图像处理和分析教程章毓晋

图像处理和分析教程图像处理和分析是计算机视觉领域中非常重要的一个研究方向。

图像处理是指对图像进行各种操作和转换，从而改变图像的外观和特征。

图像分析则是指对图像进行各种算法和技术的分析，以提取出图像中携带的有用信息。

图像处理和分析在各个领域中有非常广泛的应用。

在医学领域中，图像处理和分析可以用于医学图像的诊断和分析。

比如，利用图像处理技术可以检测出医学图像中的病变和异常区域，帮助医生做出更准确的诊断。

在工业领域中，图像处理和分析可以用于生产线上的检测和质量控制。

比如，利用图像处理技术可以检测出产品表面的缺陷和瑕疵，提高产品的质量和可靠性。

图像处理和分析的基本流程包括图像获取、图像预处理、图像特征提取和图像分类。

首先是图像获取，即通过摄像机或者其他设备获取到需要处理和分析的图像。

然后是图像预处理，即对图像进行一系列的处理和滤波操作，以去除图像中的噪声和干扰。

接下来是图像特征提取，即针对特定的应用，提取图像中携带的有用信息。

最后是图像分类，即根据提取到的特征，将图像划分到不同的类别中。

在图像处理和分析中，常用的技术和算法包括图像滤波、边缘检测、图像分割、特征提取和分类器设计等。

图像滤波是对图像进行空间域或频域的滤波操作，以去除图像中的噪声和干扰。

边缘检测是对图像中的边缘进行检测和提取，以辅助图像的分割和特征提取。

图像分割是将图像划分为不同的区域或对象，以便进行后续的处理和分析。

特征提取是从图像中提取出具有辨识度的特征，以便进行图像的分类和识别。

分类器设计是设计和训练一个能够将不同类别的图像正确分类的分类器。

图像处理和分析的技术和算法在计算机视觉领域中得到了广泛的应用。

随着深度学习的兴起，深度卷积神经网络等技术也被广泛应用于图像处理和分析中。

这些技术和算法在图像分类、目标检测、图像生成等方面取得了非常好的效果。

总之，图像处理和分析是计算机视觉领域中非常重要的一个研究方向，有着广泛的应用前景。

通过对图像进行各种操作和转换，可以改变图像的外观和特征。

面向应用型人才培养--开展信号与信息处理课程群改革与实践《数字图像处理》课程简介中文课程名称数字图像处理C课程编号00005596英文课程名称Digital Image Processing开课系所号25学时40学分 2.5课内总学时32实验总学时0上机总学时8开课学期6课程属性专业选修基本面向应用物理学专业光信息科学与技术专业先修课程信号与系统、数字信号处理、线性代数课程负责人张丽课程团队邓霄、赵彤教材姚敏《数字图像处理》（第二版）．机械工业出版社．2012参考书Rafael C.Gonzalez,Richard E.Woods著，阮秋琦、阮宇智等译.《数字图像处理数字图像处理》（第二版）.北京：电子工业出版社.2005；章毓晋《图象工程（上册）》—图像分析和处理图像分析和处理.北京：清华大学出版社.1999。

主要内容（300字内）一、课程目的：数字图像处理是应用物理专业、光信息科学与技术、自动化专业、计算机科学与技术等电子与信息类本科专业的选修课程。

本课程通过学生系统掌握数字图像处理的基本概念、原理和实现方法，学习图像分析的基本理论、典型方法和实用技术，具备解决智能化检测与控制中应用问题的初步能力，并能应用这些基本方法开发数字图像处理系统，为学习图像处理新方法奠定理论基础，为在工程实践、计算机视觉、模式识别等领域从事研究与开发打下扎实的基础。

二、章节简介：1、绪论2、图像获取3、图像变换4、图像增强5、图像复原6、彩色图像处理三、教学重点：1、图像变换；2、图像增强；3、图像复原。

四、教学难点：1、图像增强的频域与空域处理方法；2、图像复原方法。

备注撰稿人：课程群教学团队。

数字图像处理知识结构整理众所周知数字图像处理经典的教材有：（美），（美）　著，　等译出版社出版社:出版时间:2011年06⽉数字图像处理（第三版）作者数字图像处理（第三版）作者:（美），（美）　著，　等译图像处理/章毓晋著清华⼤学出版社分为：图像⼯程（上册）——图像处理图像⼯程（中册）——图像分析（第3版）图像⼯程（下册）——图像理解（第3版）《数字图像处理与机器视觉——Visual C++与Matlab实现(第2版)》【我个⼈在⽤，主要有详细代码】学习⼀定知识后，我们要开始整理知识结构，这样才可以把握图像处理的⼀些⽅法。

