1、 第2页第1讲基础知识 课课 程程 信信 息息 u授课时间：授课时间：20142015第二学期 116周 u考核方式：考核方式：平时考勤10，作业 实验40，期末考核50。 第3页第1讲基础知识 教教 材材 图像工程 （第2版） 上册：图像处理上册：图像处理 中册：图像分析中册：图像分析 下册：图像理解 第4页第1讲 图像分析与处理全册配套最完整图像分析与处理全册配套最完整 精品课件精品课件1 第5页第1讲基础知识 教教 材材 第6页第1讲 教教 材材 第7页第1讲 教教 材材 第8页第1讲 课课 程程 介介 绍绍 uhttp:/ tm 第9页第1讲 图像处理与分析图像处理与分析 第一部分：第
2、一部分： 第二部分：第二部分： 图像处理图像处理 图像分析图像分析 1. 基础知识 5. 形态学图像处理 2. 空域处理 6. 图像分割 3. 频域处理 7. 表示与描述 4. 彩色图像 8. 特征提取 基础知识 第10页第1讲 第一部分第一部分 ：图像处理：图像处理 1. 基础知识基础知识 2. 空域处理空域处理 3. 频域处理频域处理 4. 彩色图像彩色图像 基础知识 第11页第1讲基础知识 图像图像是对客观存在的物体的一种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，但在某种意义一种不完全、不精确，但在某种意义 上是适当的
3、表示。上是适当的表示。 图像的概念图像的概念 第12页第1讲基础知识 数字图像数字图像是图像的数字表示，像是图像的数字表示，像 素是其最小的单位。素是其最小的单位。 数字图像的描述有：数字图像的描述有： 1 1）无彩色图像）无彩色图像 2 2）彩色图像）彩色图像 数字图像数字图像 第13页第1讲 数字图像 基础知识 第14页第1讲基础知识 数字图像处理（数字图像处理（Digital Digital Image ProcessingImage Processing）与与 PhotoshopPhotoshop的区别？的区别？ 第15页第1讲基础知识 相关性比较强的研究领域相关性比较强的研究领域 包
4、括了包括了数字图像处理数字图像处理，计算计算 机图形学机图形学，计算机视觉计算机视觉。 图像处理几个相关研究领域图像处理几个相关研究领域 第16页第1讲基础知识 1 1）将一幅图像变为另一幅经过加工）将一幅图像变为另一幅经过加工 的图像，的图像，是图像到图像的过程是图像到图像的过程。 2 2）将一幅图像转化为一种非图像）将一幅图像转化为一种非图像 的表示，的表示，如一个决策如一个决策等。等。 数字图像处理数字图像处理 第17页第1讲基础知识 用计算机将由概念所表示的物体（不用计算机将由概念所表示的物体（不 是实物）图像进行处理和显示。侧重于是实物）图像进行处理和显示。侧重于 根据给定的物体描述
5、模型、光照及想象根据给定的物体描述模型、光照及想象 中的摄像机的成像几何，生成一幅图像。中的摄像机的成像几何，生成一幅图像。 包括称之为包括称之为 “计算机艺术计算机艺术”的艺术的艺术创作创作。 计算机图形学计算机图形学 第18页第1讲基础知识 计算机计算机视觉视觉的目的是发展出能的目的是发展出能 够理解自然景物的系统。在机器够理解自然景物的系统。在机器 人领域中，计算机视觉为机器人人领域中，计算机视觉为机器人 提供眼睛的功能。提供眼睛的功能。 计算机视觉计算机视觉 第19页第1讲基础知识 图像处理与分析操作示意图图像处理与分析操作示意图 第20页第1讲基础知识 图像处理与分析操作示意图图像处
6、理与分析操作示意图 第21页第1讲基础知识 计算机图形学操作示意图计算机图形学操作示意图 第22页第1讲基础知识 计算机图形学示例计算机图形学示例 具有逼真感具有逼真感 第23页第1讲基础知识 计算机图形学示例计算机图形学示例 虚拟光照虚拟光照 第24页第1讲基础知识 计算机视觉操作示意图计算机视觉操作示意图 需要一块三角形的积木 第25页第1讲基础知识 1.1 图像基本概念图像基本概念 1.1.1图像和数字图像图像和数字图像 1.1.2图像图像的表达的表达 第26页第1讲基础知识 1.1.1 图像和数字图像图像和数字图像 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
7、以直接或间接作用于人眼并进 而产生视知觉的实体。 图像和信息：图像和信息： 人类从外界（客观世界）获得的信息约有 75%来自视觉系统。 第27页第1讲基础知识 1.1.1 图像和数字图像图像和数字图像 图像类型图像类型 广义 图片，动画，绘图，文字/档，. 狭义 单幅 序列图像，. 静止 运动图像（视频），. 2-D 3-D，彩色，光谱, 多视场图像，. 灰度 深度，纹理图像，. 第28页第1讲基础知识 第29页第1讲基础知识 1.1.2 图像的表达图像的表达 图像表示图像表示 2-D数组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)的性质F 的数值 f
