视觉的实体
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图像的表示
2-D函数 f (x, y)
x ， y：2-D空间XY中坐标点的位置
f：代表图像在(x, y)的某种属性值：
灰度图像中表示灰度或亮度，
彩色图像中由三个灰度或亮度组成-RGB、
HSV
f，x，y 的值可以是任意实数，离散后的 f，x
，y在整数集合中取值，称为数字图像,每个离散点
(x, y) 称为像素
数字图像处理就是指
用数字计算机对数字图像的处理
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1-D 离散化示意
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数字图像的矩阵表示
矩阵
矢量 矩阵中每一元素对应着
该点像素的属性值
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数字图像的可视化表示
3种表达同一个4x4的二值图像矩阵的可视方式
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图像技术和图像工程
图像技术
图像技术在广义上是各种与图像有关的技术
的总称
主要功能/作用包括：
• 对图像的各种加工:采集、编码、提取…
• 基于加工结果的判断决策和行为规划
• 为此进行的硬件设计及制作
计算机图像技术
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图像工程的三个层次
图像工程：
不同层次图像技术的有机结合及应用
图像工程三层次：
图像处理（图像 ——> 图像）
图像分析（图像 ——> 数据）
图像理解（图像 ——> 解释）
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图像处理
u图像变换
u图像增强
u图像恢复与重建
u图像编码
257kb—>
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图像分析
u图像分割
u目标表达和描述
u特征测量
u形态学方法
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图像理解
u人脸、虹膜、指纹识别
u文字识别如车辆牌照的识别
u基于内容的图像、视频检索
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图像工程的三个层次
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相关学科和领域
图形学
图形学原指用图形、图表、绘图等
形式表达数据信息的科学，而计算机
图形学研究的就是如何利用
计算机技术来产生这些形式
+ =
图像模式识别试图把图像
分解成可用符号较抽象
地描述的类别
计算机视觉：主要强调用
计算机实现人的视觉功能
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图像工程的技术应用
(1) 视频通信：可视电话，电视会议，按需电视，远程教育；
(2) 文字档案：文字识别，过期档案复原，邮件分捡，支票，签名辫伪
，办公自动化；
(3) 生物医学：红白血球计数，染色体分析、X光、CT、MRI、PET图
像分析，医学手术模拟规划，远程医疗；
(4) 遥感测绘：巡航导弹制导，无人驾驶飞机飞行，精确制导，矿藏勘
探，资源探测，气象预报，自然灾害监测；
(5) 工业生产：工业检测，工业探伤，自动生产流水线监控，移动机器
人，无损探测，金相分析，印刷板质量检验， 精细印刷品缺陷
检测；
(6) 军事公安：雷达图像分析、巡航导弹路径规划 / 制导，罪犯脸
形合成、识别，指纹、印章的鉴定识别；
(7) 交通管理：太空探测、航天飞行、公路交通管理。
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国内期刊
•《模式识别与人工智能》
•《数据采集与处理》
•《通信学报》
•《信号处理》
•《遥感学报》
•《中国生物医学工程学报》
•《中国体视学和图像分析》
•《中国图像图形学报》
•《自动化学报》
•《计算机科学与技术》
•《软件学报》
•《CT理论与应用研究》
•《测绘学报》
•《电子测量与仪器学报》
•《电子科学学刊》
•《电子学报》
•《计算机学报》
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国际会议
u IEEE International Conference on Computer Vision
(ICCV)
u IEEE International Conference on Computer Vision and
Pattern Recognition (CVPR)
u ACM Multimedia Conference (MM)
u IEEE International Conference on Image Processing
(ICIP)
u IEEE International Conference on Multimedia and Expo
(ICME)
u International Conference on Pattern Recognition (ICPR)
u International Conference on Image and Video Retrieval
(CIVR)
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国外杂志
uIEEE Transactions on Pattern Analysis and
Machine Intelligence (PAMI)
uIEEE Transactions on Image Processing (IP)
uIEEE Transactions on Circuits and Systems for
Video Technology (CSVT)
uInternational Journal of Computer Vision (IJCV)
uPattern Recognition (PR)
uImage and Vision Computing (IVC)
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图像和分析处理系统
图像处理和分析系统
图像采集
图像显示
图像存储
图像通信
图像处理和分析
图像处理和分析系统
图像（处理和分析）系统的构成示意图
处理和分析
采集
显示
存储
输入 输出
打印
合成
通信
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图像采集
图像采集装置
为采集数字图像，需要两种装置（器件）：
(1) 记录模拟信号：对某个电磁能量谱波段（如X
射线、紫外线、可见光、红外线等）敏感的物
理器件，它能产生与所接受到的电磁能量成正
比的（模拟）电信号；
(2) 模数转换：数字化仪器，它能将上述（模拟）
电信号转化为数字（离散）的形式。
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图像显示
图像显示
图像处理的结果多是供观察的
图像数据 模拟信号
显示设备
阴极射线管（CRT)
液晶显示器（LCD）
打印设备
转换到幻灯片、照片或透明胶片上
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图像存储
图像存储
数据量度单位
比特（bit），字节（byte = 8 bit）
千字节（ K byte）
兆（10 6）字节（M byte）
吉（10 9）字节（G byte）
太（10 12）字节（T byte）
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图像存储器
(1) 处理过程中使用的快速存储器
计算机内存，帧缓存
(2) 较快重新调用的在线或联机存储器
磁盘，磁光盘
(3) 不经常使用的数据库（档案库）存储器
磁带，光盘，光盘塔
(4) 网络存储
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存储格式
表示格式
(1) 矢量格式
用线段或线段的组合体来表示图像
(2) 光栅格式
用许多图像点的集合来表示图像
Pixel,
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存储格式
u文件格式
互联网：GIF、JPG
印刷：TIF、JPG、TAG、PCX
国际标准：TIF、JPG、BMP
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图像处理和分析
图像处理
对图像的增强以改善图像视觉质量
对退化图像的恢复以消除各种干扰的影响
根据对场景的多个投影来重建场景的图像
对图像进行编码以减少表达图像的数据量，
从而有利于存储和传输
给图像加入数字水印以保护图像的所有权
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图像分析
u对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，
从而建立对图像的描述
