数字图像处理第一章.

课程计划上课：54学时，18周。上机：时间：9-16周，周五晚上11-13节地点：A434实验工具，C/Matlab+DIPtoolbox，OpenCV实验报告：4-5个。主要参考书主要参考书：1.Gonzalez&Woods,《DigitalImageProcessing》,PrenticeHall,第三版。主要参考书图像处理相关学术会议顶级ICCV：InternationalConferenceonComputerVision，国际计算机视觉大会CVPR：InternationalConferenceonComputerVisionandPatternRecognition，国际计算机视觉与模式识别大会ECCV：EuropeanConferenceonComputerVision，欧洲计算机视觉大会较好ICIP：InternationalConferenceonImageProcessing，国际图像处理大会BMVC：BritishMachineVisionConference，英国机器视觉大会ICPR：InternationalConferenceonPatternRecognition，国际模式识别大会ACCV：AsianConferenceonComputerVision，亚洲计算机视觉大会一个重要奖：马尔奖图像处理相关刊物顶级PAMI：IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence，IEEE模式分析与机器智能杂志(创始人：傅京孙，句法模式识别)IJCV：InternationalJournalonComputerVision，国际计算机视觉杂志较好CVIU：ComputerVisionandImageUnderstanding，计算机视觉与图像理解PR：PatternRecognition，模式识别PRL：PatternRecognitionLetters，模式识别快报课程内容第一章引言第二章数字图像处理基础第三章空域图像增强第四章频域图像增强第五章彩色图像处理第六章小波与多分辨率处理第七章形态学图像处理其他：图像编码、压缩、分割、恢复、识别、理解等课程特点和学习建议2.学习的几点建议1.课程的特点a.理解本质b.联系实际c.前后贯通，，需要逐步领略各部分之间内在的逻辑关联学科交叉性：涉及数学、光学、电子学、摄影测量、计算机技术等技术综合性：是一个高度综合的技术学科，知识面宽但不很深涉及较多的概念，如空域，频域，多分辨分析等涉及面广，比较抽象难讲！！！难学！！！教学方法1.重点讲述数字图像处理的基本概念、方法和原理2.突出理论与实践的紧密结合。通过与多媒体智能信息处理、计算机视觉、模式识别等计算机学科应用实例相结合，讲述如何将知识运用到解决实际问题中。图像处理预备知识数学线性代数，矩阵分析，最优化，概率分析。机器学习，模式识别，计算机视觉。编程C++，Matlab，OpenCV。考核方式37X=出勤平时作业表现分[30%]假设某同学出勤率为a(0~1之间)，则该项成绩为X=30*aY=期末成绩[70%]最终成绩：S=X+Y友情提示：法乎其上，取乎其中！对老师的要求作业少布置一点？不让你们挂科？不点名？大学为何，大学何为大学两件事教做人教一套思维方式和方法论学会鉴别，去伪存真！尽信书，不如无书！弟子不必不如师！创新精神高尚情操什么是图像？？？什么是大象???AmericanHeritageDictionary,3rdedition:Onethatcloselyorexactlyresemblesanother;adouble:Heistheimageofhisuncle.Areproductionoftheformofapersonoranobject,especiallyasculpturedlikeness.Anopticalreproductionofanobjectformedbyalensormirror.什么是图像？？？摄像机系统什么是图像？？？图像是由扫描仪、摄像机等输入设备捕捉实际的画面产生的数字图像。图像是由像素点阵构成的位图。图像是一个矩阵，其元素代表空间的一个点，称之为像素（Pixel），每个像素的颜色和亮度用二进制数来表示，这种图像也称为位图。对于黑白图用1位表示，对于灰度图常用4位（16种灰度等级）或8位（256种灰度等级）来表示某一个点的亮度，而彩色图像则有多种描述方法。保存下来的第一张照片ThefirstimageofthemoontakenbyaU.S.spacecraft.July31,1964at9:09am,about17minutesbeforeimpactingthelunarsurface数字图像处理首次获得实际成功应用首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室（JPL）。他们对航天探测器徘徊者7号在1964年发回的几千张月球照片使用了图像处理技术，如几何校正、灰度变换、去除噪声等方法进行处理，并考虑了太阳位置和月球环境的影响，由计算机成功地绘制出月球表面地图，获得了巨大的成功。随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的图像处理，以致获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，获得了非凡的成果，为人类登月创举奠定了坚实的基础，也推动了数字图像处理这门学科的诞生。