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教学网址： http://www.jsj.tzc.edu.cn/teacher/crq
数字图像处理数字图像处理Digital Image Digital Image ProcessingProcessing
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课程介绍
人类离不开图像，计算机图像技术渗透到各个科技领域，百闻不如一见。画面比文字更形象
生动，人类 70%以上信息来自视觉
“One picture is worth more than ten thousand words”
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学好图像处理能干什么图像处理在整个信号处理里面就业形势最好模式识别目前大部分都是基于图像的模式识别图像处理是计算机视觉和视频处理的基础医学图像是一个比较热门的方向图像处理对编程的要求较高，可以去软件公司主要大公司：
图像和视频搜索：微软、 google 、 yahoo 和百度医学图像： Simens 、 GE 、飞利浦和柯达所有与图像（静止或者运动图像）有关的公司都是选择。比如数码相机、显微镜成像、超声成像、工业机器人控制、显示器、电视、遥感等等
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课程作业1. 数字图像领域的英文论文阅读2. 代码和程序演示，并完成报告
图形图像在线学习提供在线学习、作业提交等功能，网址： www.jsj.tzc.edu.cn/teacher/crq
E-mail: [email protected]
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课程报告（ Prensentation ）
形式：采用 PPT 演示，并作演讲报告回答同学提问5 位同学组成委员会评分
内容：通过编写程序，对其中的框架、要点、算法等作分析报告，每个同学的内容都不能相同或者通过对图像领域的某类问题进行深入的综述
时间：从第 6 周开始，每周有 2 位同学分别作报告师范类同学由于实习优先安排报告时间限时 10 分钟内
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课程考核平时成绩（占 40% ）：
论文阅读（翻译或者总结报告）程序＋总结报告课程演讲和讨论考勤
期末考查（占 60% ）：以概念和问题分析为主
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参考资料
数字图像处理（第二版）， Rafael C. Gonzalez & Richard E ，阮秋琦等译；电子工业出版社， 2002
“Digital Image Processing”, Rafael C. Gonzalez & Richard E. Woods, Addison-Wesley, 2002
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参考资料
VC++ 图像处理程序设计（第 2 版），杨淑莹主编；清华大学，北京交通大学出版社
数字图象处理编程入门 ，吕风军编著；清华大学出版社， 1999
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绪论本节内容：
什么是数字图像 ?
什么是数字图像处理 ?
图像处理的历史数字图像处理的研究现状数字图像处理中的关键问题数字图像的未来
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什么是数字图像 ?
将一幅二维的图像通过有限个离散点来表示就成为了数字图像，其中的每个点称为图像元素，即像素。
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什么是数字图像 ?(续… )
像素值往往用来表示像素的灰度级、颜色、高度值、透明度等等。
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什么是数字图像 ?(续… )
注意：“ digitization” 表示数字图像是现实中图像的近似值。
在图像处理软件中，使用放大工具，对图像的局部进行观察时
1 pixel
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什么是数字图像 ?(续… )
一般的，图像格式包括 :每像素 1 个样值 (B&W or Grayscale)
每像素 3 个样值 (Red, Green, and Blue)
每像素 4 个样值 (Red, Green, Blue, and “Alpha”, a.k.a. Opacity)
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什么是数字图像处理 ?
数字图像处理的两个主要任务：如何利用计算机来改进图像的品质以便于人类视觉分析；对图像数据进行存储、传输和表示，便于计算机自动化处理。
图像处理的范畴是一个受争论的话题，因此也产生了其他的领域比如图像分析和计算机视觉等等。
图像处理和计算机图形学的结合日益紧密，后者长期受到计算机游戏的推动
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数字图像处理的历史20世纪 20年代 : 最早的应用之一是报纸业
Bartlane 电缆图片传输系统；通过海底电缆将图像从伦敦传往纽约；为了使用电缆传输，图像需要首先编码，并在接收端通过电报打印机进行重构。
早期的数字图像
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数字图像处理的历史 (续… )
20世纪 20年代中期到末期 : 改进 Bartlane 系统后，图像质量得到了提高
打印过程采用了新的光学还原技术增加了图像的灰度等级
改进后的数字图像早期 15级色调的数字图像
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数字图像处理的历史 (续… )
20世纪 60年代 : 由于信息技术的快速发展，出现了一批数字图像处理
1964: “旅行者 7 号”拍摄的图像通过计算机进行处理并提高了图像质量；此技术也在阿波罗载人登月飞行等空间探测器中得到应用。
由“旅行者 7 号”登陆前拍摄的图像
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数字图像处理的历史 (续… )
20世纪 70年代 : 数字图像处理开始应用于医学领域
1979: Godfrey N. Hounsfield 先生以及 Allan M. Cormack 教授由于发明了“断层（ CT ）技术” ，共同获得了诺贝尔医学奖，其背后的思想是计算机轴向断层技术 (Computerised Axial Tomography (CAT))
