1-图像的基本概念

1、图像的基本概念图像的基本概念 李坤李坤 天津大学计算机科学与技术学院天津大学计算机科学与技术学院 2016-03-04 1 / 29 2 数字图像处理数字图像处理 课程介绍课程介绍 32学时，其中包括学时，其中包括1-2次上机实验次上机实验 授课教师授课教师 1-8周：李坤周：李坤 9-16周：冯伟周：冯伟 办公地点：办公地点：55B422（李坤）（李坤） 联系电话：联系电话：15822385475（李坤）（李坤） E-mail：（李坤）（李坤） （冯伟）（冯伟） 考核方式：作业考核方式：作业20%，Project 80% 2 / 29 2016-03-04 3 数字图像处理数字图像处理 ProjectProject要求要求 2-3人一组人一组 限定选题限定选题 自由选题自由选题文章复现文章复现: 实现一篇文献列表里实现一篇文献列表里( 包括包括siggraph, siggraph asia, iccv, iccp, cvpr等）的论文。可以尽量找有代码的文献等）的论文。可以尽量找有代码的文献 ，采集或下载一些数据进行实验并试图做一些，采集或下载一些数据进行实验并试图做一些 改进。改

2、进。 3 / 29 2016-03-04 4 数字图像处理数字图像处理 课程介绍课程介绍 教材教材 Rafael C.Gonzales. Digital Image Processing (Third Edition).电子工业出版社，电子工业出版社，2010 年年1 月，月， 阮秋琦阮秋琦, 阮宇智，数字图像处理阮宇智，数字图像处理(第第3 版版)，电子工，电子工 业出版社，业出版社，2011 主要参考资料主要参考资料 冈萨雷斯，数字图像处理冈萨雷斯，数字图像处理(MATLAB 版版)，电子工，电子工 业出版社，业出版社，2005 章毓晋编著，章毓晋编著，图像处理和分析图像处理和分析，清华大学出，清华大学出 版社，版社，1998 4 / 29 2016-03-04 5 数字图像处理数字图像处理 国际相关会议和杂志国际相关会议和杂志 会议：会议： IEEE International Conference on Computer Vision (ICCV) European Conference on Computer Vision (ECCV) IEEE International

3、Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR) ACM Multimedia Conference (MM) 5 / 29 2016-03-04 6 数字图像处理数字图像处理 国际相关会议和杂志国际相关会议和杂志 会议：会议： IEEE International Conference on Image Processing (ICIP) IEEE International Conference on Multimedia and Expo (ICME) International Conference on Pattern Recognition (ICPR) ACM International Conference on Image and Video Retrieval (CIVR) 6 / 29 2016-03-04 7 数字图像处理数字图像处理 国际相关会议和杂志国际相关会议和杂志 期刊：期刊： IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Int

4、elligence (PAMI) IEEE Transactions on Image Processing (IP) IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology (CSVT) International Journal of Computer Vision (IJCV) Pattern Recognition (PR) Image and Vision Computing (IVC) 7 / 29 2016-03-04 8 数字图像处理数字图像处理 前八周课程安排前八周课程安排 图像的基本概念图像的基本概念 彩色图像处理彩色图像处理 图像采集技术图像采集技术摄影摄影 图像变换图像变换 图像频域变换图像频域变换 基于图像的三维建模基于图像的三维建模 3DTV中的场景表示技术中的场景表示技术 另外有另外有1次实验课次实验课 8 / 29 2016-03-04 9 数字图像处理数字图像处理 数字图像处理基础数字图像处理基础 概述概述 概念：图像、数字图像、像素概念：图像、数字图像、像素 数字图像处理的起源数字

5、图像处理的起源 数字图像处理的应用领域数字图像处理的应用领域 图像处理系统的部件图像处理系统的部件 基础知识基础知识 图像的采样和量化图像的采样和量化 数字图像的表示数字图像的表示 数字图像的质量数字图像的质量 像素间的一些基本关系像素间的一些基本关系 9 / 29 2016-03-04 10 数字图像处理数字图像处理 基本概念基本概念 图像：定义为二维函数图像：定义为二维函数f(x,y),其中，其中，x,y是空间坐标，是空间坐标， f(x,y)，是点（，是点（x,y）的幅值）的幅值 数字图像：对图像进行离散化，是图像的数字表示，数字图像：对图像进行离散化，是图像的数字表示， 像素是其最小的单位像素是其最小的单位 像素：数字图像由二维的元素组成，每一个元素具像素：数字图像由二维的元素组成，每一个元素具 有一个特定的位置（有一个特定的位置（x,y）和幅值）和幅值f(x,y),这些元素就这些元素就 称为像素称为像素 10 / 29 2016-03-04 11 数字图像处理数字图像处理 数字图像的分类数字图像的分类 灰度图像灰度图像 对于单色即灰度图像而言，每个像素的亮度用一对于单色即灰度图

