数字图像处理介绍

一.数字图像处理的概念

1.什么是图像

①图：物体透射或反射光的分布（图像场），是客观存在。
②像：人（的视觉系统）对（接收在大脑中形成的）图的印象或认识，是人的感觉。
③图像：图和像的有机结合，既反映物体的客观存在，又体现人的心理因素；对客观存在物体的一种相似性的生动模仿或描述。
④一幅图像定义为一个二维函数f(x,y)，这里x和y是空间坐标，在任何一对空间坐标(x,y)上的幅值f称为该点图像的强度或灰度。
⑤当幅值f位有限的、离散的数值时，称该图像为数字图像。
数字图像由有限的元素组成，每个元素都有一个特定的位置和幅值，这些元素称为像素（图像元素或画面元素）。

2.什么是图像处理

对图像信息进行加工处理和分析，以满足
（1）人的视觉、心理需要；
（2）实际应用或某种目的（如机器识别）的要求。
着重强调在图像之间进行的变换，广义上泛指各种图像技术；
狭义上指对图像进行各种加工（处理），达到改善人的视觉效果、为自动识别打基础、压缩编码。

3.图像处理的分类

①模拟处理（光学处理）
光学透镜处理、光学照相等。
优点：实时处理，速度快；
缺点：精度低，灵活度差，难有判断功能。
②数字（计算机）处理
用数字计算机处理。
优点：精度高、内容丰富、方法易变、灵活度高；
缺点：处理速度较慢。
③光电结合处理
用光学方法处理运算量巨大的频谱变换等,而用计算机对其频谱进行处理分析。
随着集成光学的发展，在光学计算机出现以后， 图像处理技术会出现全新的巨大突破。

4.数字图像处理

利用数字计算机或其它高速、大规模集成数字硬件，对从图像信 息转换来的数字电信号进行某些运算或处理，以期提高图像质量或达 到人们所要求的某些预期效果。
 对被噪声污染的图像去除噪声
 对信息微弱的图像进行增强
 失真图像的几何校正
 从遥感图片中辨别农作物、森林、湖泊和军事设施等

5.图像处理的范畴及相关领域

视觉作为人类最高级的感知器官，在人类感知中扮演着最重要的 角色，人类感知只限于电磁波谱的视觉波段。
成像机器则可覆盖几乎全部电磁波谱，从伽马射线到无线电波。 可对非人类习惯的那些图像源进行加工，这些图像源包括超声波，电 子显微镜及计算机产生的图像。

6.对图像的计算、处理的划分

从图像处理到计算机视觉这个连续的统一体内没有明确的界线。 可考虑三种典型的计算处理：低级，中级，高级
 低级处理：涉及初级操作，如降噪，对比度增强，图像锐化。低级处理是以输入，输出都是图像为特点。
 中级处理：涉及分割（图像分为不同区域或目标物）及缩减对目标 物的描述，使其更适合计算机处理及对不同目标的分类（识别）。 中级图像处理以输入为图像，输出是从图像中提取的特征（边缘， 轮廓及不同物体的标识等）为特点。
 高级处理：涉及图像分析中被识别物体的总体理解，以及执行与视 觉相关的识别函数等。

二.数字图像处理应用实例

伽马射线成像：核医学、天文观测。
X射线成像。
紫外波段成像。
可见光及红外波段成像。
微波波段成像。
无线电波成像：核磁共振（MRI）。
其他图像模式应用：声波。