计算机图形_Digital Image Processing, 2nd ed(数字图像处理(第2版))

1.1 图像与图像处理的概念图像(Image)：使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觉的实体。

包括：·各类图片，如普通照片、X光片、遥感图片；·各类光学图像，如电影、电视画面；·客观世界在人们心目中的有形想象以及外部描述，如绘画、绘图等。

数字图像：为了能用计算机对图像进行加工，需要把连续图像在坐标空间和性质空间都离散化，这种离散化了的图像是数字图像。

图像中每个基本单元叫做图像的元素，简称像素（Pixel）。

数字图像处理（Digital Image Processing）：是指应用计算机来合成、变换已有的数字图像，从而产生一种新的效果，并把加工处理后的图像重新输出，这个过程称为数字图像处理。

也称之为计算机图像处理（Computer Image Processing）。

1.2 图像处理科学的意义1.图像是人们从客观世界获取信息的重要来源·人类是通过感觉器官从客观世界获取信息的，即通过耳、目、口、鼻、手通过听、看、味、嗅和接触的方式获取信息。

在这些信息中，视觉信息占70％。

·视觉信息的特点是信息量大，传播速度快，作用距离远，有心理和生理作用，加上大脑的思维和联想，具有很强的判断能力。

·人的视觉十分完善，人眼灵敏度高，鉴别能力强，不仅可以辨别景物，还能辨别人的情绪。

2.图像信息处理是人类视觉延续的重要手段非可见光成像。

如：γ射线、X射线、紫外线、红外线、微波。

利用图像处理技术把这些不可见射线所成图像加以处理并转换成可见图像，可对非人类习惯的那些图像源进行加工。

3.图像处理技术对国计民生有重大意义图像处理技术发展到今天，许多技术已日益趋于成熟，应用也越来越广泛。

它渗透到许多领域，如遥感、生物医学、通信、工业、航空航天、军事、安全保卫等。

1.3 数字图像处理的特点1. 图像信息量大每个像素的灰度级至少要用6bit（单色图像）来表示，一般采用8bit（彩色图像），高精度的可用12bit 或16bit。

digital image processing 引用格式-回复什么是数字图像处理？数字图像处理是指通过计算机技术来对图像进行处理和分析的一门学科。

它涉及到图像的获取、存储、传输、压缩和呈现等多个方面，主要目标是改善图像的质量，提取出图像中的有用信息，并进行各种图像操作，如增强、滤波、分割、识别等。

数字图像处理广泛应用于医学影像分析、图像识别、视频处理、无人驾驶等领域。

数字图像处理主要包括以下几个步骤：1. 图像获取：数字图像通常是通过物理设备（如摄像机）捕获得到的。

在图像获取阶段，需要考虑一些因素，如相机的性能、拍摄环境和拍摄参数，以确保获得高质量的图像。

2. 图像预处理：图像在被处理之前，往往需要经过一系列的预处理步骤。

这些操作包括去噪、亮度调整、对比度增强等。

预处理的目的是提高图像的质量，为后续的处理步骤提供更好的输入。

3. 图像增强：图像增强是改善图像质量的一种技术。

图像增强可以通过调整图像的亮度、对比度、色彩饱和度等参数来改善图像的视觉效果。

常见的图像增强方法包括直方图均衡化、滤波和锐化等。

4. 图像分割：图像分割是将图像划分为不同的区域或对象的过程。

图像分割可以通过阈值分割、边缘检测和区域生长等方法来实现。

图像分割在目标检测、图像识别和医学影像分析中都发挥着重要作用。

5. 特征提取：特征提取是从图像中提取出有用的信息的过程。

图像特征可以是形状、颜色、纹理等方面的特征。

特征提取常用的方法有边缘检测、角点检测和纹理描述符等。

6. 图像识别：图像识别是根据图像的特征将其分类到不同的类别中的过程。

图像识别可以通过机器学习和深度学习等方法来实现。

图像识别在人脸识别、车辆识别和物体识别等领域具有广泛应用。

7. 图像压缩：图像压缩是减少图像文件大小的一种技术。

图像压缩可以通过无损压缩和有损压缩来实现。

无损压缩可以保持图像的质量不变，而有损压缩会引入一定的失真，但可以大幅度减小文件大小，适用于图像传输和存储。

计算机图形学考试简答题复习1、简述计算机动画的概念，它经历了哪几个阶段的发展？（2分）计算机动画是指采用图形与图像的处理技术，借助于编程或动画制作软件牛成一系列的景物画而，其屮当前帧是前一帧的部分修改。

