【数字图像处理】引言

1 图像及图像处理

1.1 图像

定义
图像是对客观存在对象的一种相似性、生动性的描述或写真，是对各种图形何影响的总称。
分类
模拟图像：又称光学图像，其空间坐标何明暗程度时连续变化的，计算机无法直接处理，属于可见图像。
数字图像：空间坐标和灰度均不连续的、用离散的数字（一般为整数）表示的图像，是图像的数字表示，能用计算机处理。像素是其最小的单位。

1.2 图像处理

图像处理是指对图像信息进行加工以满足人的视觉或应用需求的行为，包括图像变换、图像增强、图像修复、图像压缩编码、图像特征提取、形态学图像处理方法等。

1.3 数字图像处理

数字图像处理又称为计算机图像处理，指将图像信号转换为数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。即利用计算机对数字图像进行去除噪声、增强、复原、分割、特征提取、识别等一系列操作，从而获得某种预期结果的技术。

2 数字图像处理的目的

（1）提高图像的视感质量。如进行图像的亮度、彩色变换，增强或抑制图像钟的某些成分，对图像进行几何变换达到艺术效果等。
（2）提取图像中包含的某些特征或特殊信息。这些被提取的特征或信息往往为计算机分析图像提供便利。提取特征或信息的过程是模式识别或计算机视觉的预处理。提取的特征包括：频域特诊、灰度或颜色特征、边界特征、区域特征、纹理特征、形状特征、拓扑特征和关系结构等。

（3）图像数据的变换、编码和压缩，以便于图像的存储和传输。

3 数字图像处理的主要研究内容

1 图像数字化
图像数字化将一幅光学图像表示为一组数字，既不失真又便于计算机分析处理，主要包括图像的采样和量化。
2 图像增强
图像增强用来改善图像的对比度，突出感兴趣的图像信息，提高图像的目视解释效果，它包括灰度拉伸、平滑、锐化、滤波、变换、彩色合成、代数运算、融合等

3 图像恢复/复原
图像恢复/复原去除和压抑成像过程中由各种因素影响而导致的图像失真。

4 图像编码
图像编码简化图像的表示，压缩表示图像的数据，以便于存储和传输。

5 图像的重建
图像的重建是由二维图像重建三维图像。（如CT等）

6 图像分割与特征提取
（1）图像分割用于从背景中分割出感兴趣的物体目标。分割的效果可作为监督分类的训练区。

（2）图像的特征提取包括形状特征、纹理特征、颜色特征等。

7图像分析
对图像中的不同对象进行分割、分类、识别、描述和解释。
图像分类：按照特定的分类系统对图像中像素的归属类别进行划分。

8 图像隐藏
（1）媒体信息的相互隐藏
（2）数字水印
（3）图像的信息伪装
9 图像通信
传送和接受图像信号

4 图像工程的三个层次

三个层次为图像理解（从图像到解释）、图像分析（从图像到数据）、图像处理（从图像到图像）：
（1）抽象程度（从高到低）
（2）数据量（从小到大）
（3）语义（高层、中层、低层）
（4）操作对象（符号、目标、像素）
（1）图像处理
图像输入=》图像处理（增强、复原、编码、压缩等）=》图像输出

（2）图像分析
图像输入=》图像预处理（增强、复原）=》图像分割=》特征提取=》图像分类=》图像分类=》类别、识别结果。
图像分析主要是对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，以获得它们的客观信息，从而建立对图像的描述。

（3）图像理解
图像输入=》图像预处理=》图像描述=》图像分析和解释=》图像解释

图像分析主要是在图像分析基础上，进一步研究图像中各个目标的性质和它们之间的相互联系，并得出对图像内容含义的理解以及对客观场景的解释，从而指导和规划行动。