8、，x，y 的值可以是任意实数 性质F : 可对应不同物理量 灰度图像里用灰度表示 图像表达函数：辐射能量的空间分布 第30页第1讲基础知识 1.1.2 图像的表达图像的表达 第31页第1讲基础知识 1.1.2 图像的表达图像的表达 图像表示图像表示 矩阵矩阵 矢量 MNMM N N fff fff fff 21 22221 11211 F N fffF 21 Nifff Miiii , 2, 1, T 21 f 第32页第1讲绪论 1.1.2 图像的表达图像的表达 第33页第1讲基础知识 1.2 图像工程简介图像工程简介 图像工程：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：
9、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） 第34页第1讲基础知识 1.2 图像工程简介图像工程简介 第35页第1讲基础知识 1.2 图像工程简介图像工程简介 第36页第1讲基础知识 第37页第1讲基础知识 污染物非法排放监测污染物非法排放监测 A A B B C C 油油污污和浮游和浮游 物物 排放排放 污污水水 第38页第1讲绪论 第39页第1讲基础知识 1.3 图像存储 图像存储图像存储 数据量度单位 比特比特（bit），），字节字节（byte = 8 bit） 千字节（ K byte） 兆（10 6）字节（M byte） 吉（10 9）字节
10、（G byte） 太（10 12）字节（T byte） 第40页第1讲基础知识 1.3 图像存储 格式（表示格式和文件格式）格式（表示格式和文件格式） (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 BMP格式，GIF格式，TIFF格式，JPEG 格式 第41页第1讲基础知识 1.3.4 图像存储 格式：格式： BMP格式，GIF格式，TIFF格式，JPEG 格式 第42页第1讲基础知识 1.3.5 图像处理 图像处理图像处理 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
11、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。 第43页第1讲基础知识 第44页第1讲基础知识 第45页第1讲基础知识 第46页第1讲基础知识 第47页第1讲基础知识 第48页第1讲基础知识 第49页第1讲基础知识 第50页第1讲基础知识 第51页第1讲绪论 第52页第1讲图像采集 2.1空间分辨率和幅度分辨率 2.2图像质量与采样和量化 2 2 图像的采样和量化图像的采样和量化 第53页第1讲 2 2 图像的采样和量化图像的采样和量化 第54页第1讲图像采集 u图像的表示方法图像的表示方法 黑白图像可用二维函数黑白图像可用二维函数f(x,y
12、)表示，其中表示，其中 x,y是平面的二维坐标，是平面的二维坐标，f(x,y)表示点表示点( (x,y) ) 的亮度值的亮度值( (灰度值灰度值) )。对模拟图像来讲，。对模拟图像来讲， f(x,y)显然是连续函数。显然是连续函数。 第55页第1讲图像采集 2 2 图像的采样和量化图像的采样和量化 第56页第1讲图像采集 图像阵列中每个元素都是离散值，称为像素(pixel)。 ) 1, 1()0 , 1()0 , 1( ) 1, 1 () 1 , 1 ()0 , 1 ( ) 1, 0() 1 , 0()0 , 0( ),( NNfNfNf Nfff Nfff yxf 像素 采样间隔 采样间隔
13、第57页第1讲图像采集 2.1 空间分辨率和幅度分辨率空间分辨率和幅度分辨率 数字图像数字图像 图像（水平）尺寸 M： 图像（垂直）尺寸 N： 像素灰度级数 G (k-bit)： 图像所需的位数 b： m M2 n N2 k G2 kNkNMb 2 ) 1, 1() 1 , 1()0 , 1( ) 1, 1 () 1 , 1 ()0 , 1 ( ) 1, 0() 1 , 0()0 , 0( ),( MNfNfNf Mfff Mfff yxf 第58页第1讲图像采集 2.1 空间分辨率和幅度分辨率空间分辨率和幅度分辨率 数字图像数字图像 存储1幅32 32，16个灰度级的图 需要 4,096 b
