第五章数字图像处理

第一．二章．采样，量化，数字图像的表示基本的数字图像处理系统系统的层次结构图像处理的主要任务：图像获取与数字化图像增强图像恢复图像重建图像变换图像编码与压缩图像分割特点：（1）处理精度高。

（2）重现性能好。

（3）灵活性高1.图像的数字化包括两个主要步骤：离散和量化2.在数字图像领域，将图像看成是许多大小相同、形状一致的像素组成3.为便于数字存储和计算机处理可以通过数模转换（A/D）将连续图像变为数字图像。

4.数字化包括取样和量化两个过程：取样：对空间连续坐标(x, y)的离散化量化：幅值f (x, y)的离散化（使连续信号的幅度用有限级的数码表示的过程。

）5.数字化图像所需的主要硬件：◆采样孔、图像扫描机构、光传感器、量化器、输出存储体6.取样和量化的结果是一个矩阵7.其中矩阵中的每个元素代表一个像素8.存储一幅图像的数据量又空间分辨率和幅度分辨率决定9.灵敏度、分辨率、信噪比是三大指标第三章，傅里叶变换，DCT变换，WHT●余弦型变换：●傅里叶变换（DFT）和余弦变换（DCT）。

● 方波型变换：● 沃尔什-哈达玛变换（DWT ）1.二维连续傅里叶正反变换 ：二维离散傅里叶变换：。

F (u, v )即为f (x, y )的频谱。

频谱的直流成分说明在频谱原点的傅里叶变换F (0, 0)等于图像的平均灰度级 卷积定理：2.二维离散余弦变换（DCT ）一维离散余弦变换：⎰⎰∞∞-∞∞-+-=dxdye y xf v u F vy ux j )(2),(),(π j2π() (,)(,)e d d ux vy f x y F u v u v+--=⎰⎰∞∞∞∞∑∑-=-=+-=101)//(2),(1),(M x N y N vy M ux j e y x f MNv u F π∑∑-=-=+=1010)//(2),(),(M u N v N vy M ux j ev u F y x f π∑∑-=-=--=1010),(),(),(*),(M m N n n y m x g n m f y x g y x f3.一维沃尔什变换核g(x,u)：二维：4．一维哈达玛变换核为：第四章：图像增强：算术运算，灰度变换，直方图均衡化，平滑，锐化1.图像增强是一类对图像降质进行改善的方法2.图像增强技术大致分为：空间域增强（直接对像素灰度值）和频率域增强两类。

数字图像处理课程教学大纲课程简介数字图像处理是计算机科学与技术领域的一门重要课程，它研究如何使用计算机和算法来处理和分析数字图像。

本课程旨在介绍数字图像处理的基本原理、方法和应用，并培养学生的图像处理能力和技巧。

课程目标本课程的主要目标是让学生掌握数字图像处理的基本理论和方法，具备图像处理算法设计、图像增强、图像分割、图像压缩等技术的基本能力。

同时，通过实践项目的实施，培养学生的问题解决能力和团队合作能力。

课程安排第一周：课程介绍与基本概念•课程介绍•数字图像的基本概念与特点•数字图像处理的基本步骤第二周：图像预处理•图像采集与获取•图像灰度变换•图像噪声模型与去噪方法第三周：图像增强•直方图均衡化•空域滤波与频域滤波•边缘增强与锐化第四周：图像压缩•图像压缩的基本概念与方法•离散余弦变换（DCT）与JPEG压缩算法•小波变换与JPEG2000压缩算法第五周：图像分割与边缘检测•阈值分割•基于边缘的图像分割•基于区域的图像分割第六周：实践项目1 - 图像识别•项目需求分析与设计•图像特征提取与选择•分类器的训练与测试第七周：实践项目2 - 图像恢复•项目需求分析与设计•图像模型与图像去模糊•图像去噪与图像修复第八周：实践项目3 - 图像处理工具开发•项目需求分析与设计•图像处理算法的实现•图形界面设计与用户交互评估方式•平时成绩：30%•作业与实验报告：30%•期末考试：40%参考教材•Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods. 数字图像处理（第三版）. 清华大学出版社，2018.•Richard Szeliski. 计算机视觉：算法与应用. 电子工业出版社，2014.参考资源•MATLAB图像处理工具箱文档•OpenCV计算机视觉库官方文档以上是《数字图像处理》课程的教学大纲，希望通过本门课程的学习，能够让学生对数字图像处理有一个全面的了解，并具备实践应用的能力。