在以后的宇航空间技术，如对火星、土星等星球的探测研究中，数字图像处理技术都发挥了巨大的作用电磁波谱，按每个光子能量排列（电子伏特）Gamma线•宇宙观察，天鹅座15000年前的新星热气云•核医学•X线胸透，大动脉的血管造影，头部CT，电路版•天鹅座新星气云，X线|Gamma线|紫外线成像正常玉米|患黑穗病玉米的紫外线显微成像胆固醇40|氧化镍薄膜600|CD表面1750的可见光显微成像LANDSAT卫星多光谱成像，WashingtonD.C.NOAA气象卫星照片Hurricane.飓风航天雷达（微波）照片，西藏东南山区医学核磁共振成像(MRI)，膝|脊骨在强磁场中的人体组织，对无线电脉冲波的响应空间分布图，可在任何平面上成像人工地震地层剖面，箭头指向油气层超声成像，c.甲状腺,d.损伤的肌肉层深度图像什么是图像处理？？？Photoshop？？？图像处理，是对图像进行分析、加工、和处理，使其满足视觉、心理以及其他要求的技术。图像处理是信号处理在图像域上的一个应用。数字图像处理（DigitalImageProcessing）又称为计算机图像处理，它是指将图像的模拟信号转换成数字信号并利用计算机或专用数字信号处理芯片对其进行处理的过程什么是图像处理？？？去模糊Jpg压缩为什么要研究图像处理？——使机器具有视觉感知能力为什么要研究图像处理？———Everyimagetellsastory为什么要研究图像处理？———每时每刻海量图像数据为什么要研究图像处理？？大量的图像、视频需要自动处理、理解应用驱动从一幅或多幅图像构建三维世界表达(VR、电影、动画)监控(W4,who’sdoingwhatatwhereandwhen)电影的后处理人脸感知…大量的科学问题有待深入对生理学、神经生物学、人类认知等的研究有待深入，对侧抑制现象的揭示是这方面的典型例证；关于这一点并非绝对，汽车之与动物行走方式的不同、飞机之与鸟类飞行方式的不同是很好的反例；图像处理很重要航天和航空技术方面生物医学工程方面通信工程方面工业和工程方面军事公安方面文化艺术方面智能视频监控机器人视觉视频和多媒体系统科学可视化电子商务等图像处理与相关学科的关系计算机视觉与数字图像处理、计算机图形学的区别计算机视觉与数字图像处理、计算机图形学的区别计算机视觉与数字图像处理、计算机图形学的区别计算机视觉与数字图像处理、计算机图形学的区别数字图像处理与计算机视觉图像处理技术通常是把一幅图像变换成另外一幅图像，也就是说，图像处理系统的输入是图像，输出仍然是图像。图像处理包括：图像增强、图像压缩和模糊校正与非聚焦图像等课题。计算机视觉把图像作为输入，产生的输出为另一种形式，比如图像中物体轮廓的表示。计算机视觉的重点是在人的最小干预下，由计算机自动恢复场景信息。图像处理算法在计算机视觉系统的早期起着很大的作用，它们通常被用来增强特定信息并抑制噪声。数字图像处理与图形学计算机图形学是通过几何基元，如：线、圆和自由曲面，来生成图像(或场景)，它在可视化（Visualization）和虚拟现实（VirtualReality）中起着很重要的作用。图像处理正好是解决相反的问题，是对图像进行分析、加工、和处理，使其满足视觉、心理以及其他要求的技术。这两个领域在其发展的早期阶段是没有什么联系的，但是近十几年来发展得越来越相近了。数字图像处理与模式识别模式识别主要用于识别各种符号、图画等平面图形；模式一般指一类事物区别于其它事物所具有的共同特征。模式识别的方法有：统计方法和句法方法两种。统计方法是指从模式中抽取一组特征值，并以划分特征空间的方法来识别每一个模式。句法方法是指利用一组简单的子模式(模式基元)通过文法规则来描述复杂的模式。图像处理方法是模式识别识别物体的重要基础之一，此外经常还需要其它技术的支持。图像处理与人工智能人工智能：主要研究智能系统的设计和有关智能的计算理论与方法人工智能有三个过程：感知、认知和行动在经过图像处理和图像特征提取过程后，接下来要用人工智能方法对场景特征进行表示，并分析和理解场景图像处理与相关学科的关系Visionvs.perceptionHowmanyfacescanyoufindinthispicture?Whatdoyoufind?人类视觉的特性——错觉整体与局部性造成的错觉Counttheblackdots!:o)Isitroundorsquare--thepillar?HappySadSemanticsSemantics图像处理的典型应用图像校正几何校正灰度校正高动态图像……图像处理的典型应用图像校正医学图像增强CT核磁共振超声波微创手术……图像处理的典型应用图像校正医学图像增强全景图生成同心图平行成像图像任意未经标定图像……图像处理的典型应用图像校正医学图像增强全景图生成图像/视频修复扣图与合成漫画上色基于视觉的导航三维重建卡通自动生成试穿衣服和鞋子试穿衣服和鞋子图像处理的典型应用图像校正医学图像增强全景图生成图像/视频修复图像检索相似图片防克隆图像处理的典型应用图像校正医学图像增强全景图生成图像/视频修复图像检索视频监控图像处理的典型应用图像校正医学图像增强全景图生成图像修复图像检索视频监控人脸识别访问控制身份验证……图像处理的典型应用图像校正医学图像增强全景图生成图像修复图像检索视频监控人脸识别从图像到场景图像处理的典型应用图像处理的典型应用KinectAugmentedRealityApplicationsofDIPandcomputervisionDriverassistance(collisionwarning,lanedeparturewarning,rearobjectdetection)Sources:K.Grauman,L.Fei-FeiFactoryinspectionMonitoringforsafety(Poseidon)Readinglicenseplates,checks,ZIPcodesSurveillanceAutonomousdriving,robotnavigationApplicationsofcomputervisionAssistivetechnolo