14、it 存储1幅128 128，64个灰度级的图 需要 98,304 bit 存储1幅512 512，256个灰度级的图 需要 2,097,152 bit kNkNMb 2 第59页第1讲图像采集 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 图像空间分辨率变化所产生的效果图像空间分辨率变化所产生的效果 第60页第1讲图像采集 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 图像空间分辨率变化所产生的效果图像空间分辨率变化所产生的效果 第61页第1讲图像采集 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 图像空间分辨率变化所产生的效果图像空间分辨率变化所产生的效果 第62页第1讲图像采
15、集 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 图像幅度分辨率变化所产生的效果图像幅度分辨率变化所产生的效果 第63页第1讲图像采集 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 图像幅度分辨率变化所产生的效果图像幅度分辨率变化所产生的效果 第64页第1讲图像采集 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 图像幅度分辨率变化所产生的效果图像幅度分辨率变化所产生的效果 第65页第1讲图像采集 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 空间和幅度分辨率同时变化所产生的效果空间和幅度分辨率同时变化所产生的效果 第66页第1讲 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化
16、 第67页第1讲 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 第68页第1讲像素空间关系 -像素间联系像素间联系 3 3 像素空间关系像素空间关系 第69页第1讲像素空间关系 3.1 像素间联系像素间联系 空间排列规律 3.1.1 像素的邻域 3.1.2像素间的邻接， 连接和连通 3.1.3像素间的距离 第70页第1讲像素空间关系 3.1 像素间联系像素间联系 第71页第1讲像素空间关系 3.1.1 像素的邻域像素的邻域 像素的邻域像素的邻域 4-邻域N4(p)： 对角邻域ND(p)： 8-邻域N8(p)： pr rs ss r s r p r r rr p s s s s 第72页第1
17、讲像素空间关系 3.1.1 像素的邻域像素的邻域 第73页第1讲像素空间关系 3.1.1 像素的邻域像素的邻域 第74页第1讲像素空间关系 3.1.1 像素的邻域像素的邻域 第75页第1讲像素空间关系 3.1.2 像素间的邻接，连接和连通像素间的邻接，连接和连通 邻接邻接和连接和连接 （adjacency, 邻接）vs. (connectivity, 连 接) 邻接仅考虑像素间的空间关系 两个像素是否连接： (1) 是否接触（邻接） (2) 灰度值是否满足某个特定的相似准 则（同在一个灰度值集合中取值） 第76页第1讲像素空间关系 3 3种连接种连接 (1) 4-连接： 2个像素 p 和 r
18、在V 中取值且 r 在N4(p)中 (2) 8-连接： 2个像素 p 和 r 在V 中取值且 r 在N8(p)中 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 3.1.2 像素间的邻接，连接和连通像素间的邻接，连接和连通 第77页第1讲像素空间关系 3 3种连接种连接 (3) m-连接（混合连接）： 2个像素 p 和 r 在V 中取值 且满足下列条件之一 r 在N4(p)中 r 在ND(p)中且集合N4(p)N4(r)是空集 （这个集合是由 p 和 r 的在V中取值的 4-连接像素组成的） 3.1.2 像素间的邻接，连接和连通像素间的邻接，连接和连通 第78页第1讲像
19、素空间关系 是是 m-连接连接 不是不是 m-连接连接 3.1.2 像素间的邻接，连接和连通像素间的邻接，连接和连通 第79页第1讲像素空间关系 3 3种连接种连接 混合连接的应用：消除8-连接可能产生的歧义性 原始图 8-连接 m-连接 3.1.2 像素间的邻接，连接和连通像素间的邻接，连接和连通 第80页第1讲像素空间关系 连通连通 连接是连通的一种特例 通路通路 由一系列依次连接的像素组成 从具有坐标(x, y)的像素p到具有坐标(s, t)的像素q 的一条通路，由一系列具有坐标(x0, y0)，(x1, y1)，(xn, yn)的独立像素组成。这里(x0, y0) = (x, y)，(
