第五章-图像预处理

视觉检测技术－习题答案1-1 何为计算机视觉？能够解释图像，实现类似人类视觉系统理解外部世界的机器系统称为计算机视觉或机器视觉。

1-2计算机视觉能够完成的四种基本任务是什么？尺寸和表面特征的检测；目标的识别和定位。

1-3制约计算机视觉技术应用水平的两大基础是什么？1）包括数字图像处理的视觉理论和算法；2）微电子技术1-4计算机视觉和视觉检测是什么关系？（无标准答案，根据自己的理解进行归纳、概括即可。

）以检测为目的的计算机视觉应用称为视觉检测。

视觉检测是计算机视觉内容的一部分。

第二章习题（人类视觉）2-1 做一个简单实验。

将视轴与观测书页的法线平行，给出高清晰观察区域的尺度范围。

2-2 人类视觉系统由几部分组成？各部分的功能是什么？三个部分：眼球、神经传输系统及大脑的视觉中枢；各部分作用是：光学成像、影象摄取或采集、影象信号的传输、影象信号、信息处理。

2-3 分别举出一个证明视觉空间分辨率和时间分辨率的实例。

并解释视觉区域时间分辨率不同的生理机制（生物物理原因）。

2-4 两种感受野的什么特性有利于检测影像的边缘？2-5 何为马赫带？其形成的生物学基础是什么？2-6 在夜间观赏烟火时，观察到得什么现象可以用视觉动态响应特性进行解释。

2-7 一粉笔沿轴向快速从眼前掠过留下的是什么影像，为什么？第三章习题（图象的基本知识）3-1 物体表面上某一点（小区域）的灰度（或亮度）与那些因素或分量有关？是什么关系？－语言陈述，列写公式3-2 伪彩色图象处理的目的是什么？为什么该处理方法可以实现这样一个目的？－从人类视觉对灰度和彩色的分辩能力谈起――。

3-3 假彩色图像处理的目的和任务是什么？概括：1）降低人类对对彩色区域的分辩难度；2）开展人类视觉的光谱范围。

3-4 请给出灰度直方图的两种应用。

①用于判断图像量化是否恰当。

②用于确定图像二值化的阈值。

③用于区域分割和面积计算。

3-5 黑白图像、普通灰度图像的灰度取值范围是多少？彩色图像中一个象素的颜色需要用多少个bit来表示？――每两个F表示一种基色，――24位，－3-6 结合三相CCD电荷包转移过程图，补充画出在满足t2<t2.5<t3的t2.5时刻的电荷转移示意图。

