第一章《光电图像处理》概述分析

华科光电图像处理复习资料本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March12级考试范围：本课程的知识要点第一章：绪论图像获取的方法基本概念和典型应用：γ射线、χ射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波、声波、电子束等光电成像技术的意义人眼视觉缺陷与扩展基于CCD和CMOS的光电成像系统的总体结构图像处理技术的目的本课程的知识要点第二章：光度学与色度学人眼的视觉特性光度学的基本参数及其计算混色技术的原理及分类颜色度量的实现原理CIE标准色度体系的演变过程对CIE 1931RGB/XYZ色度图的理解本课程的知识要点第三章：图像数字化处理图像数字化的过程基本概念：采样、量化、空间分辨率、灰度分辨率等数字图像的属性图像类型、颜色深度等常用位图文件的格式及特点第四章：像素关系与几何变换像素关系的概念和分析像素间距离的定义与计算形态变换的分类及特点双线性插值技术的原理与实现方法本课程的知识要点第五章：空域图像增强技术基本点运算的算法模型和实现方法直方图均衡化的原理、作用和实现步骤典型平滑滤波器的优缺点和实现方法均值、中值、高斯、序统计滤波、边缘保持滤波典型锐化滤波器的优缺点和实现方法梯度法、模板卷积法、掩模匹配法本课程的知识要点第六章：图像变换与频域增强图像变换的概念与数学本质离散傅立叶变换的特点与性质FFT的原理及实现方法DCT与WHT变换核的计算方法频域滤波器的转移函数及特点第七章：彩色图像处理各种颜色空间的应用场合、相互换算伪彩色增强技术的方法色彩变换与彩色图像分析的概念本课程的知识要点第八章：图像恢复图像退化的概念和机理图像的统计表达方法常见的简单噪声模型不同情况下的图像恢复方法图像退化系统模型统计最优恢复算法的原理和实现经验退化函数及恢复滤波器的选择本课程的知识要点第九章：图像编码技术图像编码的概念和意义基本术语：码字、熵、编码效率等四类图像冗余的概念及产生机理典型图像编码技术的原理和实现方法二值编码的概念预测编码的原理和方法变换编码的原理词典编码的方法统计编码的概念、原理和方法Chapter01 绪论1.光电成像技术可以从哪几个方面拓展人的视觉能力请每个方面各举一例。

题目光电图像处理概述教学目的（1）熟悉图像的基本概念；（2）了解图像的发展历史；（3）了解图像处理的研究内容，了解相关的技术；（4）分析当前图像处理的热点与不足，展望未来发展的趋势与动向。

教学思想沿着光学链路成像的思路与图像处理发展的历史，结合图像处理的应用，阐述图像是什么，进而分析图像处理流程中存在什么问题，图像处理能解决什么问题，让学生了解相关概念与熟悉相关方法，思考在现实中的应用。

教学分析(内容、重难点)教学的内容：◆图像的基本概念◆图像的发展历史◆图像处理的研究内容◆图像的应用举例重难点：图像数字化的流程：熟悉光电成像原理，掌握数字图像的实质。

教学方法和策略板书与PPT讲授为主。

针对不同的内容，与视频的介绍定向结合，让学生了解光电图像处理究竟在做些什么，在社会发展的各个层面有些什么具体的应用。

讨论图像处理中存在的问题，针对特例，跟学生互动讨论，展开进一步的分析。

对未来发展的趋势展开联想，并结合产业趋势分析存在的应用方向与知识。

教学安排1、情景引学首先，我请同学们看关于图像处理的一些实例：（1）遥感方面的应用，卫星颤振的图像复原；（2）嫦娥监视相机视频；（3）三个波段的图像融合的视频。

引出什么是图像、视频，引出光学图像信息在信息获取领域占了最大的百分比，指出图像处理大有可为。

2、讲授课程，循序渐进随着PPT，逐次介绍图像的基本概念、历史发展与数字图像的由来，目前的应用；指出目前图像处理存在的问题，在接下去的学习中带着问题去思索，学会理论与实际的因果分析。

3、探究讨论（1）日常生活中，图像处理有些什么应用？大家都碰到了一些什么问题可以使用到图像处理技术？！（2）请大家思考一下，图像处理应用的瓶颈究竟在哪里？如何解决，是否有想法？4、课程的总结（1）图像相关的概念与表述；（2）图像处理的常见内容，未来需要注意的、值得深入的地方；（3）图像处理的应用。

数字图像的盲复原研究1 引言图像复原，是指消除或减轻图像获取过程中所发生的质量下降，也就是退化，使它趋向于复原成退化前的理想图像。

图像复原的难易程度主要取决于对退化过程的先验知识掌握的精确程度。

如果我们对退化的类型、机制和过程都十分清楚，那么就可以根据图像退化的先验知识建立退化模型，采用各种反退化处理方法，如维纳滤波等，对图像进行复原处理，这是比较典型的图像复原方法。