20、xn, yn) = (s, t)，且(xi, yi)与(xi-1, yi-1)邻接，其中1 i n，n为通 路长度 。 如果(x0, y0) = (xn, yn)，则该通路是闭合通路。 3.1.2 像素间的邻接，连接和连通像素间的邻接，连接和连通 第81页第1讲像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 距离量度函数距离量度函数 3个像素p，q，r，分别具有坐标(x, y)，(s, t)， (u, v)，如果 (1) 两个像素之间的距离总是正的 (2) 距离与起终点的选择无关 (3) 最短距离是沿直线的，则称D是距离函数。 )0),(qpqpD当且仅当 ),(),(pqDqpD ),(
21、),(),(rqDqpDrpD 0),(qpD 第82页第1讲像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 距离量度函数距离量度函数 (1) 欧氏（Euclidean）距离 (2) 城区（city-block）距离 (3) 棋盘（chessboard）距离 2/1 22 E )()(),(tysxqpD ),( 4 tysxqpD ) , ( max),( 8 tysxqpD 第83页第1讲 u欧式距离 像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 第84页第1讲 u城市距离（D4距离） 像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 第85页第1讲 u棋盘距离（D8距离） 像
22、素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 第86页第1讲像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 距离量度函数距离量度函数 等距离轮廓等距离轮廓图案图案 D4距离D8距离 2 212 21012 212 2 22222 21112 21012 21112 22222 第87页第1讲像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 城市距离（城市距离（D D4 4距离）距离） 第88页第1讲像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 棋盘距离（棋盘距离（D D8 8距离）距离） 第89页第1讲像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 距离量度函数距离量度函数
23、 距离计算示例距离计算示例 DE = 5 D4 = 7 D8 = 4 第90页第1讲像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 用距离定义邻域用距离定义邻域 考虑在空间点 (xp, yp)的像素 p 4-邻域N4(p) 8-邻域N8(p) 1),( )( 44 rpDrpN 1),( )( 88 rpDrpN 第91页第1讲 作作 业业 u复习本节所讲基础知识，理解参考教材 中的相关内容。 u实践用matlab简单的图像读入，像素提 取等操作。 u预习参考教材中空域图像增强的内容。 第93页第1讲基础知识 课课 程程 信信 息息 u授课时间：授课时间：20152016第一学期 217周
24、 u考核方式：考核方式：平时考勤10，作业 实验40，期末考核50。 第94页第1讲基础知识 教教 材材 图像工程（章毓晋） （第2版） 上册：图像处理上册：图像处理 中册：图像分析中册：图像分析 下册：图像理解 第95页第1讲基础知识 教教 材材 第96页第1讲 教教 材材 第97页第1讲 教教 材材 第98页第1讲 课课 程程 介介 绍绍 uhttp:/ tm 第99页第1讲 图像处理与分析图像处理与分析 第一部分：第一部分： 第二部分：第二部分： 图像处理图像处理 图像分析图像分析 1. 基础知识 5. 形态学图像处理 2. 空域处理 6. 图像分割 3. 频域处理 7. 表示与描述 4
25、. 彩色图像 8. 特征提取 基础知识 第100页第1讲 第一部分第一部分 ：图像处理：图像处理 1. 基础知识基础知识 2. 空域处理空域处理 3. 频域处理频域处理 4. 彩色图像彩色图像 基础知识 第101页第1讲基础知识 图像图像是对客观存在的物体的一种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，但在某种意义一种不完全、不精确，但在某种意义 上是适当的表示。上是适当的表示。 图像的概念图像的概念 第102页第1讲基础知识 数字图像数字图像是图像的数字表示，像是图像的数字表示，像 素是其最小的单位。素是其最小的单位。 数
