图像处理技术

课程名称：图像处理技术

课程编码：C101

课程学分：3

适用学科：计算机应用技术

图像处理技术

Image Processing Technology

教学大纲

一、课程性质

本课程是为计算机应用技术专业研究生的必修课程。数字图像处理是模式识别、计算机视觉、图像通讯、多媒体技术等学科的基础，是一门涉及多领域的交叉学科。

二、课程教学目的

通过本课程的讲授，使学生能较深入地理解数字图像处理的基本概念、基础理论以及解决问题的基本思想和方法。本课程通过介绍图像的数学描述、图像的数字化、图像正交变换、图像增强、图像恢复、图像编码、图像分析和彩色图像处理等基本的图像处理方法，使学生能熟练地掌握数字图像处理的基本过程，并能应用这些基本方法开发数字图像处理系统。

要求学生在学习本课程以后，具有阅读各类图像处理文献的能力和进行图像处理系统的开发能力，并为学习图像处理新方法奠定理论基础。

三、教学基本内容及基本要求

第一章 绪论（了解）

1、数字图像处理的基本概念；

2、数字图像处理的研究内容；

3、图象的数字化处理

第二章 图象变换（掌握）

1、连续、离散傅立叶变换；

2、快速傅立叶变换(FFT)；

3、离散余弦变换(DCT)

第三章 图象增强（掌握）

1、灰度级修正；

2、图象平滑；

3、图像锐化；

4、伪彩色和假彩色；

5、图像的几何校正 第四章 图象的恢复（了解）

1、退化的数学模型；

2、连续系统的图象复原；

3、离散情况下的退化模型；

4、离散情况下的复原；

5、维纳滤波复原。

第五章 图象编码（掌握）

1、预测编码；

2、变换编码；

3、熵编码；

4、行程编码；

5、混合编码方法

第六章 彩色图像处理技术（掌握）

1、基本概念；

2、颜色空间模型；

3、彩色补偿；

4、彩色平衡；

5、彩色增强

第七章 图象分析及检索（了解）

1、图像分析系统概述；

2、图象分割；

3、图象纹理分析；

５８　内蒙古科技与经济　２００２年第５期　

数字国像处理技７ｆｃ　

郑建英　（内蒙古医药职工中专学校．内蒙古　呼和浩特０１００００）　

摘　要：本文概述数字图像处理技术的发展，并讨论其迅速发展的原因，同时介绍了数字图像处理　的主要内容和应用领域。　关键词：图像处理；像素；矩阵；滤波　中图分类号：ＴＰ３１７．４　文献标识码：Ａ　文章编号：１Ｏ０７—６９２１（２Ｏ０２）Ｏ５一Ｏ０５８一Ｏ２　

１　引言　图像是一种信息。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和应用需求的行　为　数字图像处理是指利用计算机或其他数字设备　对图像信息进行各种加工和处理。它是一门新兴的　应用学科，其发展速度异常迅速，应用领域极为广　泛。　数字图像处理的早期应用是对宇宙飞船发回的　图像所进行的各种处理。到了７Ｏ年代，图像处理技　术的应用迅速从宇航领域扩展到生物医学、信息科　学、资源环境科学、天文学、物理学、工业、农业、国　防、教育、艺术等各个领域与行业，对经济、军事、文　化及人们的日常生活产生重大的影响。　数字图像处理技术发展速度快、应用范围广的　主要原因有两个。由于数字图像处理的数据量非常　庞大，处理速度相对较慢．这就限制了数字图像处理　的发展，因此计算机的计算能力迅速提高，运行速度　大大提高是一个原因。另外计算机价格迅速下降，图　像处理设备从中、小型计算机迅速过渡到个人计算　机，为图像处理在各个领域的应用准备了条件。第二　个原因是由于视觉是人类感知外部世界最重要的手　段．据统计，在人类获取的信息中，视觉信息占　６０　．而图像正是人类获取信息的主要途径，因此，　和视觉紧密相关的数字图像处理技术的潜在应用范　围自然十分广阔。　２数字图像处理的内容　数字图像处理按处理方法分主要有以下三类，　即图像到图像的处理．图像到数据的处理和数据到’　图像的处理　２．１　图像到图像　图像到图像的处理，其输入和输出均为图像。这　种处理技术主要有图像增强、图像复原和图像编码。　首先，各类图像系统中图像的传送和转换中，总　要造成图像的某些降质　第一种解决方法不考虑图　像降质的原因．只将图像中感兴趣的特征有选择的　突出，衰减次要信息，提高图像的可读性，增强图像　中某些特征，使处理后的图像更适合人眼观察和机　器分析。这类方法就是图像增强。例如．对图像的灰　度值进行修正，可以增强图像的对比度；对图像进行　平滑，可以抑制混入图像的噪声；利用锐化技术可以　增强图像的边缘轮廓；利用几何校正技术可以校正　遥感图像的几何畸变；将灰度值表示转换为伪彩色　表示．可以使人眼能分更多的图像细节。通过图像增　强处理．使图像比处理前更适合一个应用，如用于显　示、打印、印刷、分析、创意等。　第二类解决方法针对图像降质的原因，设法补　偿降质因素，使改善后的图像尽可能接近原图像。这　类方法称为图像复原。图像复原的目的是去除干扰　和模糊，从而恢复图像的本来面目。图像复原是试图　利用退化过程的先验知识．建立相应的数学模型，沿　着图像降质的逆过程，把已经退化的图像加以重建　和复原。基本的图像复原有逆滤波器方法，维纳滤波　方法以及一些非线性复原方法。　其次，大数据量的图像信息会给存储器的存储　容量、通信干线的带宽，以及计算机的处理速度增加　极大的压力．因此需要对图像进行压缩处理。图像压　缩编码是在保持一定图像质量的条件下．以尽可能　少的比特数来表示图像，目的是节约图像存储空间、　减少传输信道的容量、缩短图像加工处理时间。　在数字图像处理领域中常用的编码有信息保持　编码，保真度编码和特征提取编码。图像压缩的具体　方法有行程长度编码（ＲＬＥ）法、ＬＺＷ编码法、霍夫　曼编码法（Ｈｕｆｆｍａｎ　ｅｎｃｏｄｉｎｇ）、预测及内插编码　法、矢量量化编码法、变换编码法（如Ｋ—Ｌ变换编　码和ＤＣＴ编码）、模型法编码等。近些年来，分形编　码和小波变换的技术也越来越多的应用在图像压缩　的领域中，但是大多仍处于研究阶段，常见的图像压　缩方法仍以前面介绍的为主。当然．在实际的应用　中，多种图像压缩方法往往是结合起来使用的，如　ＪＰＥＧ等，压缩过程可分为颜色模式转换及采样、　ＤＣＴ变换、量化、编码几部分。　２．２　图像到数据　图像到数据的处理，其输入为图像，其输出为输　

