数字图像处理技术PPT图像数字化和直方图(精选)

基于特征分类的辨认
总结词
通过提取图像中的特征，利用分类器对特征 进行分类，从而辨认图像的类别。
详细描写
基于特征分类的图像辨认方法是一种常用的 图像辨认方法。它通过提取图像中的特征， 如边缘、角点、纹理等，利用分类器如支持 向量机、神经网络等对特征进行分类，从而 辨认图像的类别。这种方法能够有效地提取 图像中的本质特征，并具有较强的鲁棒性，
纹理特征提取
灰度共生矩阵
通过分析图像中像素灰度值的空间依赖关系，形成共生矩阵，并从中提取出统 计特征，如对照度、能量和相关性等。该方法适用于描写图像的粗糙程度和方 向性。
小波变换
将图像分解成不同频率和方向的小波分量，通过分析小波系数的统计特性来提 取纹理特征。该方法能够有效地表示图像的细节信息和全局结构。
但特征提取和分类器的设计是关键。
基于深度学习的辨认
总结词
利用深度学习算法自动提取图像特征， 并进行分类辨认。
VS
详细描写
基于深度学习的图像辨认方法是目前研究 的热点。它利用深度学习算法如卷积神经 网络（CNN）等自动提取图像的特征， 并进行分类辨认。这种方法能够有效地从 原始图像中提取复杂的特征，并具有较高 的辨认准确率。但需要大量的标注数据进 行训练，且计算复杂度较高。
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CATALOGUE
特征提取
颜色特征提取
颜色直方图
通过统计图像中不同颜色像素的数量 ，形成颜色直方图作为图像的颜色特 征。该方法简单、有效，适用于不同 光照和视角变化的场景。
颜色矩
利用图像颜色的散布信息，通过计算 一阶矩（均值）、二阶矩（方差）和 三阶矩（偏度）来表示颜色特征。该 方法对颜色突变和噪声不敏锐。
图像辨认
基于模板匹配的辨认

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根据阈值将图像二值化，将物体和背景置为黑白两色。 对图像扫描一遍，灰度大于阈值的点置为 255，即白色； 小于等于阈值的点置为0，即为黑色。由于物体上有高 光，所以二值化后，在黑色物体上会有小白点，如图所 示。为了使形心计算的结果准确，我们必须将这些小白 点填充为黑色。
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精选ppt
2021年1月13日
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精选ppt
图像处理系统一般使用256级灰度图像，即 8 位黑白图像，其1个
像素由 1个字节描述。0表示黑色，255为白色；其它中间灰度见图
2。一个立方形物体的照片如图1所示。通过图像采集卡后，其像
素矩阵如表1所示。
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需要强调的是：
在计算机中，图像被分割成像素（Pixel），各像素的灰 度值用整数表示。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：
图像理解：
研究图像中各目标的性质和其相互关系，理解图像的含义。 自动驾驶、医学图像和地貌图像的自动判读理解等。
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图像处理、图像分析和图像理解的关系：
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数字图像处理系统
数字图像处理系统硬件
早期的数字图像处理系统为了提高处理速度、增加容量都 采用大型机。随着计算机性价比（性能价格比）日新月异的提 高，以小型机为主的微型图像处理系统得到发展。主机为PC机， 配以图像采集卡及显示设备就构成了最基本的微型图像处理系 统。微型图像处理系统成本低、应用灵活、便于推广。特别是 微型计算机的性能逐年提高，使得微型图像处理系统的性能也 不断升级，加之软件配置丰富，使其更具实用意义。
通过比较T和Sij的相似性，完成模板匹配过程。
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L1
H Pi log 2 Pi i0
熵反映了图像信丰富的程度，在图像编码处理中具有重要意义。
1. 有一胶片图象，在背景明亮的天空衬托 下，有一亮色屋顶的深色谷仓.
在下述各种情况下，试指出直 方图看起来将是什么样子：如果该图象被（a） 正确数字化；（b）数字化时增益调整过低； （c）数字化时增益调整过高；（d）数字化 时偏置过大；（e）数字化时偏置过小；（f） 数字化时增益和偏置均过大。假设0为暗， 255为亮。
g fr (x, y,t), f g (x, y,t), fb (x, y,t)
3 图像灰度直方图
3.3 灰度直方图的应用
用于确定图像二值化的阈值
g fr (x, y,t), f g (x, y,t), fb (x, y,t)
3 图像灰度直方图
3.3 灰度直方图的应用
3.3 灰度直方图的应用
用于判断图像量化是否恰当
g fr (x, y,t), f g (x, y,t), fb (x, y,t)
3 图像灰度直方图
3.3 灰度直方图的应用
用于确定图像二值化的阈值 0 f (x, y) T
g(x, y) 1 f (x, y) T
3 图像灰度直方图
3.1 图像灰度直方图的基本概念
vi
g fr (x, y,t), f g (x, y,t), fb (x, y,t)
3 图像灰度直方图
3.1 图像灰度直方图的基本概念
vi
g fr (x, y,t), f g (x, y,t), fb (x, y,t)
N5=5
i
12321212
N6=8
31231221