26、字图像的描述有：数字图像的描述有： 1 1）无彩色图像）无彩色图像 2 2）彩色图像）彩色图像 数字图像数字图像 第103页第1讲 数字图像 基础知识 第104页第1讲基础知识 数字图像处理（数字图像处理（Digital Digital Image ProcessingImage Processing）与与 PhotoshopPhotoshop的区别？的区别？ 第105页第1讲基础知识 相关性比较强的研究领域相关性比较强的研究领域 包括了包括了数字图像处理数字图像处理，计算计算 机图形学机图形学，计算机视觉计算机视觉。 图像处理几个相关研究领域图像处理几个相关研究领域 第106页第1讲基础知识
27、 1 1）将一幅图像变为另一幅经过加工）将一幅图像变为另一幅经过加工 的图像，的图像，是图像到图像的过程是图像到图像的过程。 2 2）将一幅图像转化为一种非图像）将一幅图像转化为一种非图像 的表示，的表示，如一个决策如一个决策等。等。 数字图像处理数字图像处理 第107页第1讲基础知识 用计算机将由概念所表示的物体（不用计算机将由概念所表示的物体（不 是实物）图像进行处理和显示。侧重于是实物）图像进行处理和显示。侧重于 根据给定的物体描述模型、光照及想象根据给定的物体描述模型、光照及想象 中的摄像机的成像几何，生成一幅图像。中的摄像机的成像几何，生成一幅图像。 包括称之为包括称之为 “计算机艺
28、术计算机艺术”的艺术的艺术创作创作。 计算机图形学计算机图形学 第108页第1讲基础知识 计算机计算机视觉视觉的目的是发展出能的目的是发展出能 够理解自然景物的系统。在机器够理解自然景物的系统。在机器 人领域中，计算机视觉为机器人人领域中，计算机视觉为机器人 提供眼睛的功能。提供眼睛的功能。 计算机视觉计算机视觉 第109页第1讲基础知识 图像处理与分析操作示意图图像处理与分析操作示意图 第110页第1讲基础知识 图像处理与分析操作示意图图像处理与分析操作示意图 第111页第1讲基础知识 计算机图形学操作示意图计算机图形学操作示意图 第112页第1讲基础知识 计算机图形学示例计算机图形学示例
29、具有逼真感具有逼真感 第113页第1讲基础知识 计算机图形学示例计算机图形学示例 虚拟光照虚拟光照 第114页第1讲基础知识 计算机视觉操作示意图计算机视觉操作示意图 需要一块三角形的积木 第115页第1讲基础知识 1.1 图像基本概念图像基本概念 1.1.1图像和数字图像图像和数字图像 1.1.2图像的表达图像的表达 第116页第1讲基础知识 1.1.1 图像和数字图像图像和数字图像 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 而产生视知觉的实体。 图像和信息：图像和信息： 人类从外界（客观世界）获得的信息约有 75%来自视觉系统。 第1
30、17页第1讲基础知识 1.1.1 图像和数字图像图像和数字图像 图像类型图像类型 广义 图片，动画，绘图，文字/档，. 狭义 单幅 序列图像，. 静止 运动图像（视频），. 2-D 3-D，彩色，光谱, 多视场图像，. 灰度 深度，纹理图像，. 第118页第1讲基础知识 第119页第1讲基础知识 1.1.2 图像的表达图像的表达 图像表示图像表示 2-D数组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)的性质F 的数值 f，x，y 的值可以是任意实数 性质F : 可对应不同物理量 灰度图像里用灰度表示 图像表达函数：辐射能量的空间分布 第120页第1讲基
31、础知识 1.1.2 图像的表达图像的表达 第121页第1讲基础知识 1.1.2 图像的表达图像的表达 图像表示图像表示 矩阵矩阵 矢量 MNMM N N fff fff fff 21 22221 11211 F N fffF 21 Nifff Miiii , 2, 1, T 21 f 第122页第1讲绪论 1.1.2 图像的表达图像的表达 第123页第1讲基础知识 1.2 图像工程简介图像工程简介 图像工程：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） 第124页第1讲基础知识 1.2 图
