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ZYJ-TH-EE-IE1/342014-12-15图像处理和分析技术主讲:李晨ZYJ-TH-EE-IE2/342014-12-15课程介绍特点:选修课(既来之则安之)本课程主要介绍图像处理和分析的基本原理和实用技术。强调基本概念的掌握、了解图像处理技术概况ZYJ-TH-EE-IE3/342014-12-15第1章图像技术基础1.1图像和像素1.2像素间联系1.3图像采集1.4采样和量化1.5图像存储与格式1.6图像显示1.7图像坐标变换1.8图像技术及分类ZYJ-TH-EE-IE4/342014-12-151.1图像和像素•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•数字图像,f(x,y)和I(r,c)•像素,pixel•图像的矩阵表示和矢量表示ZYJ-TH-EE-IE5/342014-12-151.1图像和像素•图像的矩阵表示:一幅图像用一个2-D的M*N的矩阵F表示,其中M和N分别表示图像的行数和列数,而f则代表像素的数值。MNMMNNfffffffffF212222111211ZYJ-TH-EE-IE6/342014-12-151.1图像和像素ZYJ-TH-EE-IE7/342014-12-151.1图像和像素ZYJ-TH-EE-IE8/342014-12-151.2像素间联系像素邻域:像素之间的关系与像素的由近邻像素组成的邻域有关。4-邻域(4-neighborhood),记为N4(p)4个对角近邻像素,记为ND(p)8-邻域:4个4-邻域像素加上4个对角邻域像素合起来构成的邻域,记为N8(p)ZYJ-TH-EE-IE9/342014-12-151.2像素间联系邻接:4-邻接,8-邻接,对角邻接连接:4-连接,8-连接,对角连接连通:4-连通,8-连通,对角连通ZYJ-TH-EE-IE10/342014-12-151.2像素间联系像素间距离欧氏(Euclidean)距离城区(city-block)距离棋盘(chessboard)距离ZYJ-TH-EE-IE11/342014-12-151.2像素间联系ZYJ-TH-EE-IE12/342014-12-151.2像素间联系利用像素间距离定义邻域点p和q之间的欧氏距离像素p的4-邻域像素p的8-邻域ZYJ-TH-EE-IE13/342014-12-151.3图像采集采集装置需要包括两种器件对电磁能量敏感的物理器件电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)数字化器件将(模拟)电信号转化为数字(离散)的形式(模/数转换)以输入计算机ZYJ-TH-EE-IE14/342014-12-151.3图像采集ZYJ-TH-EE-IE15/342014-12-151.3图像采集采集基本模型采集过程可看作将客观世界的场景进行投影转化的过程。投影可用成像变换(几何透视变换)描述。不同坐标系统之间的转换(1)世界坐标系统(2)摄像机坐标系统(3)像平面坐标系统ZYJ-TH-EE-IE16/342014-12-151.4采样和量化ZYJ-TH-EE-IE17/342014-12-151.4采样和量化图像质量与数据量例1.5.1图像空间分辨率变化所产生的效果例1.5.2图像幅度分辨率变化所产生的效果例1.5.3图像空间和幅度分辨率同时变化所产生的效果ZYJ-TH-EE-IE18/342014-12-151.5图像存储与格式图像存储器吉(109)字节(GB)、太(1012)字节(TB)图像文件格式(1)BMP(BitMaP)格式(2)GIF(GraphicsInterchangeFormat)格式(3)TIFF(TaggedImageFormatFile)格式(4)JPEG(JointPhotographicExpertGroup)格式ZYJ-TH-EE-IE19/342014-12-151.6图像显示将图像数据以可视图的形式(一般情况下是亮度模式的空间排列,即在空间(x,y)处显示对应f的亮度)展示出来处理的结果主要用于显示给人看分析的结果也可以借助计算机图形学技术转换为图像形式直观地展示例1.6.1显示设备ZYJ-TH-EE-IE20/342014-12-151.6图像显示半调输出在两级灰度输出设备上输出灰度图像ZYJ-TH-EE-IE21/342014-12-151.6图像显示抖动技术对原始图像f(x,y)加一个随机的小噪声以改善量化过粗图像的显示质量d(x,y):–2(6–b),–2(5–b),0,2(5–b),2(6–b)ZYJ-TH-EE-IE22/342014-12-151.7图像坐标变换改变图像的布局和像素间相对关系统一的矩阵表达形式A是33变换矩阵,v是包含原坐标的矢量v'是由变换后坐标组成的矢量ZYJ-TH-EE-IE23/342014-12-151.7图像坐标变换不同的变换,变换矩阵A中的数值不同平移变换尺度(放缩)变换ZYJ-TH-EE-IE24/342014-12-151.7图像坐标变换旋转变换级联将几个变换依次结合起来以产生组合结果例1.7.1变换次序不同结果ZYJ-TH-EE-IE25/342014-12-151.8图像技术及分类图像工程ZYJ-TH-EE-IE26/342014-12-151.8图像技术及分类相关学科ZYJ-TH-EE-IE27/342014-12-15本章要点1.1节有关图像和像素的基本概念1.2节像素邻域和像素间距离的概念1.3节图像采集装置和成像变换1.4节图像离散化中的采样和量化1.5节图像存储器和图像文件格式1.6节图像显示设备和技术1.7节基本的图像坐标变换公式1.8节图像技术的三个层次:图像处理、图像分析和图像理解
本文标题:图像技术基础
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