s cr c 1
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航拍图像的幂律变换增强
数第 字三 图章 像灰 处度 理变
换 与 空 间 滤 波
a. 原始图像
b. C=1, =3.0 c. C=1, =4.0 (最佳) d. C=1, =5.0
s cr c 1
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电子显微镜扫描
3.2.4 对比度拉伸
的 放 大 约 700 倍 的花粉图像
➢ 因此，归一化后的直方图由 p(rk ) nk / MN 给 出，其中k＝0, 1, …, L-1。
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数第 字三
➢ p(rk)是灰度级rk在图像中出现的概率的一
图 章 个估计。
像灰
处 度 ➢ 归一化直方图的所有分量之和应等于1。
理变
换 与
➢ 直方图是多种空间域处理技术的基础。
空
间
滤
波
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数第 字三 图章 像灰 处度 理变
换 与 空 间 滤 波
4. 一般情况下，从输入图像的左上角开始处理，以 水平扫描的方式逐像素地处理，每次一行
5. 当该邻域的原点位于图像的边界上时，部分邻域 将位于图像的外部。此时，可以用0或者其它指定 的灰度值填充图像的边缘，被填充边界的厚度取 决于邻域的大小。
以上处理称为空间滤波，邻域与预定义的操作一 起称为空间滤波器。
与 为输出中较宽范围的灰度值，可以扩展图像
空 间
中暗像素的值，同时压缩高灰度级的值。
滤 波
➢ 反对数变换的作用与此相反。
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傅里叶频谱及其对数变换
数第
字三
图章
像灰
处度
理变
换
与
空
间 滤
傅立叶频谱的对数变换，s

c

例3：镜头边界检测
பைடு நூலகம்
例4：基于内容的图像检索 例5：基于内容的镜头检索
例6：基于内容的视频片断检索
例7：视频字幕识别
例7：视频字幕识别
T. B$alr
Boat
Fish
H. Jlntao J.
E. Lah oud MaI•
MeetJn
MJIIta Mono§o us Motorbike
News pa per
为什么要用SAN
存传储统区存域储网解S决AN方(S案tor—ag—e A信re息a 岛Network)
SAN
SAN是什么？
SAN是什么？（续）
不是client/server,而是client/storage devices 独立于LAN之外的高速存储网络 一般采用高速的光纤通道作为传输媒体（ 2Gbit/s） 将存储设备通过光通道互连设备构成一个存 储子网 支持服务器和存储设备之间任意到任意的连 接 S A N上的任何一台服务器均可存取网络中的任何一个 存 储设备 对网上的存储资源实施集中统一的管理
Vision (IJCV) ✓ Pattern Recognition (PR) ✓ Image and Vision Computing (IVC)
✓…
目前需要做的事情
选课学生发送下列信息给老师: pengyuxin@
✓ 姓名 ✓ 学号 ✓ 联系方式：E_mail,电话 ✓ 硕士生或博士生，年级 ✓ 所在院系、实验室、导师 ✓ 研究方向
✓灰度图像是一个二维灰度（或亮度）函数f(x,y) ✓彩色图像由三个（如RGB,HSV）二维灰度（或亮度）函数 f(x,y)组成
y
y
x
x
什么是数字图像？