32、像工程简介图像工程简介 第125页第1讲基础知识 1.2 图像工程简介图像工程简介 第126页第1讲基础知识 第127页第1讲基础知识 污染物非法排放监测污染物非法排放监测 A A B B C C 油油污污和浮游和浮游 物物 排放排放 污污水水 第128页第1讲绪论 第129页第1讲基础知识 1.3 图像存储 图像存储图像存储 数据量度单位 比特比特（bit），），字节字节（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） 第130页第1讲基础知识 1.3 图像存储 格式（表示格式
33、和文件格式）格式（表示格式和文件格式） (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 BMP格式，GIF格式，TIFF格式，JPEG 格式 第131页第1讲基础知识 1.3.4 图像存储 格式：格式： BMP格式，GIF格式，TIFF格式，JPEG 格式 第132页第1讲基础知识 1.3.5 图像处理 图像处理图像处理 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。 第133
34、页第1讲基础知识 第134页第1讲基础知识 第135页第1讲基础知识 第136页第1讲基础知识 第137页第1讲基础知识 第138页第1讲基础知识 第139页第1讲基础知识 第140页第1讲基础知识 第141页第1讲绪论 第142页第1讲图像采集 2.1空间分辨率和幅度分辨率 2.2图像质量与采样和量化 2 2 图像的采样和量化图像的采样和量化 第143页第1讲 2 2 图像的采样和量化图像的采样和量化 第144页第1讲图像采集 u图像的表示方法图像的表示方法 黑白图像可用二维函数黑白图像可用二维函数f(x,y)表示，其中表示，其中 x,y是平面的二维坐标，是平面的二维坐标，f(x,y)表示点
35、表示点( (x,y) ) 的亮度值的亮度值( (灰度值灰度值) )。对模拟图像来讲，。对模拟图像来讲， f(x,y)显然是连续函数。显然是连续函数。 第145页第1讲图像采集 2 2 图像的采样和量化图像的采样和量化 第146页第1讲图像采集 图像阵列中每个元素都是离散值，称为像素(pixel)。 ) 1, 1()0 , 1()0 , 1( ) 1, 1 () 1 , 1 ()0 , 1 ( ) 1, 0() 1 , 0()0 , 0( ),( NNfNfNf Nfff Nfff yxf 像素 采样间隔 采样间隔 第147页第1讲图像采集 2.1 空间分辨率和幅度分辨率空间分辨率和幅度分辨率
36、数字图像数字图像 图像（水平）尺寸 M： 图像（垂直）尺寸 N： 像素灰度级数 G (k-bit)： 图像所需的位数 b： m M2 n N2 k G2 kNkNMb 2 ) 1, 1() 1 , 1()0 , 1( ) 1, 1 () 1 , 1 ()0 , 1 ( ) 1, 0() 1 , 0()0 , 0( ),( MNfNfNf Mfff Mfff yxf 第148页第1讲图像采集 2.1 空间分辨率和幅度分辨率空间分辨率和幅度分辨率 数字图像数字图像 存储1幅32 32，16个灰度级的图 需要 4,096 bit 存储1幅128 128，64个灰度级的图 需要 98,304 bit
37、存储1幅512 512，256个灰度级的图 需要 2,097,152 bit kNkNMb 2 第149页第1讲图像采集 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 图像空间分辨率变化所产生的效果图像空间分辨率变化所产生的效果 第150页第1讲图像采集 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 图像空间分辨率变化所产生的效果图像空间分辨率变化所产生的效果 第151页第1讲图像采集 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 图像空间分辨率变化所产生的效果图像空间分辨率变化所产生的效果 第152页第1讲图像采集 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 图像幅度分辨率
38、变化所产生的效果图像幅度分辨率变化所产生的效果 第153页第1讲图像采集 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 图像幅度分辨率变化所产生的效果图像幅度分辨率变化所产生的效果 第154页第1讲图像采集 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 图像幅度分辨率变化所产生的效果图像幅度分辨率变化所产生的效果 第155页第1讲图像采集 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 空间和幅度分辨率同时变化所产生的效果空间和幅度分辨率同时变化所产生的效果 第156页第1讲 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采样和量化 第157页第1讲 2.2 图像质量与采样和量化图像质量与采
