一、数字图像处理分析概述

数字图像处理分析概述

• 定义： 对一个物体的数字表示——二维矩阵——施加一系列的操作，得到期望的结果

一、历史发展

• 二十世纪二十年代：压缩图像传输
• 五十年代：计算机处理图像
• 六十年代：阿波罗登月，初步形成数字图像处理和分析学科
• 七十年代：医学领域，X射线，CT图像处理
• 八十年代：普及
• 九十年代：多媒体

二、数字图像处理与分析的哲学观点

• 连续与离散
  – 物理图像： 空间与辐射连续的自然物体的表示， I=f(x,y,z,λ,t)
  – 数字图像：物理图像某一时刻二维空间离散采样点的集合 I=f[x, y0]
• 表示与处理
  – 物理图像：可用连续函数进行较好的描述、分析与处理
  – 数字图像：空间与幅度均为离散的数据矩阵，借助连续函数的分析结果与处理方法进行离散处理
• 结果与效应
  – 结果一致：连续处理和离散处理结果一致(微小误差可以忽略不计)
  – 结果显著不一致：采样效应(空间采样、时间采样、灰度采样等等不一致)
• 不同观点
  – 不能完全以连续的观点看待数字图像处理
  – 不能局限于离散数学与逻辑运算

使用离散技术处理连续世界的图像，处理的结果一般也要以连续的形式演绎
数字图像处理不是 处理数字图像， 而是 图像的数字处理

三、数字图像处理过程中的退化

• 图像处理过程中，每一步都可能产生误差
• 使用相机输入图像，会有一个γ矫正的问题，将图像输出到显示器同样也有γ矫正的问题，都会产生图像误差问题。

四、图像处理与通信

• 通信理论研究一维空间的信息，图像理论研究二维空间的信息。 但是可以将通信研究的方法简单地应用发展到图像的处理
• 图像理论
  – 研究空间域和空间频率域(或者变换域)的问题
  – 图像理论认为，图像是由许多频率、振幅不同的X-Y方向的空间频率波叠加形成的。高空间频率波决定图像的细节，低空间频率波决定图像背景和动态范围
• 通信理论
  – 研究时间域和频率域的问题
  – 随时间变化的波形由频率不同、振幅不同的正弦波组合成(比如傅里叶变换)

五、图像处理与图形学

• 关系
  – 图像处理：研究自然图像的处理
  – 图形学：研究怎么用数字计算机生成、处理和显示图像

六、数字图像处理

• 图像处理：图像进->图像出
• 图像分析：图像进->测量结果出
• 图像理解：图像进->高级描述出
• 虚拟景观、智能机器人…