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图像处理和分析教程章毓晋2/52@Zhang大纲图像工程教材特点教学建议其他资源3/52@Zhang大纲图像工程教材特点教学建议其他资源4/52@Zhang图像工程图像图像技术图像工程图像是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图象（广义/抽象）图像（狭义/具体）Imageratherthanpictureisoftenusednowadaysbecausecomputersstorenumericalimagesofapictureorscene5/52@Zhang图像工程图像图像技术图像工程图像和信息：人类从外界（客观世界）获得的信息约有75%来自视觉系统图像类型：{狭义}单幅序列图像，静止运动图像（视频），2-D3-D，彩色，立体对，多光谱，多视场图像，灰度深度，纹理图像，……{广义}图片，动画，绘图，文字/档，……6/52@Zhang图像工程图像图像技术图像工程图像技术图像技术在广义上是各种与图像有关的技术的总称主要功能/作用包括：•对图像的各种加工（见下）•基于加工结果的判断决策和行为规划•为此进行的硬件设计及制作7/52@Zhang图像工程图像图像技术图像工程图像技术图像的采集、编码、存储、传输，合成和产生，显示和输出，变换、增强、修补/修复、校正、恢复/复原和重建，图像的分割，目标的检测、表达和描述，特征的提取和测量，序列图像的校正，3-D景物的重建复原，图像数据库的建立、索引和抽取，图像和目标的分类、表示和识别，图像模型的建立和匹配，图像和场景的解释，……8/52@Zhang图像工程图像图像技术图像工程图像工程：一门系统地研究各种图像理论、技术和应用的新的交叉学科，不同层次图像技术的有机结合应用图像工程三层次：图像处理（图像——图像）图像分析（图像——数据）图像理解（图像——解释）9/52@Zhang图像工程图像工程的3个层次10/52@Zhang图像工程图像处理、图像分析和图像理解在抽象程度和数据量上各有特点，操作对象和语义层次各不相同•图像处理是比较低层的操作，它主要在图像的像素层次上进行处理，处理的数据量非常大•图像分析则进入了中层，分割和特征提取把原来以像素描述的图像转变成比较简洁的对目标的描述•图像理解主要是高层操作，操作对象基本上是从描述中抽象出来的符号，其处理过程和方法与人类的思维推理有许多类似之处11/52@Zhang图像工程一些相关学科12/52@Zhang图像工程中国图像工程综述（中国图象图形学报,5月期）文献统计分类共统计15种刊物已进行16年（1996-2011）涉及到38092篇论文选取了8999篇论文13/52@Zhang图像工程图像工程期刊（1）[CT]：《CT理论与应用研究》（2）[CX]：《测绘学报》（3）[DC]：《电子测量与仪器学报》（4）[DK]：《电子科学学刊》（5）[DX]：《电子学报》（6）[JX]：《计算机学报》（7）[MR]：《模式识别与人工智能》（8）[SC]：《数据采集与处理》（9）[TX]：《通信学报》（10）[XC]：《信号处理》（11）[YX]：《遥感学报》（12）[ZS]：《中国生物医学工程学报》（13）[Zti]：《中国体视学和图象分析》（14）[Ztu]：《中国图象图形学报》（15）[ZX]：《自动化学报》14/52@Zhang图像工程年度论文总数选取总数选取率199599714714.7%1996120521217.6%1997143828019.5%1998147730620.7%1999204838819.0%2000211746421.9%2001229748120.9%2002242654522.5%2003234157724.7%2004247363225.6%平均181637821.4%前十年15/52@