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数字图像处理的历史 (续… )
20世纪 70年代末 :随着人工智能的兴起和发展，开始计算机视觉的研究，由 2D 图象中获取 3D空间信息
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数字图像处理的历史 (续… )
20世纪 80年代至今：数字图像处理技术呈爆炸性发展，如今已在大量领域担负着大量的工作：
图像增强 /恢复艺术级效果医学可视化工业检验法律执行人机交互
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举例： 图像增强DIP技术最常见的用处是：提高质量，消除噪音等
等
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举例： Hubble 望远镜1990年发射的“哈勃”号太空望远
镜能够拍摄超远距离的物体，但是由于镜子出现误差，拍摄到的图像就失去了价值，而借助于图像处理技术便可以修复
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举例：艺术效果艺术效果是指通过特效或者图像合成等方法，使得图像具有更强的视觉效果
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举例：医学通过 MRI （核磁共振）扫描到的犬类心脏切片，我们可以找出其中各种组织的边界线 :
灰度图表示组织密度使用合适的滤波器来增强边缘
取自狗心脏的原始 MRI 图像 边缘检测图像
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举例： GIS
地理信息系统（ Geographic Information Systems ， GIS) ，数字图像处理技术广泛用于：
气象学地形分类操作卫星图像
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举例： GIS(续… )
全球夜间灯光数据集可以提供全球人类居住区的汇总情况 不难想象这些数据需要进行分析和处理
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举例： GIS(续… )
遥感图像：农业普查森林覆盖计算水利工程等的客观估计计算森林火灾监护－－客观反映火灾情况、面积
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举例：工业检验操作人员需要花费大量的精力，却又慢又不可靠；使用机器代替；工业可视化系统广泛应用于各类产业
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举例：印刷电路板检测印刷电路板检测 (Printed Circuit Board inspection,
PCB)使用机器检测零件是否完整以及焊接是否合格常规成像和 X光成像相结合
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举例：法律执行图像处理技术被法律执行者广泛采用
高速相机或者自动收费系统用于牌照识别指纹识别闭路电视 (Close Circuit Television, CCTV) 中图像的增强
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举例： HCI
使得人机交互（ Human Computer Interaction ）变得更加自然
面部识别手势识别
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数字图像处理的关键步骤
图像采集
图像复原 形态学处理
分割
表示 &描述
图像增强
对象识别
问题域
彩色图像处理 图像压缩
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数字图像处理的关键步骤：图像采集
图像采集
图像复原 形态学处理
分割
表示 &描述
图像增强
对象识别
问题域
彩色图像处理 图像压缩
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数字图像处理的关键步骤：图像增强
图像采集
图像复原 形态学处理
分割
表示 &描述
图像增强
对象识别
问题域
彩色图像处理 图像压缩
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数字图像处理的关键步骤：图像复原
图像采集
图像复原 形态学处理
分割
表示 &描述
图像增强
对象识别
问题域
彩色图像处理 图像压缩
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数字图像处理的关键步骤：形态学处理
图像采集
图像复原 形态学处理
分割
表示 &描述
图像增强
对象识别
问题域
彩色图像处理 图像压缩
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数字图像处理的关键步骤：分割
图像采集
图像复原 形态学处理
分割
表示 &描述
图像增强
对象识别
问题域
彩色图像处理 图像压缩
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数字图像处理的关键步骤：对象识别
图像采集
图像复原 形态学处理
分割
表示 &描述
图像增强
对象识别
问题域
彩色图像处理 图像压缩
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数字图像处理的关键步骤：表示 &描述
图像采集
图像复原 形态学处理
分割
表示与描述
图像增强
对象识别
问题域
彩色图像处理 图像压缩
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数字图像处理的关键步骤：图像压缩
表示 &描述
彩色图像处理 图像压缩
图像采集
图像复原 形态学处理
分割图像增强
对象识别
问题域
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数字图像处理的关键步骤：彩色图像处理
表示 &描述
彩色图像处理 图像压缩
图像采集
图像复原 形态学处理
分割图像增强
对象识别
问题域
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数字图像的未来图像处理的发展朝着高速、高分辨率、立体化、多媒体化、智能化和标准化方向发展。围绕着HDTV （高清晰度电视）的研制将开展实时图像处理的理论及技术研究
图像、图形相结合朝着三维成像或多维成像的方向发展硬件芯片研究新理论与新算法研究
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小结我们已经学习了：
什么是数字图像 ?
什么是数字图像处理 ?
数字图像处理的历史举例说明数字图像处理的现状数字图像处理中的关键步骤数字图像的发展前景
下节课我们来看看它们是如何工作的…