计算机动画是采用连续播放静止图像的方法产生物体运动的效果。

60年代：二维计算机辅助动画系统70年代：三维图形与动画的基本技术的开发；80年代：优化70年代出现的模型和阴影技术；90年代：动力学仿真技术、三维仿真演员系统2、计算机图形学、图彖处理、计算机视觉这三者Z间有什么联系和区别？（2分）1.数字图像处理主要研究的内容数字图像处理（digital image processing）是用计算机对图像信息进行处理的一门技术，使利用计算机对图像进行各种处理的技术和方法。

数字图像处理主要研究的内容有以下几个方面：1）图像变换由于图像阵列很大，直接在空间域中进行处理，涉及计算量很大。

因此，往往采用各种图像变换的方法，如傅立叶变换、沃尔什变换、离散余弦变换等间接处理技术，将空间域的处理转换为变换域处理，不仅可减少计算量，而且可获得更有效的处理（如傅立叶变换可在频域中进行数字滤波处理）。

目询新兴研究的小波变换在吋域和频域屮都具有良好的局部化特性，它在图像处理屮也有着广泛而有效的应用。

2）图像编码压缩图像编码压缩技术可减少描述图像的数据量（即比特数），以便节省图像传输、处理时间和减少所占用的存储器容量。

压缩可以在不失真的前提下获得，也可以在允许的失真条件卜•进行。

编码是压缩技术中最重要的方法，它在图像处理技术中是发展最早且比较成熟的技术。

3）图像增强和复原图像增强和复原的口的是为了提高图像的质量，如去除噪声，提高图像的清晰度等。

图像增强不考虑图像降质的原因，突出图像中所感兴趣的部分。

如强化图像高频分量，可使图像中物体轮廓清晰，细节明显；如强化低频分量可减少图像屮噪声影响。

图像复原要求对图像降质的原因有一定的了解，一般讲应根据降质过程建立”降质模型”，再采用某种滤波方法，恢复或重建原来的图像。

•名词解释（每小题5分,本题共20分）数字图像数字图像是指由被称作像素的小块区域组成的二维矩阵。

将物理图像行列划分后，每个小块区域称为像素（PiXeI）O 数字图像处理指用数字计算机及其它有关数字技术，对图像施加某种运算和处理，从而达到某种预想目的的技术.8-连通的定义-对于具有值V的像素P和q ,如果q在集合N&p）中,则称这两个像素是8-连通的。