以的⽬录为例：第1章绪论　前⾔　1.1 什么是数字图像处理　1.2 数字图像处理的起源　1.3 使⽤数字图像处理的领域实例　1.4 数字图像处理的基本步骤　1.5 图像处理系统的组成　⼩结　参考⽂献第2章数字图像基础　引⾔　2.1 视觉感知要素　2.2 光和电磁波谱　2.3 图像感知和获取　2.4 图像取样和量化　2.5 像素间的⼀些基本关系　2.6 数字图像处理中所⽤数学⼯具的介绍　⼩结　参考⽂献　习题第3章灰度变换与空间滤波　引⾔　3.1 背景知识　3.2 ⼀些基本的灰度变换函数　3.3 直⽅图处理　3.4 空间滤波基础　3.5 平滑空间滤波器　3.6 锐化空间滤波器　3.7 混合空间增强法　3.8 使⽤模糊技术进⾏灰度变换和　空间滤波　⼩结　参考⽂献　习题第4章频率域滤波　引⾔　4.1 背景知识　4.2 基本概念　4.3 取样和取样函数的傅⾥叶变换　4.4 单变量的离散傅⾥叶变换(dft)　4.5 两个变量的函数的扩展第5章图像复原与重建　前⾔　5.1 图像退化/复原处理的⼀个模型　5.2 噪声模型　5.3 只存在噪声的复原——空间滤波　5.4 使⽤频率域滤波消除周期噪声　5.5 线性、位置不变的退化　5.6 估计退化函数　5.7 逆滤波　5.8 最⼩均⽅误差(维纳)滤波　5.9 约束最⼩⼆乘滤波　5.10 ⼏何均值滤波　5.11 由投影重建图像　⼩结　参考⽂献　习题第6章彩⾊图像处理　引⾔　6.1 彩⾊基础　6.2 彩⾊模型　6.3 伪彩⾊图像处理　6.4 全彩⾊图像处理基础　6.5 彩⾊变换　6.6 平滑和锐化　6.7 基于彩⾊的图像分割　6.8 彩⾊图像中的噪声　6.9 彩⾊图像压缩　⼩结　参考⽂献　习题第7章⼩波和多分辨率处理　引⾔　7.1 背景　7.2 多分辨率展开　7.3 ⼀维⼩波变换　7.4 快速⼩波变换　7.5 ⼆维⼩波变换　7.6 ⼩波包　⼩结　参考⽂献　习题第8章图像压缩　引⾔　8.1 基础知识　8.2 ⼀些基本的压缩⽅法　8.3 数字图像⽔印处理　⼩结　参考⽂献　习题第9章形态学图像处理　引⾔　9.1 预备知识　9.2 腐蚀和膨胀　9.3 开操作与闭操作　9.4 击中或击不中变换　9.5 ⼀些基本的形态学算法　9.6 灰度级形态学　⼩结　参考⽂献　习题第10章图像分割　引⾔　10.1 基础知识　10.2 点、线和边缘检测　10.3 阈值处理　10.4 基于区域的分割　10.5 使⽤形态学分⽔岭的分割　10.6 分割中运动的应⽤　⼩结　参考⽂献　习题第11章表⽰和描述　引⾔　11.1 表⽰　11.2 边界描绘⼦　11.3 区域描绘⼦　11.4 使⽤主分量进⾏描述　11.5 关系描绘⼦　⼩结　参考⽂献　习题第12章⽬标识别　引⾔　12.1 模式和模式类　12.2 基于决策理论⽅法的识别　12.3 结构⽅法　⼩结　参考⽂献　习题附录a 图像压缩编码表附录b 参考书⽬索引图像⼯程⽬录：《图像⼯程(第3版)(精装)》为《图像⼯程》(第3版)的上、中、下册合订本，全⾯介绍图像⼯程的第⼀层次——图象处理，图像⼯程的第⼆层次——图像分析，图像⼯程的第三层次——图像理解的基本概念、基本原理、典型⽅法、实⽤技术以及国际上有关研究的新成果。

