数字图像处理的起源与应用

数字图像处理主要有两个目的：

1、改善图示的信息以便人们解释；2、为存储、传输和表示而对图像进行的处理。

 

数字图像处理是什么：

数字图像可以理解为一个二维函数f(x,y),其中 x 和 y 是空间(平面)坐标，而在任意坐标处的幅值 f 称为图像在该点处的强度或灰度。

灰度图像是一个二维灰度（或亮度）函数 f(x,y)；彩色图像由三个（如RGB,HSV）二维灰度（或亮度）函数

 

图像由有限数量的元素组成，每个元素有特定的位置和幅值。这些元素称为图画元素、图像元素或像素。

        ✓ 对于单色（灰度）图像而言，每个像素的亮度用一个数 值来表示，通常数值范围在0到255之间，0表示黑、255表 示白，其它值表示处于黑白之间的灰度

       ✓    彩色图像可以用红、绿、蓝三元组的二维矩阵来表示。 通常，三元组的每个数值也是在0到255之间，0表示相应 的基色在该像素中没有，而255则代表相应的基色在该像 素中取得最大值。

 

灰度图像的矩阵表示---

 

从图像处理到计算机视觉：分为3种典型处理：低级、中级和高级。

低级处理涉及初级操作，如降低噪音的图像预处理，对比度增强和图像尖锐化。低级处理的输入输出一般都是图像；

中级处理涉及诸多任务，比如将一幅图像进行不同区域分割、目标分割，减少这些目标物的描述，使其更适合进行目标分类。输入图像，输出为提取的特征；

高级处理涉及“理解”已识别的目标，以及执行视觉相关的认知功能；

 

数字图像处理的起源

        数字图像处理的历史可追溯至二十世纪二十年代。最早应用之一是在报纸业，当时，引入巴特兰电缆图片传输系统，图像第一次通过海底电缆横跨大西洋从伦敦送往纽约传送一幅图片。为了用电缆传输图片，首先进行编码，然后在接收端用特殊的打印设备重现该图片。按照1929年的技术水平，如果不压缩，需要一个多星期，压缩后传输时间减少到3个小时。

1929年通过海底电缆从伦敦到纽约传输的一幅照片（15个灰度等级）

   

        第一台能够进行图像处理的大型计算机出现在20世纪60年代。数字图像处理的起源可追溯至利用这些大型机开始的空间研究项目，可以说大型计算机与空间研究项目是数字图像处理发展的原动力。

下图是“徘徊者7号”在1964年7月31日上午（东部白天时间）9点09分在光线影响月球表面前约17分钟时摄取的第一张月球图像。

         美国加利福尼亚的喷气推进实验室（帕薩迪那，加里福尼亚）对太空船“徘徊者7号”传送的月球图像进行了处理，以校正飞行器上电视摄像机中各种类型的图像畸变。

        与空间应用同时，数字图像处理技术在20世纪60年代末和70年代初开始用于医学图像、地球遥感监测和天文学领域。        早在20世纪70年代计算机轴向断层(CAT)、简称计算机断层(CT)是图像处理在医学诊断应用中最重要的事件之一。

 

数字图像处理应用

•    传统领域

        ✓    医学、空间应用、地理学、生物学、军事……

•    最新领域

       ✓    数码相机(DC)、数码摄像机(DV)

       ✓    指纹识别、人脸识别

       ✓    互联网、视频、多媒体等

       ✓    基于内容的图像检索、视频检索、多媒体检索

      ✓    水印、游戏、电影特技、虚拟现实、电子商务等

数字图像处理的应用无处不在

 

 

数字图像处理技术

 

                                                                    典型的数字图像处理过程

 

图像获取-----------这一过程主要包括摄取图像、 光电转换及数字化等几个步骤。

图像滤波和增强----------对图像进行加工，使其经过对于特定的应用比原始图形更适合的一种处理。

图像复原----------改善图像外观的一个处理领域。

彩色图像处理-----------

小波与多分辨率处理-----------以不同分辨率来描述图像的基础。

压缩-----------如jpg是采用JPEG图像压缩标准。

形态学处理-----------涉及提取图像分量的工具，这些分量在表示和描述形状方面很有用。

分割-----------把一幅图像划分成它组成的部分或目标。

表示和描述-----------

目标识别-----------