灰度直方图是指反映•幅图像各灰度级像元出现的频率。

灰度自方图是灰度级的函数，描述的是图像中该灰度级的像素个数。

即：横坐标农示灰度级，纵坐标衣示图像中该灰度级出现的个数。

性质：直方图是•幅图像中各像素灰度值出现次数（或频数）的统计结果，它只反映该图像中不同灰度值出现的次数（或频数），而未反映某•灰度值像素所在位置。

也就是说，它只包含了该图像中某•灰度值的像素出现的概率，而丢失了其所在位置的信息。

用途：用于判断图像量化是否恰当直方图给出了•个简单可见的指示，用来判断•幅图象是否合理的利用了全部被允许的灰度级范圉。

•般•幅图应该利用全部或几乎全部可能的灰度级，否则等于增加了量化间隔。

丢失的信息将不能恢复。

数字图像通常有两种表示形式：位图，矢量图位图和矢量图的比较：1、点位图由像素构成，矢量图由对象构成点位图的基本构图单位是像素，像素包含了色彩信息。

包含不同色彩信息的像素的矩阵组合构成了千变万化的图像。

矢量图形指由代数方程定义的线条或曲线构成的图形。

如:农示-个圆形,矢量图像保存了• 个画圆的命令、圆心的坐标、半径的长度等等。

欲显示该圆，矢量绘图软件则根据圆的坐标、半径等信息，经过方程式计算，将圆“画”在屏幕上。

矢量图像由许多矢量图形元素构成, 这些图形元素称为“对象”。

2、点位图面向像素绘画,矢量图面向对象“构画”两种图像的构成方式不同，其绘画力式也存在差别。

点位图是通过改变像素的色彩实现绘画和画面的修改。

点位图软件捉供了模拟手绘习惯的工具实现绘画。

图像处理技术摘要：关键词：0引言图像处理是指对图像信息进行加工，从而满足人类的心理、视觉或者应用的需求的一种行为。

图像处理方法一般有数字法和光学法两种，其中数字法的优势很明显，因此，已经被应用到了很多领域中，相信随着科学技术的发展，其应用空间将会更加广泛。

数字图像处理技术其实就是利用各种数字硬件与计算机，对图像信息通过转换而得到的电信号进行相应的数学运算，例如图像去噪、图像分割、提取特征、图像增强、图像复原等，以便提高图像的实用性。

其特点是处理精度比较高，并且能够对处理软件进行改进来优化处理效果，操作比较方便，但是由于数字图像需要处理的数据量一般很大，因此处理速度有待提高。

目前，随着计算机技术的不断发展，计算机的运算速度得到了很大程度的提高，这大大的推动着数字图像处理技术向前发展发展。

1 数字图像处理的概述数字图像处理(Digital Image Processing)是一门关于如何使用计算机对图像进行处理的学科，而数字图像是由被称作像素的小块区域组成的二维矩阵⋯。

对于单色即灰度图像而言，每个像素的亮度用一个数值来表示，通常数值范围在0—255之问，即可用一个字节来表示，0表示黑，255表示白，而其他表示灰度。

彩色图像可以用红、绿、蓝三元组组成的二维矩阵来表示。

通常三元组的每个数值也是在0—255之间，0表示相应基色在该像素中没有，而255则代表相应的基色在该像素中取得最大值，这种情况下每个像素可用三个字节来表示。

正是由于这些看似枯燥的数字表示形式，以及计算机在工程和科研领域的普及，才带动了数字图像处理科学的飞速发展。

所谓图像处理，就是对图像信息进行加工以满足人的视觉心理或者应用需求的行为。

图像处理的手段有光学方法和电子学(数字)方法。

后者正是要讨论的数字图像处理，它是指使用计算机加工处理图像，通常由一个微型、小型、大型计算机与图像处理机或由一个专用计算机来执行。

一个典型的数字图像处理系统由以下三部分组成：图像数字化设备(扫描仪、数码相机、摄像机与图像采集卡等)，图像处理计算机(Pc机、工作站等)和图像输出设备(打印机等)。

计算机图形学、数字图像处理、模式识别和计算机视觉间的联系和区别计算机图形学（Computer Graphics）讲的是图形，也就是图形的构造⽅式，是⼀种从⽆到有的概念，从数据得到图像。

是给定关于景象结构、表⾯反射特性、光源配置及相机模型的信息，⽣成图像。

计算机视觉（Computer Vision）是给定图象，从图象提取信息，包括景象的三维结构，运动检测，识别物体等。

数字图像处理（Digital Image Processing）是对已有的图像进⾏变换、分析、重构，得到的仍是图像。

模式识别（PR）本质就是分类，根据常识或样本或⼆者结合进⾏分类，可以对图像进⾏分类，从图像得到数据。

联系计算机图形学和计算机视觉是同⼀过程的两个⽅向。

计算机图形学将抽象的语义信息转化成图像，计算机视觉从图像中提取抽象的语义信息。

数字图像处理探索的是从⼀个图像或者⼀组图像之间的互相转化和关系，与语义信息⽆关。

总之，计算机图形学是计算机视觉的逆问题，两者从最初相互独⽴的平⾏发展到最近的融合是⼀⼤趋势。

图像模式的分类是计算机视觉中的⼀个重要问题，模式识别中的许多⽅法可以应⽤于计算机视觉中。

计算机图形学和数字图像处理的区别在于图形和图像。

图形是⽮量的、纯数字式的。

图像常常由来⾃现实世界的信号产⽣，有时也包括图形。

⽽图像和图形都是数据的简单堆积，计算机视觉要从图像中整理出⼀些信息或统计数据，也就是说要对计算机图像作进⼀步的分析。

以上是它们的区别，下⾯来说联系：计算机图形学的研究成果可以⽤于产⽣数字图像处理所需要的素材，计算机视觉需要以数字图像处理作为基础。

计算机视觉与数字图像处理的这种关系类似于物理学和数学的关系。

Special English for Electronic Information EngineeringSun JingCollege of Physics andMechatronics EngineeringUnit 7Digital Image Processing数字图像处理【Basic Knowledge】➢数字图像处理的定义数字图像处理又称为计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。