图像处理流程图像处理是数字图像处理的一种形式，旨在改善或增强图像的质量，使得图像更加清晰、更鲜明，或者从图像中提取出特定的信息。

图像处理的流程一般包括以下几个步骤：1. 图像获取：首先需要采集图像，可以通过摄像机、扫描仪等设备来获取图像，或者从存储介质中读取图像文件。

2. 图像预处理：在进行下一步处理之前，需要对图像进行预处理。

预处理的目的主要是去除图像中的噪声，使得图像更加清晰。

常用的预处理方法包括平滑滤波、去噪、去除伪影等。

3. 图像增强：图像增强是指通过一系列的算法和方法来改善图像的质量，使得图像更容易被观察和分析。

常见的图像增强方法包括灰度变换、直方图均衡化、空间滤波等。

4. 图像分割：图像分割是将图像中的物体或区域分离开来，通常是根据图像的某些特征进行分割。

图像分割常用的方法包括阈值分割、边缘检测、区域生长等。

5. 特征提取：特征提取是从图像中提取出具有代表性的特征信息，用于描述图像的内容。

常见的特征包括纹理特征、形状特征、颜色特征等。

特征提取可以利用图像处理算法和机器学习方法来实现。

6. 物体识别和分类：特征提取之后，可以利用分类算法进行物体的识别和分类。

分类的目的是将图像中的物体归类到不同的类别中，可以通过统计、机器学习等方法来实现。

7. 结果评估和应用：最后，需要对处理结果进行评估，并根据具体的需求进行应用。

评估可以根据图像质量、识别准确率等指标来进行。

根据应用需求，可以将处理结果用于图像检索、图像分类、图像匹配等领域。

总之，图像处理流程涵盖了图像获取、预处理、增强、分割、特征提取、识别和分类等多个步骤，通过一系列的算法和方法来改善图像的质量和信息提取。

图像处理在计算机视觉、图像识别、医学影像等领域具有广泛的应用。

图像处理技术原理与应用介绍第一章：图像处理技术概述图像处理技术是计算机视觉领域中的一个重要分支，通过数字化处理来改善或者增强图像的质量、提取有用的信息。

这些信息可以用于医学图像诊断、安防监控、自动驾驶等领域。

图像处理技术的原理是将图像数据转换为数字信号，并应用各种算法和方法进行处理。

第二章：图像获取与采集技术图像的获取与采集是图像处理的第一步，包括摄影、扫描、摄像、雷达等方式。

在数字相机中，光经过镜头进入感光元件，通过光电转换将光信号转换为电信号。

扫描技术通过移动的感光元件逐行采集图像，如CCD和CMOS传感器。

雷达技术利用电磁波回波来获得图像信息，适用于远程目标探测等场景。

第三章：图像预处理技术图像预处理是图像处理流程中的重要环节，旨在提取和增强图像中有用信息，去除噪声和不必要的细节。

常用的预处理技术包括灰度变换、图像平滑、图像增强和边缘检测等。

灰度变换在图像中引入了灰度级别的变化，用于增强图像对比度和亮度。

图像平滑通过低通滤波器来去除图像中的高频噪声。

图像增强技术则用于增强图像的细节和边缘。

边缘检测技术可以检测出图像中物体之间的边界。

第四章：图像分割与特征提取图像分割是指将图像划分为不同的区域或对象，常用的算法包括阈值分割、区域生长、边缘检测等。

阈值分割通过设定一个阈值，将图像中灰度值高于或低于该阈值的像素归为同一类。

区域生长是一种通过像素之间的相似性将相邻像素合并的方法。

边缘检测通过检测图像中的灰度级别变化来找到物体之间的边界。

特征提取是在图像分割的基础上，提取出图像中的有用属性，如纹理、形状、颜色等，用于后续的图像识别和分类。

第五章：图像压缩与编码图像压缩是通过减少图像中的冗余信息来减小图像的存储空间和传输带宽。

常见的图像压缩算法有无损压缩和有损压缩。

无损压缩通过对图像数据进行编码和解码来保证图像的完整性，如Huffman编码和LZW编码。

有损压缩则通过舍弃一部分信息来减小图像的大小，如JPEG和JPEG2000。

生物医学工程中的图像处理技术方法总结生物医学工程是一门综合学科，通过应用工程技术和生物医学的原理，致力于发展用于诊断、监测和治疗的医疗设备和技术。

其中，图像处理技术在生物医学工程中扮演着重要的角色。

本文将对生物医学工程中常用的图像处理技术方法进行总结。

1. 图像预处理图像预处理是指在进行后续处理之前，对原始图像进行降噪、增强和几何校正等操作。

其中，降噪是常用的预处理步骤，包括中值滤波、高斯滤波和小波去噪等方法。

增强可以通过直方图均衡化、对比度增强和锐化等技术来改善图像的质量。

