数字图像和数字图像处理

Digital Image Processing[数字图像和数字图像处理]

数字图像就是指代表图像的矩阵。

数字图像处理就是对图像矩阵进行各种数学运算。

在进行图像处理时需要一些数学基础,主要包括线性系统、傅立叶变换、沃尔什变换和小波变换等。

 

1.  景象：人眼所看到的外部世界。

     人类看世界的生理功能：由于光线照射到物体上，经过不发光的物体反射形成的反射光线或发光物体发出的光线射入人们的眼睛中。这些光信号在视网膜上转成神经电信号，然后神经电信号通过神经纤维传送到大脑皮层中，使人们看到外部世界

2.  图象：记录下来的景象，是对视觉信息的记录和展现 。

     要形成一幅图像,必须有两个因素:一个是景象,另一个是电磁波。以光速传播，所以事件的成像是在瞬间进行的。电磁波与物体的相互作用决定了图像中呈现出的物体的几何形状。忧郁电磁波的波长不同，电磁波与物质的相互作用形式也不同。{γ射线区, x射线，UV， 可见光， IR， 微波， FM波 }

根据电磁波长的不同，常采用不同的记录方式(如照相机、摄像机、X光成像等)来形成各种不同的图像。通常将图像分为两种：一种是可以为视觉系统直接感受到的图像，如照片和图画等，称为可见图像；另一种是不可以为视觉系统直接感受到图像，这类图像必须经过某些数学和物理的转换才能为视觉系统所感受，如X光片等，称为不可见图像。从另一个角度，若记录的图像是随时间变化的,则称为时变图像，如电影；若记录的图像是不随时间变化的，则称为静止图像，如图画。

3.  模拟图象或连续图像 （不能直接传给计算机处理）

4.  数字图像：将连续图像进行数字化后，用一个矩阵表示的图像

 

 

5.  数字图像处理： 用计算机对用矩阵表示的数字图像的矩阵进行各种运算。图像处理的目的是改善图像的质量，使它更便于人们观察，适合机器识别。

通常分为两大类图像处理方式: (1)光学图像处理,它是用光学的方法对图像作某些特殊的处理。 (2)数字图像处理,它是用计算机对图像进行加工和处理,eg:image enhancement ［对图像进行增强处理。这里是增强有用的信息,抑制无用的信息,从而改变图像的灰度分布,使图像更易于人们视觉系统观看。］，imagerestoration［对图像进行复原处理。有些图像由于在拍摄的曝光时间内,景物与照相机之间产生了相对移动,使图像模糊了,应用图像复原技术可以改善这种图像的质量］，imageanalysis［提取、分析和描述图像中所包含的特殊信息，如边缘提取］

 

6.  数字图像处理系统： 能够完成图像处理和分析任务的系统。主要有：图像输入设备，执行分析与处理图像的计算机及图像处理机，输出设备及存储系统中的图像数据库等。

数字图像处理系统与其他数据处理系统的不同之处是其庞大的数据处理量和存储量。图像处理技术是以计算机为核心的技术,因此,图像处理系统的发展是随着计算机技术的提高而发展的。从系统的层次上,数字图像处理系统可分为高、中、低三个档次。 (1)高档图像处理系统。它是采用高速芯片、适合图像处理特有规律的并行阵列图像处理机。这种系统采用多个CPU或多机结构,可以以并行或流水线的方式工作。 (2)中档图像处理工作站。它是由主控计算机和图像处理器构成。其主控机是小型机或工作站。这类系统有较强的交互处理能力,在系统环境下具有较好的再开发能力。 (3)低档的数字图像处理系统。由计算机加上图像采集部件构成,其结构简单,是一种便于普及和推广的图像处理系统。

7.  图像处理硬件系统主要由图像采集系统、图像处理系统和图像输出系统三部分组成。

(1)数字图像采集系统：原始的图像数据是通过图像采集部件进入计算机的,即图像采集部件是采集原始的模拟图像数据,并将其转换成数字信号,计算机接受到图像的数字信号后,将其存入内存储区。

(2) 数字图像处理系统在数字图像处理系统中,图像处理工作是由计算机完成的,计算机的扩展槽上插有带帧存储器的采集卡,图像处理的过程通常包含从帧存储器提取数据到计算机内存、处理内存中的图像数据和送数据回图像帧存储器三个步骤。对于直接使用内存的采集卡,则只需和内存进行数据交换,计算机的内存越大,CPU的运算速度越快,图像处理的速度也就越快。

(3)数字图像输出系统图像的输出是图像处理的最终目的。图像输出有两种基本形式:一种是根据图像处理的结果作出判断,例如质量检测中的合格与不合格,输出不一定以图像作为最终形式,而只需作出提示供人或机器进行选择。这种提示可以是计算机屏幕信息,或是电平信号的高低,这样的输出往往用于成熟研究的应用上。另一种则是以图像为输出形式,它包括中间过程的监视以及结果图像的输出。图像输出方式有屏幕输出、打印输出和视频硬拷贝输出。