电子科技大学数字图像处理

ZhenmingPengEmail:mpeng@estcedcnZhenmingPengEmail:mpeng@estcedcnEmail:[e-mail][e-mail]:[e-mail][e-mail]cScienceandTechnologyofChina201509022-305ShaheCampusUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina201509022-305ShaheCampus2015.09.02,2-305,ShaheCampus2015.09.02,2-305,ShaheCampus主要内容‹课程介绍‹课程介绍‹课程介绍‹数字图像的基本概念‹课程介绍‹数字图像的基本概念‹数字图像的发展历史‹数字图像的发展历史‹数字图像处理的研究内容‹图像处理技术应用‹数字图像处理的研究内容‹图像处理技术应用‹图像处理技术应用‹图像处理技术应用一、教师介绍彭真明（教授/博导）主要从事图像张萍（副教授/博士）主要从事图像张靖（讲师/硕士）研究方向为微何艳敏（副教授/博士）研究方向为图蒲恬（讲师/博士）研究方向为图主要从事图像处理、目标检测跟踪/SAR图像处理、油主要从事图像处理、视频压缩与传输、智能信息处理等研究方向为微波电路、光电视觉导航、目标识别、跟踪像处理与分析、模式识别应用等。发表学术像增强、信息融合、光电信息检测与处理图像处理、油气地球物理勘探信号处理等。能信息处理等方面的教学和科研工作。标识别、跟踪等。论文10余篇。等。一、课程介绍全日制研究生课程《图像处理及应用》课程编号课程名称图像处理及学时数全日制研究生课程《图像处理及应用》课程编号：20006015课程名称：图像处理及应用学时数：40开课时间：(√)秋季授课对象：(√)硕士/()学分：2开课时间：(√)秋季/()春季授课对象：(√)硕士/()博士学分：2开课学院：电子工先修课程：概率论与数理统计线开课学院：电子工程学院/光电学院先修课程：概率论与数理统计、线性代数、信号与系统适用专业：信号与信息处理、光学工程、生物医学工程及电子与通信工程等。一、课程介绍课程内容（40学时）课程内容（40学时）第一章数字图像处理基本概念及应用引论（1学时）第二章数字图像处理基础（2学时）彭真明第二章数字图像处理基础（2学时）第三章空域图像增强（2学时）第四章频域图像增强（2学时）第五章图像复原（4学时）张明第五章图像复原（4学时）第六章彩色图像处理（4学时）第七章小波变换与多分辨处理（4学时）第八章图像压缩（4学时）张萍第九章形态学图像处理（4学时）第十章图像分割（4学时）第十一章表示与描述（5学时）彭真明第十二章目标识别（4学时）明一、课程介绍„教学日历：„教学日历：1-8周，5学时/周，周一/7-8节,周三/9-11节。„作业与考试：1-8周，5学时/周，周一/7-8节,周三/9-11节。„作业与考试：„作业与考试：作业构成:随堂测试+homework=平时成绩（40分）成绩构成:平时(40%)+期末考试（60%）„作业与考试：作业构成:随堂测试+homework=平时成绩（40分）成绩构成:平时(40%)+期末考试（60%）成绩构成:平时(40%)期末考试（60%）„至少掌握一门编程语言：VC++或MATLAB成绩构成:平时(40%)期末考试（60%）„至少掌握一门编程语言：VC++或MATLABVC++或MATLAB„答疑地点VC++或MATLAB„答疑地点——逸夫楼239——逸夫楼239一、课程介绍„教材及主要参考资料„教材及主要参考资料教材及要参考资料教材及要参考资料1.彭真明等，光电图像处理及应用，电子科技大学出版社1.彭真明等，光电图像处理及应用，电子科技大学出版社社，20082.冈萨雷斯.数字图像处理（第三版）.北京：电子工业出版社2011社，20082.冈萨雷斯.数字图像处理（第三版）.