➢主要研究内容–图像变换–图像编码压缩–图像增强和复原–图像分割–图像描述–图像分类（识别）Part1 What Is Digital ImageProcessing? Paragragh1–two-dimensional：二维的–spatial coordinate：空间坐标–plane：平面的–intensity：亮度—画面的明亮程度–gray level：灰度级•灰度级是指表示图像数字信号每个像素的亮度的二进制位数，位数越高，代表的像素的亮暗层次就越多。

Paragragh1–discrete quantity：离散量–strategy：策略–field：领域–by means of：依靠–element：元素–picture element / image element / pel / pixel：像素•组成图像的最小基本单元。

•像素越小，单位面积上的像素越多，图像就越清晰。

【译文】Ⅰ.什么是数字图像处理？图像可以定义为一个二维函数f(x,y)，其中x和y是空间(平面)坐标。

任意坐标对(x,y)对应的f的幅度称为图像在该点的亮度或灰度级。

当x、y和f的幅值都是有限的离散量时，称这个图像为数字图像。

数字图像处理领域是利用数字计算机处理图像。

注意，数字图像由有限个元素组成，每个元素都有特定的位置和数值。

这些元素称为像素。

像素是数字图像中最常用的术语。

Paragragh2–vision：视觉–perception：感觉，感知–electromagnetic spectrum：电磁波频谱–entire：整个–be accustomed to：通常，习惯–ultrasound：超声波–electron microscopy：电子显示镜–computer-generated image：计算机生成图像【译文】视觉是最高级的感觉，因此图像在人类感知中扮演着最重要的角色。

数字图像处理萨尔普埃蒂尔克科贾埃利大学简介数字图像处理迅速成为流行在科学和工程应用中有许多用途。

因此，数字图像处理，包括在许多电子和计算机工程计划的研究生课程。

LabVIEW编程和许多并入IMAQ视觉的图像处理功能的易用性使实施简单和高效的数字图像处理算法。

本手册的目的是作为一种辅助课堂演示以及互动研究实验室指南是有用的。

实验2基本的图像处理图像处理图像处理是指操作图像的步骤，。

常用的图像处理的计算机通过在数字域中进行。

数字图像处理涵盖范围广泛的不同的技术来改变的性能或外观的图像。

在最简单的层次上，图像处理，可以通过改变的图像的像素的物理位置。

它可以通过扭转像素的图像的对称性按照一个对称位置。

如图2-1原图对称处理翻转处理图2-1它可以改变通过简单的翻译的图像的像素的位置。

如果所有像素均转向右，左，向上或向下，不改变整个图像将被翻转。

图2-2显示了20个像素的水平和垂直移位的结果。

水平移位可表示为图像2[X][Y]=图像1[X+△X] [Y]和垂直移位可表示成图像2[X] [Y]=图像1[X] [Y+ΔY]其中，Δx和Δy分别以像素为单位的水平和垂直的平移量。

由于翻转原始图像的某些部分将搬出来看，不提供在原始图像中的对应像素作为结果，得到的图像的一部分，而另一些是未知的未知留为空白（对应于像素值的零表示为黑色区域）。

同时可以采用垂直和水平移位。

图2-2可以被应用到图像的另一种变换是旋转。

在这种情况下，图像中的像素的位置是围绕目标确定的旋转角度的原点。

一般被选择的图像的中心为原点，与给出的图像分别旋转。

图2-3表示沿逆时针方向旋转60度的结果。

在翻转时，原始影像的某些部分可能会丢失，而一些空白区域出现在所产生的图象。

需要注意的是由于变换的特征，旋转可能需要插值的像素值。

图2-3算术图像处理虽然基本的图像处理改变图像像素的位置，即像素的图像，并将其移动到另一个位置，操纵图像的另一种方式是进行算术运算图像像素。