几何校正主要涉及到图像的旋转、缩放和校正等操作，用于纠正图像中的畸变。

2. 图像分割图像分割是将图像划分为具有相似特征的区域的过程。

在生物医学工程中，图像分割常用于提取感兴趣的区域，如病灶、组织器官等。

传统的图像分割方法包括阈值分割、边缘检测和区域生长等。

近年来，基于机器学习和深度学习的图像分割方法也得到了广泛应用，如基于像素级分类的卷积神经网络（CNN）和全卷积网络（FCN）等。

3. 特征提取特征提取是从图像中提取与目标有关的信息的过程。

在生物医学工程中，特征提取可用于识别病理特征、分析组织结构等。

传统的特征提取方法包括形态学处理、纹理特征提取和形状描述等。

近年来，基于深度学习的特征提取方法也取得了重大突破，如卷积神经网络的卷积层提取图像特征，并通过全连接层进行分类或回归。

4. 图像配准图像配准是将多幅图像根据一个参考图像进行对齐的过程。

在生物医学工程中，图像配准可用于融合多模态图像、纠正运动伪影等。

常用的图像配准方法包括基于特征的配准、基于相似度度量的配准和基于变换模型的配准等。

其中，基于特征的配准方法利用特征点或特征描述子进行匹配和对齐；基于相似度度量的配准方法通过最小化图像间的差异度量来实现对齐；基于变换模型的配准方法通过拟合变换模型实现对齐。

5. 目标检测与识别目标检测与识别是在图像中寻找和识别特定目标的过程。

在生物医学工程中，目标检测与识别广泛应用于医学影像分析、肿瘤检测、细胞分析等领域。

图像处理技术的图像预处理与增强技巧图像处理技术是一个广泛应用于各个领域的技术，在现代社会中被广泛应用于图像分析、图像识别、电影特效等多个领域。

而图像预处理与增强技巧则是在实际应用中非常重要的一环，它可以通过一系列处理方法对原始图像进行改进和优化，以提高图像的质量和清晰度，使后续的图像处理工作更加准确和有效。

一、图像预处理技术1. 去噪处理：图像在采集和传输的过程中常常会受到噪声的干扰，因此去除噪声是图像预处理的首要任务。

常用的去噪方法包括均值滤波、中值滤波和高斯滤波等，它们可以有效地减少图像中的噪声点，提高图像的信噪比。

2. 图像均衡化：图像均衡化是一种通过调整图像的像素值分布，使图像的直方图在亮度和对比度上更加均匀的方法。

它可以提高图像的视觉效果，增强图像的细节和轮廓，使图像更加清晰和易于理解。

3. 图像去除背景：在某些图像处理任务中，需要将图像中的目标对象与背景进行分离，以便进行后续的处理。

图像去除背景是一种常见的预处理技术，它可以通过使用阈值分割、边缘检测等方法，将图像中的目标对象与背景进行有效分离。

二、图像增强技术1. 锐化处理：图像经过传输和处理后常常会失去一些细节和清晰度，这时可以使用图像增强技术来提高图像的清晰度和边缘细节。

锐化处理可以通过加强图像的高频分量来增强图像的边缘和细节，常用的方法包括拉普拉斯滤波和unsharp mask 等。

2. 对比度增强：对比度是图像中不同亮度级别之间的差异程度，对比度增强可以使图像中的不同区域之间的亮度差异更加明显。

常用的对比度增强方法包括直方图均衡化和直方图拉伸等，它们可以改变图像的像素值分布，提高图像的视觉效果和细节展现。

3. 颜色增强：颜色是图像中的重要特征，对图像的理解和识别起着重要作用。

颜色增强可以通过调整图像的色调、饱和度和亮度等参数来增强图像的色彩表现力和视觉效果，使图像更加鲜艳和生动。

总结：图像预处理与增强技巧在图像处理技术中起着非常重要的作用。

基于SVM的车辆牌照的自动识别第一章：引言车辆牌照自动识别技术在智能交通系统中具有广泛的应用价值，如交通违法监控、智能停车、物流物资跟踪等。

随着计算机技术、图像处理技术和模式识别技术的发展，车辆牌照自动识别技术得到了快速发展。

本文将介绍最常用的基于支持向量机（SVM）的车辆牌照自动识别技术。

第二章：车辆牌照识别的过程车辆牌照的自动识别过程主要包括图像获取、图像预处理、特征提取和分类识别四个主要步骤。

2.1 图像获取图像获取是车辆牌照自动识别的第一步，必须要保证摄像头位置合理、清晰度高且不要出现光线、噪声等影响识别的因素。

2.2 图像预处理图像预处理是车辆牌照自动识别的关键步骤，也是提高识别率的重要技术手段。

主要包括二值化、字符定位、字符分割、字符尺寸归一化等。

2.3 特征提取车辆牌照的特征提取主要是通过对牌照中的字符、背景进行特殊处理，提取出鲁棒性强、具有区分度的特征，如垂直和水平的边缘检测、垂直和水平投影、灰度共生矩阵等。