39、样和量化 第158页第1讲像素空间关系 -像素间联系像素间联系 3 3 像素空间关系像素空间关系 第159页第1讲像素空间关系 3.1 像素间联系像素间联系 空间排列规律 3.1.1 像素的邻域 3.1.2像素间的邻接， 连接和连通 3.1.3像素间的距离 第160页第1讲像素空间关系 3.1 像素间联系像素间联系 第161页第1讲像素空间关系 3.1.1 像素的邻域像素的邻域 像素的邻域像素的邻域 4-邻域N4(p)： 对角邻域ND(p)： 8-邻域N8(p)： pr rs ss r s r p r r rr p s s s s 第162页第1讲像素空间关系 3.1.1 像素的邻域像素的邻域
40、 第163页第1讲像素空间关系 3.1.1 像素的邻域像素的邻域 第164页第1讲像素空间关系 3.1.1 像素的邻域像素的邻域 第165页第1讲像素空间关系 3.1.2 像素间的邻接，连接和连通像素间的邻接，连接和连通 邻接邻接和连接和连接 （adjacency, 邻接）vs. (connectivity, 连 接) 邻接仅考虑像素间的空间关系 两个像素是否连接： (1) 是否接触（邻接） (2) 灰度值是否满足某个特定的相似准 则（同在一个灰度值集合中取值） 第166页第1讲像素空间关系 3 3种连接种连接 (1) 4-连接： 2个像素 p 和 r 在V 中取值且 r 在N4(p)中 (2
41、) 8-连接： 2个像素 p 和 r 在V 中取值且 r 在N8(p)中 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 3.1.2 像素间的邻接，连接和连通像素间的邻接，连接和连通 第167页第1讲像素空间关系 3 3种连接种连接 (3) m-连接（混合连接）： 2个像素 p 和 r 在V 中取值 且满足下列条件之一 r 在N4(p)中 r 在ND(p)中且集合N4(p)N4(r)是空集 （这个集合是由 p 和 r 的在V中取值的 4-连接像素组成的） 3.1.2 像素间的邻接，连接和连通像素间的邻接，连接和连通 第168页第1讲像素空间关系 是是 m-连接连接 不是
42、不是 m-连接连接 3.1.2 像素间的邻接，连接和连通像素间的邻接，连接和连通 第169页第1讲像素空间关系 3 3种连接种连接 混合连接的应用：消除8-连接可能产生的歧义性 原始图 8-连接 m-连接 3.1.2 像素间的邻接，连接和连通像素间的邻接，连接和连通 第170页第1讲像素空间关系 连通连通 连接是连通的一种特例 通路通路 由一系列依次连接的像素组成 从具有坐标(x, y)的像素p到具有坐标(s, t)的像素q 的一条通路，由一系列具有坐标(x0, y0)，(x1, y1)，(xn, yn)的独立像素组成。这里(x0, y0) = (x, y)，(xn, yn) = (s, t)
43、，且(xi, yi)与(xi-1, yi-1)邻接，其中1 i n，n为通 路长度 。 如果(x0, y0) = (xn, yn)，则该通路是闭合通路。 3.1.2 像素间的邻接，连接和连通像素间的邻接，连接和连通 第171页第1讲像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 距离量度函数距离量度函数 3个像素p，q，r，分别具有坐标(x, y)，(s, t)， (u, v)，如果 (1) 两个像素之间的距离总是正的 (2) 距离与起终点的选择无关 (3) 最短距离是沿直线的，则称D是距离函数。 )0),(qpqpD当且仅当 ),(),(pqDqpD ),(),(),(rqDqpDrpD
44、 0),(qpD 第172页第1讲像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 距离量度函数距离量度函数 (1) 欧氏（Euclidean）距离 (2) 城区（city-block）距离 (3) 棋盘（chessboard）距离 2/1 22 E )()(),(tysxqpD ),( 4 tysxqpD ) , ( max),( 8 tysxqpD 第173页第1讲 u欧式距离 像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 第174页第1讲 u城市距离（D4距离） 像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 第175页第1讲 u棋盘距离（D8距离） 像素空间关系 3.1.3