《数字图像处理》教学大纲电子信息工程专业（本科）课程编号：（）课程名称：数字图像处理参考学时：42 其中实验或上机学时：10说明部分1．课程的地位、性质和任务数字图像处理是一门迅速发展的新兴学科，发展的历史并不长。

由于图像是视觉的基础，而视觉又是人类重要的感知手段，故数字图像成为心理学、生理学、计算机科学等诸多方面学者研究视觉感知的有效工具。

随着计算机的发展，以及应用领域的不断加深和扩展，数字图像处理技术已取得长足的进展，出现了许多有关的新理论、新方法、新算法、新手段和新设备，并在军事公安、航空、航天、遥感、医学、通信、自控、天气预报以及教育、娱乐、管理等方面得到广泛的应用。

所以，数字图像处理是一门实用的学科，已成为电子信息、计算机科学及其相关专业的一个热门研究课题，相应《图像处理技术》也是一门重要的课程，是一门多学科交叉、理论性和实践性都很强的综合性课程。

本课程是电子信息工程专业的专业课。

本课程着重研究数字图像处理的方法，训练学生运用所学基础知识解决实际问题的能力，同时要求拓宽专业知识面。

2．课程教学的目的及意义数字图像处理是研究数字图像处理的基本理论、方法及其在智能化检测中应用的学科，本课程侧重于机器视觉中的预处理技术——数字图像基本处理，并对图像分析的基本理论和实际应用进行系统介绍。

目的是使学生系统掌握数字图像处理的基本概念、基本原理和实现方法和实用技术，了解数字图像处理基本应用和当前国内外的发展方向。

要求学生通过该课程学习，具备解决智能化检测与控制中应用问题的初步能力，为在计算机视觉、模式识别等领域从事研究与开发打下扎实的理论基础。

3．教学内容及教学要求教学内容：数字图像处理是计算机和电子学科的重要组成部分，是模式识别和人工智能理论的的中心研究内容。

主要教学内容包括：（1）数字图像处理的基本概念，包括数字图像格式，数字图像显示，灰度直方图，点运算，代数运算和几何运算等概念。

（2）介绍二维富氏变换离散余弦变换，离散图像变换和小波变换的基本原理与方法。

数字图像处理参考教材（Digital Image Processing ，Computer Image Processing）I.通用教材I.1 容观澳，计算机图像处理， 清华大学版，2000， Pages 351清华较早教材，基本概念和方法详细，知识系统。

特点： 1） 着重本领域的基本概念、基本方法和系统知识。

2） 理论结合实验，避开过多数学推导，3） 重点算法，免编程。

内容：1） 有关图像的数学、视觉、光学以及二维变换的基本理论2） 图像改善：重点图像增强，图像复原，图像重建3） 图像的上网、传输、压缩；4） 图像的理解、分割、描述5） 图像的硬件系统设计。

I.2 李介谷等，数字图像处理，上海交大版，1988， Pages 278图像处理的一些模型和算法，主要内容；数字图像的特征、品质及视觉；图像的增强处理；图像复原；图像重建；图像分析和理解；图像信息的编码和压缩。

特点：基本理论和技术介绍详细、全面。

I.3 阮秋琦，数字图像处理学，电子工业版，2001， Pages 562北方交大教材，主要内容：图像处理中的正交变换；图像增强和图像编码；图像复原和图像重建；图像分析和模式识别。

偏重于基本理论和方法，强调“编码”，有较多习题，附一套实验演示软件。

I.4 黄贤武等，数字图像处理与压缩编码技术，电子科大版，2000，Pages 538主要加重了图像数据压缩技术的份量-这是多媒体处理技术的关键技术之一。

对图形模式识别技术、无损压缩编码技术、预测编码、图像的变换编码、神经网络压缩编码技术、分形图像压缩编码等都有相当有深度的介绍。

是苏州大学的教材。

I.5 章毓晋，图像工程（上、下册），清华版，1999， Pages 563上册是图像处理和分析（本科），下册是图像理解与计算机视觉（研究生）。

上册介绍图像处理和分析的基本原理、典型方法和使用技术。

第一部分：图像基础，描述了图像工程的定义（一种系统研究各种图像理论、技术及其应用的交叉学科），图像技术的整体概况，数字图像的采集、表达和象素的关系；图像的各种变换技术；第二部分：图像处理：图像增强、图像复原、由投影重建图像；图像压缩编码；第三部分：图像分析的基本原理和技术：图像分割、目标表达和描述、特征测量、形态学方法等。