Zhang图像工程年度图像处理图像分析图像理解技术应用199535(23.8%)52(35.4%)14(9.52%)46(31.3%)199652(24.5%)72(34.0%)30(14.2%)55(25.9%)1997104(37.1%)76(27.1%)36(12.9%)60(21.4%)1998108(35.3%)96(31.4%)28(9.15%)71(23.2%)1999132(34.0%)137(35.3%)42(10.8%)73(18.8%)2000165(35.6%)122(26.3%)68(14.7%)103(22.2%)2001161(33.5%)123(25.6%)78(16.2%)115(23.9%)2002178(32.7%)150(27.5%)77(14.3%)135(24.8%)2003194(33.6%)153(26.5%)104(18.0%)119(20.6%)2004235(37.2%)176(27.8%)76(12.0%)142(22.5%)平均116.9103.546.682.316/52@Zhang图像工程分类（1996年开始）A：图像处理A1：图像采集和获取（成象方法、摄象机校正）A2：图像重建（从投影重建图像）A3：图像变换，滤波，增强，恢复或复原等A4：图像压缩编码（算法研究、国际标准实现）B：图像分析B1：边缘检测，图像分割B2：目标表达，描述，测量（二值图处理、数学形态学方法等）B3：目标形状，纹理，空间，运动等的分析B4：（2-D）目标识别，分类和提取17/52@Zhang图像工程分类（1996年开始）C：图像理解C1：（序列、立体）图像匹配、融合、镶嵌C2：3-D建模，重构、场景恢复C3：图像感知，解释，推理D：技术应用D1：硬件，（硬件）系统和快速/并行算法D2：视频，通信D3：文档（包括文字，数字，符号等）D4：生物，医学D5：遥感、雷达、测绘D6：其他E：综述评论E1：综述（介绍图像处理、分析、理解或它们的综合，进展）18/52@Zhang图像工程2001年开始增加了3个小类A：图像处理A5：图像数字水印和图像信息隐藏B：图像分析B5：人脸和器官的检测、定位与识别C：图像理解C4：基于内容的图像和视频检索19/52@Zhang图像工程2006年开始增加了2个小类A：图像处理A6：图像多分辨率处理（超分辨率重建、图像分解和插值、分辨率转换等）C：图像理解C5：时空技术（3-D运动分析，姿态检测，对象跟踪，行为判断和理解）20/52@Zhang图像工程2010年23个小类统计结果020406080100A1A2A3A4A5A6B1B2B3B4B5C1C2C3C4C5D1D2D3D4D5D6E1小类类别文献数量（篇）21/52@Zhang大纲图像工程教材特点教学建议其他资源22/52@Zhang教材特点封面选材全面注重实用解释直观示例丰富各章平衡，方便教学提供索引，便于查询23/52@Zhang教材特点选材全面图像处理24/52@Zhang教材特点选材全面图像分析25/52@Zhang教材特点注重实用1、内容实用面向使用而非专门研究图像技术的学生主要介绍基本的、有基础意义的、比较成熟且应用了的图像技术共给出各类思考题和练习题180个，对其中的66个练习题提供了参考答案（有助于自学）26/52@Zhang教材特点注重实用2、结构实用专门教材、入门教材内容平均分配在15章（每章均4节或5节），可每次一章（内容多的主题拆分到两章中）各部分相对独立，涉及的概念尽量一次讲清楚，基本不再参引书中其他部分，也不需再查看其他参考文献（正文中未引）27/52@Zhang教材特点解释直观使用了较多的物理描述尽量减少了数学公式推导结合具体数据示例解释算法原理使用了大量的图（361幅，平均每章24幅、每页1.1幅）,包括图片、示意图、流程图/框图、绘图等，较多的表格（27个，平均每章近2个）28/52@Zhang教材特点示例丰富全书共给出