45、 像素间的距离像素间的距离 第176页第1讲像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 距离量度函数距离量度函数 等距离轮廓图案等距离轮廓图案 D4距离D8距离 2 212 21012 212 2 22222 21112 21012 21112 22222 第177页第1讲像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 城市距离（城市距离（D D4 4距离）距离） 第178页第1讲像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 棋盘距离（棋盘距离（D D8 8距离）距离） 第179页第1讲像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 距离量度函数距离量度函数 距离计算示例
46、距离计算示例 DE = 5 D4 = 7 D8 = 4 第180页第1讲像素空间关系 3.1.3 像素间的距离像素间的距离 用距离定义邻域用距离定义邻域 考虑在空间点 (xp, yp)的像素 p 4-邻域N4(p) 8-邻域N8(p) 1),( )( 44 rpDrpN 1),( )( 88 rpDrpN 第181页第1讲 作作 业业 u复习本节所讲基础知识，理解参考教材 中的相关内容。 u实践用matlab简单的图像读入，像素提 取等操作。 u预习参考教材中空域图像增强的内容。 第182页第1讲 图像处理与分析图像处理与分析 第一部分：第一部分： 第二部分：第二部分： 图像处理图像处理 图像
47、分析图像分析 1. 基础知识 5. 形态学图像处理 2. 空域处理 6. 图像分割 3. 频域处理 7. 表示与描述 4. 彩色图像 8. 特征提取 第183页第1讲 第一部分第一部分 ：图像处理：图像处理 2 空域增强技术空域增强技术 空域增强技术 第184页第1讲空域增强技术 第一部分第一部分-2 空域增强技术空域增强技术 2.12.1 空域技术分类空域技术分类 2.22.2 像素间运算像素间运算 2.32.3 直接灰度映射直接灰度映射 2.4 2.4 直方图变换直方图变换 2.52.5 线性滤波线性滤波 2.6 2.6 非线性滤波非线性滤波 2.7 2.7 局部增强局部增强 第185页第
48、1讲空域增强技术 第一部分第一部分-2 空域增强技术空域增强技术 第186页第1讲 第一部分第一部分-2 空域增强技术空域增强技术 空域增强技术 第187页第1讲空域增强技术 图像增强图像增强 目标：目标：改善图像质量改善图像质量/ /改善视改善视 觉效果觉效果 标准：标准：相当主观，因人而异相当主观，因人而异 没有完全通用的标准没有完全通用的标准 可以有一些相对一致的可以有一些相对一致的 准则准则 技术：技术：“好好”，“有用有用”的含的含 义不相同义不相同 具体增强技术也可以具体增强技术也可以 大不相同大不相同 空域增强技术空域增强技术 第188页第1讲 空域增强技术空域增强技术 空域增强
49、技术 第189页第1讲 空域增强技术空域增强技术 空域增强技术 第190页第1讲 空域增强技术空域增强技术 空域增强技术 第191页第1讲 空域增强技术空域增强技术 空域增强技术 第192页第1讲空域增强技术 2.1 空域技术分类空域技术分类 空域：空域：指由像素组成的空间指由像素组成的空间 空域增强：空域增强： 点操作：点操作： 灰度点操作灰度点操作 几何操作几何操作 ),( ),( H yxfEyxg ),(),(yxfPyxg xy ),(),(yxMyx 第193页第1讲空域增强技术 2.1 空域技术分类空域技术分类 点操作：点操作： (1) (1) 借助对一系列图像间的借助对一系列图
50、像间的 操作进行变换操作进行变换 (2) (2) 将将f f ()()中的每个像素中的每个像素 按按E EH H操作直接变换操作直接变换以得到以得到 g g()()； (3) (3) 借助借助f f ()()的直方图进的直方图进 行变换行变换 模板操作（涉及邻域）：模板操作（涉及邻域）： )( H sEt )( , H snsEt 第194页第1讲空域增强技术 2.2 图像间运算图像间运算 图像间的运算指以图图像间的运算指以图像像为为 单位进行的操作，运算的结果是一单位进行的操作，运算的结果是一 幅新图幅新图像像 2.2.1 2.2.1 算术和逻辑运算算术和逻辑运算 2.2.2 2.2.2 图