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其他类型的统计图
• 误差条：errorbar x = 1:10; y = sin(x); e = std(y)*ones(size(x)); errorbar(x,y,e)
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其他类型的统计图
• 针状图：stem x = 1:60; y = sin(x/4); stem(x,y,'markerFace','b');
explode
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环形饼图
ph = pie([2 4 3 5],{'North','South','East','West'}); hold on; z = 0.6*exp(i*linspace(0,pi*2,100)); fill(real(z),imag(z), 0.8*[1,1,1]);
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二阶导数:
f m, n 1 f m, n 1 2 f m, n f x m, n , 2 x
[1 -2 1]
算子（Operator）
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点操作
Y = F (X)
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大局域操作
JP i, j G G IP i, j
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for k = 1:1000
a(k) = a(k-1)+1; end 并行结构：a = [1:1000]+1;
6.递归过程
an = F(an-1) 计算过程中存在着相似的 部分，这里以阶乘为例 给出递归程序。
function y = fractorial(n); % 递归过程 if n==0; y=1; else y=fractorial(n-1)*n; end

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图象文件的数据结构
一个完整的图象处理程序的基本功能有:打开图象文件、 显示图象、对图象文件进行指定的处理、存储图象文件。
由于图象文件比较大，通常需要在储存前进行压缩。所以 打开和存储图象文件涉及到文件的格式。
• 图象文件的格式
图像文件指包含图像数据的文件。文件内除图像数据本身
狭义的数字图象处理是指图象的增强、恢复和重建， 操作的对象是图象的象素，输出的是图象。
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• 什么是图像工程？（广义的数字图像处理）
它是由图像处理、图像分析和图像理解三个系统所组 成。图像处理包括图像采集和从图像到图像的变换，以改 善主观的视觉效果和为图像分析和图像理解作初步的处理。 图像分析是从图像中取出感兴趣的数据，以描述图像中目 标的特点。图像理解是在图像分析的基础上研究各目标的 性质和相互关系，以得出图像内容的理解和对原场景的解 释。图像处理、图像分析和图像理解是处在从低到高的三 个不同的抽象程度上的过程。本课程着重于图像处理和分 析系统。
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补充：图象和视觉基础
2.1 概论和综述 2.2 人眼与亮度视觉 2.3 颜色视觉 2.4 光度学和成象模型 2.5 成象变换 2.6 采样和量化 2.7 象素间联系 2.8 算术和逻辑运算 2.9 坐标变换
图像理解 符号
Hale Waihona Puke 抽 象 程 度数图像分析 数据
据
量
图像处理 图像
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1.1.3 相关学科和领域
• 图象工程是一门系统地研究各种图象理论、技术和应用的 交叉学科。 从它的研究方法看，它与数学、物理学、生物学、心 理学、电子学、计算机科学可以互相借鉴，从它的研究范 围看，它与模式识别、计算机视觉、计算机图形学等学科 交叉。

between 64 to 128 (using function
imagesc).
>>clims=[64,128]
>>imagesc(a,clims)
f. Make a movie from a 4-D image (load mri, make the movie by immovie, then show movie by function movie).
二、实验内容：
使用Photoshop观察数字图像增强的效果； 练习和掌握图像增强的Matlab编程。。 熟悉下列模块函数
Image enhancement. histeq - Read image file. imadust - Adust imae intensity values or colormap.
imshow - Display image.
subimage - Display multiple images in single figure.
truesize - Adjust display size of image.
warp - Display image as texture-mapped surface.
processing.
f. Compare the qualities of two images and
makes a discussion about them.
g. Add noises, such as gaussian, salt&pepper,
speckle noise into the image respectively.
10)选图像Blood、噪声类型Salt & Pepper、滤波器类型Median、邻域3x3，比较原始图像、

▪ 人眼的视觉系统能适应的光的
亮度等级从可以看见的昏暗到 眩目相差能达到1010等级。但 是人眼并不能同时在这么大的 范围内看清物体，而只能在同 一时间内适应一个小的亮度变 化范围（106等级）。
Basic experimental setup used to characterize brightness discrimination
▪ 视觉过程
人的视觉过程的流图
视觉原理
光接收细胞：
▪ 视锥细胞（也称中央凹）：600～700万，既能感光、
又能感色、对颜色敏感。可以充分识别图像细节，每个细 胞接一个神经末端，又叫适亮视觉（photopic vision）、 白昼视觉。
l视杆细胞（杆状细胞）：7500～15000万，只能感光、
不能感色。几个杆状细胞联到同一个神经末梢，分辨率低， 提供视野的整体视象，不感受颜色，对低照度敏感。 夜视 觉。
▪ 视网膜 (retina)：如同底片。 ▪ 视网膜是视觉接收器的所在，
它本身也是一个复杂的神经 中心。
▪ 眼睛的感觉为网膜中的视杆
细胞和视锥细胞所致。视杆 细胞能够感受弱光的刺激， 但不能分辨颜色，视锥细胞 在强光下反应灵敏，具有辩 别颜色的本领。某些动物 （如鸡）因视杆细胞较少， 所以在微光下，它们的视觉 很差，成为夜盲。也有些动 物（如猫和猫头鹰）因视杆 细胞很多，所以能在夜间活 动。
▪ 在一定条件下，一个视觉系统当前的敏感
度叫做亮度适应级。这个敏感度是用实验
Hale Waihona Puke 来验证的。在实验中，逐渐增加光照射的
强度I，改变量为I，达到多个观察者能感
图2.5用于描述亮度辨 别特性的基本实验
知的程度， 当有一半的人感知增加时， I/I成为Weber ratio,作为视觉系统当前的 敏感度。在很强的光下，需要改变较强的