实验五图像复原处理技术

实验目的

1 了解图像降质退化的原因，并建立降质模型。

2 理解反向滤波图像复原的原理

3 理解维纳滤波图像复原的原理实验原理图像复原处理一定是建立在图像退化的数学模型基础上的，这个退化数学模型应该能够

反映图像退化的原因。图像降质过程的模型如图5－1所示，其表达式为

g(x,y)=h (x,y)*f (x,y) +n(xy) （5.1）

图5－1图像降质模型

1、 滤波图像复原

逆滤波法是最简单的图像恢复方法。对5.1式两边作二维傅立叶变换，得到

G (u, v) =H (u,v) F (u,v) + N (u,v)

H (u,v) 为成像系统的转移函数。估算得到的恢复图像的傅立叶变换Fˆ (u,v) 为,,ˆ,,,,GuvNuvFuvFuvHuvHuv (5.2)

若知道转移函数H,uv,5.2式经反变换即可得到恢复图像，其退化和恢复的全过程用图5-2表示。

图5－2频域图像降质及恢复过程

逆滤波恢复法会出现病态性，若H,uv，而噪声N(u,v) ≠0，则,,NuvHuv

比F(x,y)大很多，使恢复出来ˆ,fxy与,fxy相差很大，甚至面目全非。一种改进的方法是在H (u, v) =0 的频谱点及其附近，人为仔细设置1,Huv的值，使得在这些频谱点附近，,,NuvHuv不会对ˆ,Fuv产生太大影响。二种方法是考虑到降质系统的转移函数,Huv的带宽比噪声要窄的多，其频率特性也具有低通性质，因此可令逆滤波的转移函数1,Huv为

122201122201,,0HuvuvDHuvuvD

（2）维纳滤波复原

逆滤波简单，但可能带来噪声的放大，而维纳滤波对逆滤波的噪声放大有抑制作用。维纳滤波是寻找一个滤波器，使得复原后图像ˆ,fxy与原始图像,fxy的方差最小，即

多媒体技术实验-----图像的编辑与处理

1． 实验目的 1． 通过实验学习数字图像的有关知识，增进对多媒体图像的认识和

体会；

2． 掌握数字图像处理中经常用到的基本概念和名词。

3． 掌握数字图像处理的基本技能，学习使用图像处理软件photoshop

编辑和处理图像。 2． 实验用软硬件

1．计算机

2．photoshop cs6 图像处理软件 三． 实验内容

1．学习数字图像处理中的基本概念；

2．认识photoshop cs6的基本界面；

3．熟悉photoshop cs6的基本操作；

4．使用photoshop cs6制作或处理图片。 四． 实验简介

{1} 工作界面介绍

打开Photoshop cs2程序以后，界面中可能出现工具箱、控制条及一些

控制面板，但我们需要新建文件或者打开旧文件，才能在其上进行工

作。

[1] 菜单命令

利用Photoshop cs2丰富的菜单命令，既可以进行基础的诸如拷贝

粘贴等方面的操作，也可以进行调整图像色度、增加调整图层、利用

滤镜的各种功能进行较为复杂的操作从而获得梦幻般的图像效果。

[2] 工具箱

工具箱配合控制面板、菜单命令，一起成为操作不可缺少的手

段，在工具箱中我们可以使用各种工具对文件进行绘制、编辑、观

察、测量等操作。

[3] 工具选项条

工具选项条对所选择的工具提供了更广泛的、更具体的选择空

间，更能有效地利用工具箱中的各种工具，对文件进行理想的操作。

[4] 操作文件

操作文件既当前的工作文件。在此既可以创建图像，也可以打开图象文件列表框，从中选择一种Photoshop cs2支持的数字图像文件。

此图像文件的原始素材可以从光盘、因特网、扫描仪、数字相机中获

取。

[5] 控制面板

控制面板对文件的绘制、编辑、观察、测量提供了更为方便、直

观的操作窗口。根据操作者的喜好，可以对控制面板进行叠放、组

合、隐藏/显示、子菜单控制等操作。以下对几个控制面板加以说

明：

（1） 直方图

直方图是用图形表示图像的每个亮度色阶处的像素数目。它可以显示