119个例题平均每章约8个，每节约1.75个例题多含图表，比较形象直观为教和学提供了一定的灵活性29/52@Zhang教材特点各章平衡，方便教学每章长度接近（均4~5节，均约20页）每章结构一致均包括：介绍/讲解、总结、习题……每章习题数量一致总结中有针对性地介绍了一些相关的参考文献，帮助学有余力的学生进一步深入30/52@Zhang教材特点提供索引，便于查询书末索引共列出700多个术语，并给出了对应的英文索引一来方便在书中查找有关内容，二来也方便在网上查找有关文献这些术语多为《英汉图像工程辞典》中的条目，那里还可查到相应的定义和解释31/52@Zhang教材特点适合用作第一门图像课程入门门槛低，先修要求较少主要介绍基本原理不过多强调理论性、完备性尽量通过直观的物理解释和示例来帮助读者理解比较抽象的概念对具体方法描述比较详细，常配以实例32/52@Zhang大纲图像工程教材特点教学建议其他资源33/52@Zhang教学建议先修基础参考讲义内容选择例题使用习题使用“总结和复习”34/52@Zhang教学建议先修基础（1）数学知识：线性代数，因为图像可表示为点阵，需借助矩阵表达、解释各种加工运算过程；另外，统计和概率也很有用（2）计算机科学知识：计算机软件技术，因为对图像的加工需要使用计算机，通过编程用一定的算法来完成（3）电子学知识：一个是信号处理，因为图像可看做1-D信号的扩展，对图像的处理是对信号处理的扩展；另一个是电路原理，因为要最终实现对图像的加工，需要使用一定的电子设备35/52@Zhang教学建议参考讲义•15章ppt讲稿（380多页，10兆）可在出版社网站或主页下载覆盖了教学大纲各项内容•各章的图文件（近120幅，140多兆）可与出版社联系36/52@Zhang教学建议内容选择•第1章为绪论，举出了多种图像的示例，概况了图像技术的总体情况，并具体介绍了图像的表达和显示方法，以及图像存储和文件格式，还对本书的使用提出了建议•第2章介绍图像采集，包括几何成像模型和亮度成像模型，为数字化而进行的采样和量化，以及所获得的图像中像素间的联系和将像素的坐标进行变换的方法•第3章介绍空域图像增强，所涉及的技术包括灰度映射技术，通过对图像进行运算的技术，利用直方图修正的方法和利用像素邻域的空域滤波方法37/52@Zhang教学建议内容选择•第4章介绍彩色图像增强，首先讨论了与彩色视觉有关的三基色与色度图以及常用的彩色模型及相互转换，然后给出一些伪彩色增强和真彩色增强的方法•第5章介绍图像变换，对比较基本和常用的傅里叶变换、沃尔什和哈达码变换、离散余弦变换以及霍特林变换的性质、特点简要地进行了概括•第6章介绍频域图像增强，具体介绍了多种低通滤波器、高通滤波器和带阻带通滤波器，并结合分析了同态滤波器的原理，还对空域技术与频域技术的联系进行了讨论38/52@Zhang教学建议内容选择•第7章介绍图像恢复，首先分析了图像退化的一些示例和几种典型的噪声，给出了几种空域噪声滤波器和组合滤波器，并对基本的无约束恢复和有约束恢复技术进行了讨论•第8章介绍图像投影重建，首先分析常见的投影重建方式，统一概括投影重建的原理，对傅里叶反变换重建、卷积逆投影重建和级数展开重建3类技术进行了讨论•第9章介绍图像编码基础，包括图像压缩的原理和典型的数据冗余，图像保真度的定义和测度，基于基本的编码定理，讨论了变长编码和位平面编码的方法39/52@Zhang教学建议内容选择•第10章介绍进一步的图像编码技术，主要是常用的预测编码和变换编码技术，也结合概括了静止图像压缩国际标准和运动图像压缩国际标准的主要内容•第11章介绍基本图像分割技术，根据对图像分割技术的通用分类方法，给出了一些基本的并行边界技术、串行边界技术、并行区域技术和串行区域技术•第12章介绍一些典型图像分割算法，包括用于检测角点的SUSAN算子、确定目标边界的主动轮廓模型、若干有特色的取阈值技术和基于区域的分水岭分割算法40/52@Zhang教