视频锁相方式，即图像系统分解场同步和行 同步信号。
显示功能：
显示的类型，黑白/伪彩色/真彩色显示 每个象素显示的bit数。 查找表（LUT，look -up table） 重叠显示、动态显示等。
指标3
帧存容量：图像硬件系统内部，图像存储体容 量的大小。
三部分：帧存的数目/单位帧存的点阵数（指图像系 统用来存储一幅图像必需的帧存，其容量大于等于 一幅数字图像的点阵数，小于两幅图像的点阵数， 通常取512512或10241024）/每个象素的字长 （用bit数表示，黑白或伪彩色系统为8bit，真彩色 系统通常为83bit/84bit），新增的通道用于图像 叠加处理。
优于46db
1/50(60)to1/100,000 数位处理AUTO
带稳压直流DC12V±10%
-20℃～+50℃ 自动AUTO 自动AUTO 380公克 60(宽)×50（高）×102（深）
摄像管
摄像机中利用电子束扫描把景物的光学 图像转换成电信号的一种真空电子管。
摄像管类别
氧化铅摄像管
具有良好的光电特性，灵敏度和分辨率高，靶面的 均匀性好。
图像存储
压缩、存储
压缩由系统内置的微处理器来完成。 压缩处理与存储图像所用的时间不可忽略，
因此在使用数码相机时可以明显感到较长的 等待时间。 图像格式的种类繁多，JPEG格式。
存储器
内置存储器
半导体存储器，安装在相机内部，用于临时 存储图像，接口传送。
可移动存储器
CompactFlash卡（CF） SmartMedia卡（SSFDC） ATA Flash
2.2.2图像数字化器的性能
像素大小 图像大小 被测对象的局部特征 线性度 灰度级 噪声

原灰度级分 布
原来像 素数
新灰度 级
新灰度级分布
原灰度 分布
0
790 s0’(790) 790/4096=0.19 0.19
1/7=0.14 1023 s1’(1023) 1023/4096=0.25 0.25
2/7=0.29 3/7=0.43
850 s2’(850) 850/4096=0.21 0.21
▪ 空间域平滑通过积分过程使得图像边缘模糊，图 像锐化通过微分而使图像边缘突出、清晰。
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二、灰度变换
理论基础 ▪ 当观察直方图形态时，发现直方图的峰值偏向
亮度坐标轴左侧，则说明图像偏暗; ▪ 峰值偏向坐标轴右侧，则说明图像偏亮; ▪ 峰值提升过陡、过窄，说明图像的高密度值过
于集中。 ▪ 以上情况均是图像对比度较小，图像质量较差
的反映。
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从直方图形态判断图像质量 14
三、直方图修整法
1.直方图均衡化
直方图均衡化是将原图像通过某种变换，得到一 幅灰度直方图为均匀分布的新图像的方法。
直方图均衡化方法的基本思想是对在图像中像素个 数多的灰度级进行展宽，而对像素个数少的灰度级进行缩 减。从而达到清晰图像的目的。
直方图均衡化
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Ps(sk)
0.25 0.20 0.15 0.10 0.05
0
rk
0
sk
(a)原直方图
(b)均衡后的直方图
图像直方图均衡化
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定义： 对一个滑动窗口内的诸像素灰度值排序，用中值代替
窗口中心像素的原来灰度值，因此它是一种非线性的图像 平滑法。
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中值滤波 原理示例：
m-2
m-1
6
10