北京：电子工业出版社2011出版社，20113.RafaelC.G.,RichardE.W.,DigitalImageProcessing,ThirdEdition北京:电子工业出版社2010出版社，20113.RafaelC.G.,RichardE.W.,DigitalImageProcessing,ThirdEdition北京:电子工业出版社2010ThirdEdition,北京:电子工业出版社,20104.KennethR.Castleman,数字图像处理（影印版）,北京：清华大学出版社，2003ThirdEdition,北京:电子工业出版社,20104.KennethR.Castleman,数字图像处理（影印版）,北京：清华大学出版社，2003清华大学出版社，2003清华大学出版社，2003一、课程介绍„教材及主要参考资料„教材及主要参考资料教材及要参考资料教材及要参考资料主要内容‹课程介绍‹课程介绍‹课程介绍‹数字图像的基本概念‹课程介绍‹数字图像的基本概念‹数字图像的发展历史‹数字图像的发展历史‹数字图像处理的研究内容‹图像处理技术应用‹数字图像处理的研究内容‹图像处理技术应用‹图像处理技术应用‹图像处理技术应用二、数字图像的基本概念9“图像”为“事件或事物的一种表示、写真或临摹，或图像为事件或事物的种表示、写真或临摹，或一个生动的或图形化的描述”。9“图”是物体透射光或反射光的分布；9“像”是人的视觉系统对图的接收在大脑中形成的印象像是人的视觉系统对图的接收在大脑中形成的印象或认识；9“图像”是两者的结合；图像是客观景物通过某种系统的一种映射；从广义上说是自然界景物的客观反映的种映射；从广义上说，是自然界景物的客观反映。二、数字图像的基本概念„模拟图像（物理图像）„模拟图像（物理图像）直接从观测系统（输入系统）获得、未经采样和量化的图像；模拟图像在空间分布和亮度取值上均为连续分布。„数字图像„数字图像图像的数字表示或经过采样和量化的图像，像离散单灰度数字值素就是离散单元，量化的灰度就是数字量值。二、数字图像的基本概念„基本的图像处理系统基本的图像处理系统图像输入系统图像处理与分析系统图像输出系统系统分析系统系统图像存储系统二、数字图像的基本概念数字图像处理就是用数字计算机处理所获取视觉信息的技术所获取视觉信息的技术。数字图像处理依赖于数字计算机和其它相关技术（如数据存储，显示，和传输）的发展。的发展。二、数字图像的基本概念„„数字图像的采集与获取采集方式——A/D数字图像的采集与获取二、数字图像的基本概念„„数字图像的采集与获取CCD/CMOS图像传感器器——数码相机数字图像的采集与获取数码相机——数字摄像机二、数字图像的基本概念„„数字图像的采集与获取各种数字扫描设备数字图像的采集与获取9电荷耦合器件(ChargeCopledDeiceCCD)9电荷耦合器件(ChargeCoupledDevice,CCD)9互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor,CMOS)9接触式图像传感器（CSCS）9接触式图像传感器（ContactImageSensor，CIS）线阵/面阵CCD面阵CCD线阵CCDCCDGeorgeSmith,WillardBoyle(1969)GeorgeSmith,WillardBoyle(1969)诺贝尔物理学奖获得者(2009)诺贝尔物理学奖获得者(2009)高锟：光纤传输以用于光通信方方面高锟：光纤传输以用于光通信方方面阵列传感器成像二、数字图像的基本概念„图像的数字化：采样和量化„图像的数字化：采样和量化便于数字计算机处理，图像函数f(x,y)在空间和取值上必须进行数字化。便于数字计算机处理，图像函数f(x,y)在空间和取值上必须进行数字化。连续图像数字图像离散化须进行数字化。须进行数字化。