2.4 分类识别分类识别是车辆牌照自动识别的核心技术，主要是建立分类器模型，并对提取的特征进行分类识别。

常用的分类算法包括KNN、BP神经网络、支持向量机（SVM）等。

其中，SVM是一种非常常用的分类算法。

第三章：基于SVM的车辆牌照自动识别技术支持向量机（SVM）是目前模式识别领域中使用较多的一种分类算法。

SVM是一种二分类模型，本质是在高维特征空间中寻找一个最优分类超平面，使得不同类别的样本点尽可能地分布开来，并且最大化分类器对新样本的泛化能力。

SVM算法对于小样本集、非线性及高维度数据分类具有较好的性能。

3.1 SVM的基本原理SVM通过将样本点映射到高维空间中使得样本点线性可分，然后找到一个最优的超平面，使得正负样本点离超平面最近的距离最大，这个距离就叫做间隔。

最优超平面就是使得间隔最大的超平面，SVM最终转化为一个求解线性最优化问题。

3.2 SVM分类器的构建过程1. 根据图像预处理得到的图像特征，对每个特征数据点分类，并作为训练数据点的特征；2. 构建SVM分类模型；3. 利用得到的模型对测试集进行分类。

MATLABImageProcessing图像处理入门教程MATLAB图像处理入门教程第一章：图像处理基础知识图像处理是指对于数字图像进行各种操作和处理的过程。

在本章中，我们将介绍一些基础的图像处理知识。

1.1 数字图像表示数字图像是由像素组成的二维数组，每个像素表示图像中的一个点。

每个像素的值表示该点的亮度或颜色。

1.2 MATLAB中的图像表示在MATLAB中，图像可以用二维矩阵表示，其中每个元素对应一个像素的亮度或颜色值。

常见的图像格式包括灰度图像和彩色图像。

1.3 图像读取和显示使用MATLAB的imread函数可以读取图像文件，imshow函数可以显示图像。

第二章：图像预处理在进行实际的图像处理之前，通常需要对图像进行预处理，以提取感兴趣的信息或减少噪声。

2.1 图像平滑平滑操作可以减少图像中的噪声。

常见的平滑方法包括均值滤波和高斯滤波。

2.2 边缘检测边缘检测可以找到图像中的边缘区域。

常用的边缘检测算法包括Sobel算子和Canny算子。

2.3 图像分割图像分割可以将图像划分为不同的区域，以便后续的处理。

常见的图像分割算法包括阈值分割和区域生长算法。

第三章：图像增强图像增强可以提高图像的质量和清晰度，使图像更易于理解和分析。

3.1 直方图均衡化直方图均衡化可以增强图像的对比度，使图像的灰度值分布更均匀。

3.2 锐化锐化操作可以增强图像的边缘和细节。

常见的锐化算法包括拉普拉斯算子和Sobel算子。

3.3 噪声去除噪声去除可以降低图像中的噪声，使图像更清晰。

常见的噪声去除方法包括中值滤波和小波去噪。

第四章：图像分析图像分析可以从图像中提取出感兴趣的特征或对象。

4.1 特征提取特征提取可以从图像中提取出具有代表性的特征，可以用于图像分类和识别。

4.2 图像匹配图像匹配可以找到图像中相似的区域或对象。

常见的图像匹配方法包括模板匹配和特征点匹配。

4.3 图像识别图像识别可以根据图像的特征和模式来判断图像中的对象或场景。

图像预处理的一般方法（一）空域图像增强技术1．灰度线性变换addpath('C:\');I = imread('C:\lzs.jpeg');imshow(I);I = double(I);[M,N] = size(I);for i = 1:Mfor j = 1:Nif I(i,j)<=30I(i,j)=I(i,j);else if I(i,j)<=150I(i,j)=(210-30)/(160-30)*(I(i,j)-30)+30;elseI(i,j)=(256-210)/(256-160)*(I(i,j)-160)+210; endendendendfigure(2);imshow(uint8(I));2.