然而，在实际的图像处理时，许多先验知识(包括图像的及成像系统的先验知识)往往并不具备。

一方面，某些情况下，要获得图像的先验知识需要付出很大的代价，甚至有的还是物理不可实现的。

如，在遥感和天文应用中，得出原始图像的统计模型或获得从未被拍摄过的景象的特定信息都是十分困难的;在航空拍摄和天文学中，因为点扩散函数(PSF)的变化难以把握，所以无法获得模糊过程的精确模型;在医学、电视会议等实时图像处理中，PSF的参数很难预知，从而也无法实时地恢复图像。

另外，用于估计退化过程的识别技术还会产生很大的误差，以致于复原出的图像存在人为假象。

由此看来，图像退化是不可避免的，同时又很难用硬件准确测出图像系统的PSF。

基于以上原因，提出了图像盲复原技术这一课题。

图像盲复原是指在图像系统(即退化过程)的信息全部或部分未知的情况下，通过退化图像的特征来估计真实图像和模糊算子的过程。

不管从理论上，还是从实际操作上，都是一个十分困难的问题。

尽管对经典的线性图像复原己进行过深入的研究，但这些方法并不能直接应用于图像的盲复原，而是有待于进一步的探讨。

另外，对图像复原结果的评价也应确定一些准则，这些准则包括最小均方误差(MMSE)准则、加权均方准则、最大墒准则等。

本章通过对己有算法的研究来讲述图像盲复原的基本原理和方法，探讨它的发展趋势和价值。

2、图像的成像模型图像复原的首要任务是建立图像的退化模型，即首先必须了解、分析图像退化的机理，并用数学模型表现出来。

由于图像退化的原因很多，退化机理比较复杂，因此，要提供一个完善的数学模型是非常复杂和困难的。

光电图像处理XXXXXXXXXXXXXXX一、论述光电图像处理的概念、内容及意义。

概念：光电图像处理是指计算机系统通过光学系统和光电图像传感器，对图像采集和对原始图像的加工，将自然界中的模拟图像转换为计算机中的数字图像，进而对图像进行处理和分析，使之能具备更好的视觉效果或能满足某些应用的特定要求。

内容：光电图像处理是一门多学科的综合学科，它会聚了光学、电子学、数学、摄影技术和计算机技术等众多学科方面。

主要内容包括两方面的，一是光电成像技术，它是为弥补人类视觉缺陷和扩展人类自身的视觉功能；二是数字图像处理技术，它为改善图像的视觉效果，使计算机具有与人类一样的视觉功能。

意义：图像处理的目的是改善图像质量，提取有用信息，识别预定目标等，以此极大改变，方便人们的生活。

二．车牌识别技术1.引言近年来，随着全球经济化形式的不断发展人们的物质生活需要日益提高，私人拥有机动车辆的数量呈几何增长态势，车辆的普及成为了目前的必然趋势。

在此情况下仅仅依靠大力发展交通设施已不能解决现在已经存在的交通拥挤，环境污染加剧，交通事故频发等问题。

汽车数量的增加日益成为制约城市发展的重要因素之一，由于城市空间的严格限制，修建新道路所需的巨额资金以及环境的压力，相比于建设更多的道路基础设施，建立完善的道路网络缓解道路交通增长的需求，大力发展智能交通系统，才有可能真正解决日益严重的交通问题。

2.车牌识别技术简介随着模式识别技术的发展，车牌字符识别已成为智能交通系统的重要组成部分它可以从复杂的背景中准确地提取，识别汽车牌照，车辆类型等信息，在交通控制和监视中占有很重要的地位，具有广泛的应用前景。

所以汽车牌照的识别问题已经成为现代交通工程领域中研究的重点和热点问题之一。

由于受环境待识别车辆的车型复杂和车牌位置不固定等的影响，给车牌定位方法的选择带来一定的困难。

车牌本身的污染，缺损也会影响识别率。

一些车辆由于天气或是路况不好使得车牌被灰尘，泥土沾染，另外还有一些车辆行驶时间较长车牌上的字符已经部分缺损了，严重的时候，人眼也很难辨别车牌上的字符，这些情况都会影响系统的识别工作，导致误识别。

光电图像处理实验报告学生姓名：班级：学号：指导教师：实验日期：一、实验名称：图像基本操作二、实验目的：1．掌握MATLAB的操作窗口功能；2．熟练掌握MATLAB的图像处理基本操作，熟练掌握数字图像读取、显示、保存；3．熟练掌握MATLAB各种图像格式文件的互相转换。

三、实验原理：MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。

它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。

它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。

MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB工作环境：桌面包括4个子窗口：命令窗口、工作空间窗口、当前路径窗口、历史命令窗口。