6、像而言，每个像素的亮度用一 个数值来表示，通常数值范围在个数值来表示，通常数值范围在0到到255之间，即之间，即 可用一个字节来表示，可用一个字节来表示，0表示黑、表示黑、255表示白，而表示白，而 其它表示灰度。其它表示灰度。 11 / 29 2016-03-04 12 数字图像处理数字图像处理 数字图像的分类数字图像的分类 彩色图像彩色图像 彩色图像可以用红、绿、蓝三元组的二维矩阵来表示。通彩色图像可以用红、绿、蓝三元组的二维矩阵来表示。通 常，三元组的每个数值也是在常，三元组的每个数值也是在0到到255之间，之间，0表示相应的表示相应的 基色在该像素中的最小值，而基色在该像素中的最小值，而255则代表相应的基色在该则代表相应的基色在该 像素中取得最大值，这种情况下每个像素可用三个字节来像素中取得最大值，这种情况下每个像素可用三个字节来 表示。表示。 12 / 29 2016-03-04 13 数字图像处理数字图像处理 数字图像处理的起源数字图像处理的起源 人类分析人类分析 图像在传输过程后的更好复原图像在传输过程后的更好复原 空间应用：图像增强、图像复原空间应用：图像增强、图像复

7、原 医学图像医学图像 作用：通过图像增强、图像复原等技术，增强或作用：通过图像增强、图像复原等技术，增强或 复原模糊或损毁的图像复原模糊或损毁的图像 机器感知机器感知 自动字符识别自动字符识别OCR 人脸识别人脸识别 指纹识别，生物特征识别指纹识别，生物特征识别 13 / 29 2016-03-04 14 数字图像处理数字图像处理 数字图像处理的应用领域数字图像处理的应用领域 传统领域传统领域 医学、空间应用、地理学、生物学、军事医学、空间应用、地理学、生物学、军事 最新领域最新领域 数码相机数码相机(DC)、数码摄像机、数码摄像机(DV) 指纹识别、人脸识别指纹识别、人脸识别 互联网、视频、多媒体等互联网、视频、多媒体等 基于内容的图像检索、视频检索、多媒体检索基于内容的图像检索、视频检索、多媒体检索 水印、游戏、电影特技、虚拟现实、电子商务等水印、游戏、电影特技、虚拟现实、电子商务等 14 / 29 2016-03-04 数字图像处理的应用无处不在 15 数字图像处理数字图像处理 应用实例应用实例 15 / 29 2016-03-04 去噪去噪 16 数字图像处理数字图像处理 应用

8、实例应用实例 16 / 29 2016-03-04 超分辨率超分辨率 17 数字图像处理数字图像处理 应用实例应用实例 17 / 29 2016-03-04 去模糊去模糊 18 数字图像处理数字图像处理 应用实例应用实例 18 / 29 2016-03-04 图像修复图像修复 19 数字图像处理数字图像处理 应用实例应用实例 19 / 29 2016-03-04 人脸检测与跟踪人脸检测与跟踪 20 数字图像处理数字图像处理 应用实例应用实例 20 / 29 2016-03-04 事件识别事件识别 21 数字图像处理数字图像处理 图像处理系统的基本组成结构图像处理系统的基本组成结构 图像数字化设备，包括数码相机、数码摄像机、带图像数字化设备，包括数码相机、数码摄像机、带 照相和照相和/或摄像功能的手机等或摄像功能的手机等 图像处理设备，包括计算机和存储系统图像处理设备，包括计算机和存储系统 图像输出设备，包括打印机，也可以输出到图像输出设备，包括打印机，也可以输出到Internet 上的其它设备上的其它设备 21 / 29 2016-03-04 22 数字图像处理数字图像处理 数字图像处

9、理基础数字图像处理基础 概述概述 概念：图像、数字图像、像素概念：图像、数字图像、像素 数字图像处理的起源数字图像处理的起源 数字图像处理的应用领域数字图像处理的应用领域 图像处理系统的部件图像处理系统的部件 基础知识基础知识 图像的采样和量化图像的采样和量化 数字图像的表示数字图像的表示 数字图像的质量数字图像的质量 像素间的一些基本关系像素间的一些基本关系 22 / 29 2016-03-04 23 数字图像处理数字图像处理 图像的采样和量化图像的采样和量化 大多数传感器的输出是连续电压波形大多数传感器的输出是连续电压波形 为了产生一幅数字图像，需要把连续的感知数为了产生一幅数字图像，需要把连续的感知数 据转化为数字形式据转化为数字形式 这包括两种处理：采样和量化这包括两种处理：采样和量化 采样：图像空间坐标的数字化采样：图像空间坐标的数字化 量化：图像函数值（灰度值）的数字化量化：图像函数值（灰度值）的数字化 23 / 29 2016-03-04 24 数字图像处理数字图像处理 图像采样图像采样 空间坐标空间坐标(x,y)的数字化被称为图像采样的数字化被称为图像采样 确定水平和垂直方向上的像素个数确定水平和垂直方向上的像素个数N、M 24 / 29 2016-03-04 25 数字图像处理数字图像处理 采样方法采样方法 由于图像是二维分布的信息，所以采样是在由于图像是二维分布的信息，所以采样是在 x 轴和轴和y轴两个方向上进行的轴两个方向上进行的 一般情况下，一般情况下， x轴方向与轴方向与y轴方向的采样间隔轴方向的采样间隔 相同：相同：均匀采样均匀采样 采样时的注意点是：采样时的注意点是：采样间隔采样间隔的选取的选取 采样间隔太小，则增大数据量；太大，采样间隔太小，则增大数据量；太大， 则会发生则会发生 信息的混叠，导致细节无法辨认信息的混叠，导致细节无法辨认 25 / 29 2016-03-04 26

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