NM二、数字图像的基本概念„图像的数字化：采样和量化„图像的数字化：采样和量化图像的采样（Sampling)图像的采样（Sampling)„空间坐标(x,y)的数字化被称为图像采样；„空间坐标(x,y)的数字化被称为图像采样；(y)(y)„确定水平和垂直方向上的像素个数N、M。„确定水平和垂直方向上的像素个数N、M。ＮＮ像素(pixel)Ｍ二、数字图像的基本概念„图像的数字化：采样和量化„图像的数字化：采样和量化图像的量化(Quantization)：图像的量化(Quantization)：¾取值的数字化：被称为图像灰度级量化。¾取值的数字化：被称为图像灰度级量化。¾取值的数字化：被称为图像灰度级量化。¾取值的数字化：被称为图像灰度级量化。¾量化处理：将f映射到G的处理。¾量化处理：将f映射到G的处理。¾G最大取值：确定像素的灰度级数G=2m。¾G最大取值：确定像素的灰度级数G=2m。¾G最大取值：确定像素的灰度级数G=2m。¾G最大取值：确定像素的灰度级数G=2m。0f0G二、数字图像的基本概念„数字图像的灰度„数字图像的灰度二、数字图像的基本概念二、数字图像的基本概念„空间分辨率（SpatialResolution)„空间分辨率（SpatialResolution)512×512数码相机：3072×2304＝7077888(700万像素)像素256×2562592×1944＝5038848(500万像素)128×12864×64采样引起的空间分辨率与图像质量二、数字图像的基本概念„灰度分辨率（GrayResolution)„灰度分辨率（GrayResolution)5122561286484量化引起的灰度分辨率与图像质量主要内容‹课程介绍‹课程介绍‹课程介绍‹数字图像的基本概念‹课程介绍‹数字图像的基本概念‹数字图像的发展历史‹数字图像的发展历史‹数字图像处理的研究内容‹图像处理技术应用‹数字图像处理的研究内容‹图像处理技术应用‹图像处理技术应用‹图像处理技术应用三、数字图像处理的发展历史20世纪20年代，纽约－伦敦海底电缆传输数字化的新闻图片，传递时间从一个多星期减少到3个小时年从伦敦到纽约级色通过电缆个多星期减少到3个小时。1921年电报打印机采用特殊字符在编码纸带得到的1929年从伦敦到纽约15级色调通过电缆传递照片。从早期5个灰度到15灰度。现在的网络、移动通信再次历经这个过程殊字符在编码纸带得到的数字图片。程。1922年在信号两次穿越大西洋后，从穿孔纸带得到的图片图像通信系统信的图片。图像通信系统信源编码和信道编码。三、数字图像处理的发展历史数字图像处理的历史与数字计算机的发展是密切相„1948，美国贝尔实验室发明晶体管；1901960COO/OA的开发关的。„1950s-1960s，COBOL/FORTRAN的开发；„1958，美国德州仪器，集成电路（IC）；„1960s操作系统的诞生；„1960s，操作系统的诞生；„1970s，Intel，微处理器（CPU，存储器，I/O控制）；„1981，IBM，PC；„1970s-1980s，大规模集成电路（LI）、甚大规模集成电路（VLSI）及现今的超大规模集JohnvonNeumann冯·诺依曼规模集成电路（VLSI）及现今的超大规模集成电路（ULSI）等。冯·诺依曼（1903~1957）三、数字图像处理的发展历史1950s中期在太空计划的推动下开始这项技术的研究。重要标志是1964年美气推实验室式使数字算机徘太空船的国喷气推进实验室（JPL）正式使用数字计算机对“徘徊者7号”太空船送回的四千多张月球照片进行了处理。美国航天器传送的第一张月球照片，1964年7月31日在光线影响月球表面17分在光线影响月球表面17分钟摄取的图像。2007年10月24日2007年10月24日18时05分04秒西昌卫星发射中心“嫦娥一号”心嫦娥号卫星，11月20日传回的首张图片三、数字图像处理的发展历史月球背面的辐射线撞击坑通过反演得到三维重建图三、数