命令窗口是用户在提示符(>>)处键入MATLAB命令和表达式的地方，也是显示那些命令输出的地方。

工作空间窗口显示当前的变量名称和值。

双击可以启动数组编辑器。

当前路径窗口显示当前的工作目录。

工作目录的内容显示在当前目录窗口内。

可通过Set Path改变。

历史命令窗口包含用户已在命令窗口中输入的命令的记录。

如果要重新执行以前的MATLAB命令，可在历史命令窗口中双击该命令即可。

使用MATLAB编辑器创建M文件：MATLAB编辑器既是用于创建M文件的文本编辑器，也是调试器。

M文件用扩展符.m来表示。

可通过在命令输入窗口键入edit命令或在File菜单栏New，Blank M-File实现。

1光电图像处理实验（图像基本操作）光电图像处理实验报告学⽣姓名：班级：学号：指导教师：实验⽇期：⼀、实验名称：图像基本操作⼆、实验⽬的：1．掌握MATLAB的操作窗⼝功能；2．熟练掌握MATLAB的图像处理基本操作，熟练掌握数字图像读取、显⽰、保存；3．熟练掌握MATLAB各种图像格式⽂件的互相转换。

三、实验原理：MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要⾯对科学计算、可视化以及交互式程序设计的⾼科技计算环境。

它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及⾮线性动态系统的建模和仿真等诸多强⼤功能集成在⼀个易于使⽤的视窗环境中，为科学研究、⼯程设计以及必须进⾏有效数值计算的众多科学领域提供了⼀种全⾯的解决⽅案，并在很⼤程度上摆脱了传统⾮交互式程序设计语⾔（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进⽔平。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三⼤数学软件。

它在数学类科技应⽤软件中在数值计算⽅⾯⾸屈⼀指。

MATLAB可以进⾏矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建⽤户界⾯、连接其他编程语⾔的程序等，主要应⽤于⼯程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、⾦融建模设计与分析等领域。

MATLAB⼯作环境：桌⾯包括4个⼦窗⼝：命令窗⼝、⼯作空间窗⼝、当前路径窗⼝、历史命令窗⼝。

命令窗⼝是⽤户在提⽰符(>>)处键⼊MATLAB命令和表达式的地⽅，也是显⽰那些命令输出的地⽅。

⼯作空间窗⼝显⽰当前的变量名称和值。

双击可以启动数组编辑器。

当前路径窗⼝显⽰当前的⼯作⽬录。

⼯作⽬录的内容显⽰在当前⽬录窗⼝内。

可通过Set Path改变。

历史命令窗⼝包含⽤户已在命令窗⼝中输⼊的命令的记录。

如果要重新执⾏以前的MATLAB命令，可在历史命令窗⼝中双击该命令即可。

使⽤MATLAB编辑器创建M⽂件：MATLAB编辑器既是⽤于创建M⽂件的⽂本编辑器，也是调试器。

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。

《光电图像处理》教学大纲（理论课程及实验课程适用）一、课程信息课程名称（中文）：光电图像处理课程名称（英文）：Photoelectric Image Processing课程类别：专业方向课课程性质：必修计划学时：48（其中课内学时：48，课外学时：）计划学分：3先修课程：高等数学线性代数信号与系统 MATLAB仿真与计算选用教材：《图像工程（上册）》章毓晋编著，2012；非自编；“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材开课院部：理学院适用专业：光电信息科学与工程专业课程负责人：郭焱课程网站：二、课程简介（中英文）光电图像处理是光信息科学与技术专业的专业方向课程，其任务是使学生了解和掌握数字图像处理的基本概念、理论及方法，主要讲述计算机系统如何通过光电成像系统将自然界的模拟图像转变为计算机中的数字图像，进而对图像进行处理和分析。

课程将涉及到广泛的图像处理知识，包括光电成像器件、颜色产生的机理与人类视觉效应、计算机图像处理工具、多种图像处理算法、大量的图像处理效果实例。

同时介绍光电图像处理的前沿技术，为从事光信息处理、图像分析与识别、光电探测与成像跟踪系统设计与研究，打下坚实的基础。

Photoelectric image processing is the direction professional course for the optical information science and technology specialty elective courses, the task of the course is to enable students to understand and master the digital image processing of the basic concept, theory and method, mainly about the computer system through photoelectric imaging system will change the nature of the simulated images for computer digital image, and the image processing and analysis. The course will involve a wide range of image processing knowledge, including photoelectric imaging device, color mechanisms, and human visual effect, computer image processing tools, a variety of image processing algorithms, a large number of image processing results. And the advanced technology of photoelectric image processing is introduced, which lays a solid foundation for the design and research of optical information processing, image analysis and recognition, photoelectric detection and imaging tracking system.三、课程教学要求序号专业毕业要求课程教学要求关联程度1 工程知识能够将专业知识用于解决图像信息处理及成像系统设计方面的工程问题H2 问题分析3 设计/开发解决方案利用所学技术方法设计具体图像处理分析方案H4 研究能够采用图像处理方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。