第一章：数字图像处理基础概念★1、数字图像处理的内容：（1）图像获取、表示和表现（图像的数字化和图像变换）（2）图像增强（3）图像复原（4）图像重建（5）图像压缩编码（6）图像分割（7）图像分析（8）模式识别（9）图像理解★2、数字图像处理的层次关系（P 3）：狭义图像处理-------图像分析-----------图像理解。

抽象程度低-------------------------------- 高数据量大-------------------------------- 小语义低层-------------------------------- 高层★3、数字图像处理的特点：（1）处理精度高，再现性好（2）处理通用性强、灵活性高、多样性广（3）图像数据量庞大（4）处理费时（5）图像处理技术综合性强★4、数字图像处理的目的：（1）提高图像的视感质量，以达到赏心悦目的目的。

（2）提取图像中所包含的某些特征或特殊信息，以便于计算机分析（3）对图像数据进行变换、编码和压缩，以便于图像的存储和传输。

5、数字图像处理的发展方向（1）在进一步提高精度的同时着重解决处理速度问题。

（2）移植和借鉴其他学科的技术和研究成果，创造新的处理方法。

（3）加强边缘学科的研究工作（4）加强理论研究（5）图像处理领域的标准化6、论述数字图像处理技术在生产生活中的应用（1）在生物医学中的应用：利用电磁波谱成像分析系统诊断病情：如显微镜图像分析，DNA成像分析，CT及核磁共振、超声波、X射线成像分析等（2）遥感航天中的应用：检测土地变化；农林资源的调查；自然灾害监测、预报；地势、地貌测绘；地质构造解译、找矿；环境污染检测等等（3）工业应用：无损探伤，石油勘探，生产过程自动化，工业机器人研制等（4）军事公安领域运用：卫星侦察照片的测绘、判读，雷达图像处理，导弹制导，军事仿真等（5）其他应用：图像远距离通信、电视会议、天气预报、现场视频管理等第二章：图像数字化与灰度直方图★1、直方图的性质（P 23）：（1）灰度直方图只能反映图像的灰度分布情况，而不能反映图像像素的位置（2）一幅图像对应唯一的灰度直方图，反之不成立。

数字图像处理第三版中文答案解析引言《数字图像处理》是一本经典的图像处理教材，目前已经出版了第三版。

本文是对该书答案解析的总结，将分析和解释书中的问题和答案。

目录•第一章：绪论•第二章：数字图像基础•第三章：灰度变换•第四章：空间滤波•第五章：频域滤波•第六章：图像复原•第七章：几何校正•第八章：彩色图像处理•第九章：小波与多分辨率处理第一章：绪论本章主要介绍了数字图像处理的概念和基本步骤。

答案解析中包括对一些基本概念和术语的解释，以及相关的数学公式和图像处理方法的应用。

第二章：数字图像基础本章介绍了数字图像的表示和存储方法，以及图像的采样和量化过程。

答案解析中详细解释了图像的像素值和灰度级之间的关系，以及采样频率和量化步长对图像质量的影响。

第三章：灰度变换本章讲述了图像的灰度变换方法，包括线性和非线性变换。

答案解析中对不同灰度变换函数的作用和效果进行了解释，并给出了一些实例和应用。

第四章：空间滤波本章介绍了图像的空间滤波方法，包括平滑和锐化滤波。

答案解析中解释了不同滤波器的原理和效果，并给出了滤波器设计的步骤和实例。

第五章：频域滤波本章讲述了图像的频域滤波方法，包括傅里叶变换和滤波器设计。

答案解析中详细解释了傅里叶变换的原理和应用，以及频域滤波器的设计方法和实例。

第六章：图像复原本章介绍了图像的复原方法，包括退化模型和复原滤波。

答案解析中详细解释了退化模型的建立和复原滤波器的设计方法，以及如何根据退化模型进行图像复原的实例。

第七章：几何校正本章讲述了图像的几何校正方法，包括图像的旋转、缩放和平移等操作。

答案解析中给出了不同几何变换的矩阵表示和变换规则，以及几何校正的应用实例。

第八章：彩色图像处理本章介绍了彩色图像的表示和处理方法，包括RGB和HSV 等颜色模型的转换和处理。

答案解析中详细解释了不同颜色模型的表示和转换方法，以及彩色图像处理的实例和应用。

第九章：小波与多分辨率处理本章讲述了小波和多分辨率处理的方法和应用。