数字图像处理(第3版)1383.pptxVIP

第1章概论;1.1数字图像处理及其特点

1.1.1数字图像与图像处理

图像就是三维场景在二维平面上的影像。根据其存储方式和表现形式，可以将图像分为模拟图像和数字图像两大类。;;;;;1.数字图像（DigitalImage）

计算机只能处理数字信号，因此，用计算机能够处理的也只能是数字图像。先看一个例子。图1-4(a)是一幅包含简单图形的模拟图像。如果用间隔相等的栅格将图像横向、纵向均分成8等份，则图像被分割成许多小方格，每一个小方格称为像素（Pixel）。然后，测量每一个像素的平均灰度值，并赋以灰度级中某个整数值，便成为图1-4(b)所示的用数字表示的图像。最后以数字格式存储图像数据，这种图像称为数字图像。;;将模拟图像数字化后生成数字图像需要利用数字化设备。目前，模拟图像数字化的主要设备是扫描仪，将视频画面进行数字化的设备有图像采集卡。当然，也可以利用数码照相机、手机的相机功能直接拍摄以数字格式存储的数字图像。模拟图像经扫描仪进行数字化或由数码照相机拍摄的自然景物图像是以数字格式存储的，计算机可以方便地对这些图像进行各种处理，以达到所需的视觉效果、特殊效果或对图像中的对象进行识别。;数字图像常用矩阵来描述。一幅M×N个像素的数字图像，其像素灰度值可以用M行、N列的矩阵G表示：;在存储数字图像时，一幅M行、N列的数字图像（M×N个像素），可以用一个M×N的二维数组T表示。图像的各个像素灰度值可按一定顺序存放在数组T中，在此，把数字图像左上角的像素坐标定为（0，0），右下角的像素坐标定为（Ｍ－1，Ｎ－1）。若用i表示垂直方向，j表示水平方向，这样，从左上角开始，纵向第i行，横向第j列的第（i，j）个像素就存储到数组的元素T（i，j）中。数字图像中的像素与二维数组中的每个元素便一一对应起来。

应注意到，图像位置坐标系中，x坐标轴向右为正，y坐标轴向下为正，与常规的迪卡尔坐标系y坐标轴方向相反。;2.数字图像处理（DigitalImageProcessing）

数字化后的图像是存储在计算??中的有序数据，用计算机对这些有序数据进行各种处理，便可实现不同的图像处理任务。例如，用计算机对二维数组T中第i行、第j列位置的数值，考虑其上下左右位置的数值进行置换；对两个图像数组中对应位置的数值进行加、减操作（见图1-5）。实际上，最基本的数字图像处理其本质就是这些简单操作的组合。;;数字图像处理所研究的就是利用计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、特征提取、识别等的理论、方法和技术。一般，图像处理是用计算机和实时硬件实现的，因此，也称之为计算机图像处理（ComputerImageProcessing）。为简略起见，若无特别说明，本书将数字图像处理简称为图像处理。;1.1.2数字图像处理的特点

数字图像处理是利用计算机的计算，实现与光学系统模拟处理相同处理效果的过程，它具有如下特点：

（1）处理精度高，再现性好。计算机图像处理的实质，是对图像数据进行各种运算。由于计算机技术的飞速发展，计算精度和计算的正确性毋庸置疑；另外，对同一图像用相同的方法处理多次，也可得到完全相同的效果，具有良好的再现性。;（2）易于控制处理效果。在图像处理程序中，可以任意设定或变动各种参数，能有效控制处理过程，达到预期处理效果。这一特点在改善图像质量的图像处理中表现得尤为突出。

（3）处理的多样性。由于图像处理是通过运行程序进行的，所以，设计不同的图像处理程序，便可实现各种不同的处理目的。;（4）图像数据量庞大。图像中包含有丰富的信息，可以通过图像处理技术获取图像中包含的有用信息。但是，数字图像的数据量巨大。一幅数字图像是由图像矩阵中的像素（Pixel）组成的，通常每个像素用红、绿、蓝三种颜色表示，每种颜色用8bit表示灰度级。那么一幅1024×768不经压缩的真彩色图像，数据量达2.25MB(1024×768×8×3/8)，一幅遥感图像的数据量达3240×2340×4＝30Mb。如此庞大的数据量给存储、传输和处理都带来巨大的困难。如果再提高颜色位数及分辨率，数据量将大幅度增加。;（5）处理费时。由于图像数据量大，所以处理比较费时。特别是处理结果与中心像素邻域有关的处理过程（如第4章介绍的区处理方法）花费时间更多，这给需要实时处理的应用带来了困难。