数字图像处理及应用 含 1CD 教学课件 ppt 作者 李朝晖 主编 精品课图像应用(姜志国)1
65页1、数字图像处理技术的应用,北京航空航天大学宇航学院 图象处理中心 姜 志 国 2006年5月,第一节 数字图像处理应用概述,1.1 图像的重要性: 人类离不开图像,计算机图像技术渗透到各个科技领域,百闻不如一见。画面比文字更形象生动,人类70%以上信息来自视觉。 21世纪,信息技术、生命科学、航空航天为重要技术。图像技术在其中起着重要的作用。,1.2 数字图像技术应用: 我国发射的多颗卫星,多数用于对地观测和侦察。 微机普及图像民用、普及、计算机成熟是图像技术普及应用基础。 数字图象处理技术已应用到各个领域,以下举几个例子:,(1)遥感图像应用: 农业普查、森林覆盖计算、水利工程等的客观估计计算、森林火灾监护客观反映火灾情况、面积。,QuickBird示例影像 : 北京颐和园高分辨率卫星影像,拍摄时间为2003年9月。,水体界线的确定 在近红外图像上,水体呈黑色;,(2)导弹末制导: 图象识别技术应用于导弹的精确未制导,使其精确打击目标。如:机场、桥梁等。,(3)生物特征识别: 军事、公安中的人脸、指纹、掌纹识别等。,(4)医学应用: CT、MR1、PET、B超、DSA、血管造影、红外乳
2、腺、显微病理、电子显微镜、远程医疗图像、皮肤图象、X线、刀与刀脑外科等等离不开图像。,全自动细胞DNA定量分析检测系统,(5)工业图像: X线控探伤(轴)、X线检察、三维测量(定位、形状测量)、机器人视觉、商检。,CT图像中缺陷的快速定位方法,模拟CT断层图像,实验结果,实际CT图像,实验结果,(6)民用: 数码相机、照片扫描管理等。,第二节 应用案例及分析 显微图像自动聚焦、融合、三维成像,研究意义: 人类通过不同尺度的成像(从宏观宇宙、遥感,到微观分子)来观察、了解客观物质世界。 客观物质的结构是三维的, 而传统研究显微样本三维结构的方法是通过在显微镜下获取其二维图像进行观察和分析的,难以准确理解样本的三维结构。 因此,研究显微三维成像理论及三维定量分析技术具有很高的实用价值和重要的学术意义,该领域的研究也是显微信息学科的研究热点之一。,应用领域: 通过对显微镜的自动操纵、图像融合和显微三维成像,可应用于医学的远程诊断、空间科学实验(生物、材料等)、及微观观察测量实验等。,2.1 显微图像自动聚焦算法 2.2 多层聚焦融合算法 2.3 基于聚焦深度的三维成像系统,远程的病理会诊、显
3、微智能仪器,需要全自动控制显微镜系统。 自动控制显微镜的关键技术:显微图像的自动聚焦分析。,全自动显微镜示例,自动聚焦问题的提出:,透镜成像模型图:,评价函数最大值的位置即为聚焦位置; 不存在可能导致聚焦错误的局部极大值; 具有较强的抗噪能力; 聚焦曲线尖峰性好,聚焦速度比较快。,聚焦评价函数指标:,难点问题:有效的聚焦评价函数的确定。,基于改进Laplacian算子的自动聚焦方案:,空域:聚焦图像比离焦图像有较锐化的边缘。 频域:聚焦图像比离焦图像包含更多的高频分量。 使用象元间的可变步长step来计算二阶差分。即:,聚焦实验:,对比: 灰度方差算子、灰度差分绝对值之和(SMD)算子 、Roberts梯度算子 、基于Sobel梯度算子的Tenengrad函数 、能量谱方法 、改进拉普拉斯算子等。,(c) 聚焦评价函数曲线,(a) 离焦图像,(b) 聚焦图像,实验一:包含40幅图像的一个序列得到的聚焦评价函数曲线。,(c) 聚焦评价函数曲线,实验二:对实验一中40幅图像的序列加入20%的高斯噪声。,(a) 离焦图像,(b) 聚焦图像,自动聚焦应用实例: 为配合全自动显微镜系统的需求,研
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