直方图均衡化addpath('C:\');I=imread('C:\lzs.jpeg');figuresubplot(221);imshow(I);subplot(222);imhist(I);I1=histeq(I);figure;subplot(221);imshow(I1);subplot(222);imhist(I1)3.均值滤波function test1I = imread('C:\lzs.jpeg');[M,N]=size(I);II1=zeros(M,N);for i=1:16;II(:,:,i)=imnoise(I,'gaussian',0,0.01); II1=II1+double(II(:,:,i));if or(or(i==1,i==4),or(i==8,i==16));figure;imshow(uint8(II1/i));endend4.梯度锐化操作addpath('C:\');I = imread('C:\lzs.jpeg');subplot(131);imshow(I);H=fspecial('Sobel');H=H';TH=filter2(H,I);subplot(132)；imshow(TH,[]);H=H';TH=filter2(H,I);subplot(133),imshow(TH,[]);（二）图像分割1.迭代式阈值选择法addpath('C:\');f = imread('C:\lzs.jpeg');subplot(1,2,1);imshow(f);title('原始图像');f=double(f);T=(min(f(:))+max(f(:)))/2;done=false;i=0while~doner1=find(f<=T);r2=find(f>T);Tnew=(mean(f(r1))+mean(f(r2)))/2;done=abs(Tnew-T)<1T=Tnew;i=i+1;endf(r1)=0;f(r2)=1;subplot(1,2,2)imshow(f);title('迭代阀值二值化图像');2.用Otsu法进行阈值选择addpath('C:\'); f = imread('C:\lzs.jpeg'); subplot(2,2,1)imshow(f);title('原始图像');T=graythresh(f);g=im2bw(f,T);subplot(2,2,2);imshow(g);title('Otsu方法二值化图像');3.用watershed算法分割图像addpath('C:\');f = imread('C:\lzs.jpeg');subplot(2,2,1)imshow(f);title('(a)原始图像');subplot(2,2,2);f=double(f);hv=fspecial('prewitt');hh=hv.';gv=abs(imfilter(f,hv,'replicate')); gh=abs(imfilter(f,hv,'replicate')); g=sqrt(gv.^2+gh.^2);subplot(2,2,2);L=watershed(g);wr=L==0;imshow(wr);title('(b)分水岭');f(wr)=255;subplot(2,2,3);imshow(uint8(f));title('(c)分割结果'); rm=imregionalmin(g);subplot(2,2,4);imshow(rm);title('(d)局部极小值'); （三）膨胀和腐蚀1.膨胀操作addpath('C:\');I = imread('C:\yb.jpg');subplot(121);imshow(I);title('原始图像')se=strel('ball',8,8);I2=imdilate(I,se);subplot(122);imshow(I2);title('膨胀后的图像')2.腐蚀操作addpath('C:\');I = imread('C:\yb.jpg'); subplot(121);imshow(I);title('原始图像')se=strel('ball',8,8);I2=imerode(I,se);subplot(122);imshow(I2);title('腐蚀操作后的图像')。

机器视觉中的图像处理技术第一章：引言机器视觉是一种利用计算机对图像进行处理和分析的技术，它已经被广泛应用于各种领域中，如自动驾驶、人脸识别、安防监控等。

而图像处理技术则是机器视觉中的核心技术之一，它可以提取图像中的特征和信息，帮助机器视觉得到更好的表现。

本文将介绍机器视觉中常用的图像处理技术，希望对相关领域的研究人员和开发者有所帮助。

第二章：图像预处理图像预处理是图像处理的第一步，主要目的是减少噪声、补全缺失部分、增强对比度等，使得后续处理更加精确和有效。

常见的图像预处理技术包括：1. 图像去噪图像去噪是图像处理中最常用的预处理技术之一，它可以通过滤波、阈值分割等方法去除图像中的噪声。

常用的滤波方法包括中值滤波、高斯滤波等，而阈值分割则可以将图像分成背景和前景，去除背景中的噪声。

2. 图像增强图像增强可以使得图像的细节更加清晰，增加对比度等。

常用的图像增强方法包括直方图均衡化、灰度拉伸等。

第三章：特征提取特征提取是机器视觉中的关键技术之一，它可以把图像中的关键信息提取出来，方便机器学习算法或其他处理方法进行下一步处理。

常用的特征提取方法包括：1. 边缘检测边缘检测可以检测图像中的物体轮廓，常用的边缘检测算法包括Sobel算子、Laplacian算子等。

2. 物体识别物体识别是机器视觉中的一个常见问题，它可以通过提取物体的颜色、纹理、形状等特征进行识别。

常见的物体识别算法包括SIFT、SURF等。

第四章：图像处理应用图像处理技术可以应用于各种领域中，如下面所示：1. 自动驾驶自动驾驶需要通过视觉技术来识别道路、识别障碍物等，在这个过程中图像处理技术起着关键的作用。

2. 人脸识别人脸识别是目前机器视觉应用最为广泛的领域之一，它可以应用于安防监控、身份验证等。

3. 医学影像处理医学影像处理可以帮助医生更加准确地诊断病情，如CT、MRI等影像处理技术可以提取出关键的医学信息，方便医生进行下一步的诊断。

第五章：结论机器视觉中的图像处理技术可以提取出图像中的关键信息，为后续的处理和应用提供支持。

预处理就是在图像分析中，对输入图像进行特征抽取等前所进行的处理。

输入图像由于图像采集环境的不同，如光照明暗程度以及设备性能的优劣等，往往存在有噪声，对比度不够等缺点。

另外，距离远近，焦距大小等又使得人脸在整幅图像中间的大小和位置不确定。

为了保证人脸图像中人脸大小，位置以及人脸图像质量的一致性，必须对图像进行预处理。

图像预处理的主要目的是消除图像中无关的信息，滤除干扰、噪声，恢复有用的真实信息，增强有关信息的可检测性和最大限度地简化数据，从而改进特征抽取的可靠性.人脸图像的预处理主要包括人脸扶正，人脸图像的增强，以及归一化等工作。

人脸扶正是为了得到人脸位置端正的人脸图像；图像增强是为了改善人脸图像的质量，不仅在视觉上更加清晰图像，而且使图像更利于计算机的处理与识别。

归一化工作的目标是取得尺寸一致，灰度取值范围相同的标准化人脸图像[4]。

2.1 几何规范化由于图像在提取过程中易受到光照、表情、姿态等扰动的影响,因此在识别之前需要对图像做归一化的预处理[4],通常以眼睛坐标为基准点,通过平移、旋转、缩放等几何仿射变换对人脸图像进行归一化。

因为人脸虽然是柔性的三维曲面,同一人脸因表情变化会有差异,但相对而言人的两眼之间的距离变化不会很大,因此双眼的位置及眼距,就成为人脸图像归一化的依据。

定位眼睛到预定坐标,将图像缩放至固定大小。

通过平移、旋转、缩放等几何仿射变换,可以对人脸图像做几何规范化处理,仿射变换的表达式为:]100][1,,[]1,,[323122211211a a a a a a v u y x = (2-1) 其中(u,v)表示输入图像中像素的坐标(x,y)表示输出图像中像素的坐标。

将上式展开可得322212312111u a x a v a u a y a v a ++=++= (2-2)平移变换就是给图像中的所有点的坐标都加上u ∆和v ∆ ,其变换表达式为]1u 01001][1,,[]1,,[v v u y x ∆∆= (2-3) 将图像中的所有点相对于坐标原点逆时针旋转θ角的变换表达式为]1000cos sin 0sin cos ][1,,[]1,,[θθθθ-=v u y x (2-4)缩放变换既是将图像按给定的比例r 放大或缩小,当1>r 时图像被放大,当10<<r 时图像被缩小,其变换表达式为]1000000r][1,,[]1,,[r v u y x = (2-5)本论文在对人脸图像特征提取之前，首先对所有的图像进行几何规范化，将两个人眼的位置固定在同一位置上，结果如图2.1,图2.2所示。