1、會計(jì)學(xué)1數(shù)字圖像處理簡單理解例題解析考點(diǎn)清數(shù)字圖像處理簡單理解例題解析考點(diǎn)清晰晰第1頁/共49頁第2頁/共49頁第第2 2章章 DIPDIP的基本概念的基本概念第3頁/共49頁采樣行采樣列像素行間隔采樣間隔第4頁/共49頁 經(jīng)采樣圖像被分割成空間上離散的像素，但其經(jīng)采樣圖像被分割成空間上離散的像素，但其灰度是連續(xù)的，還不能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理?；叶仁沁B續(xù)的，還不能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。 將像素將像素灰度轉(zhuǎn)換成離散的整數(shù)值的過程叫灰度轉(zhuǎn)換成離散的整數(shù)值的過程叫量化量化。 表示表示像素明暗程度的整數(shù)稱為像素的灰度像素明暗程度的整數(shù)稱為像素的灰度級或灰度值或灰度級或灰度值或灰度 。 一幅數(shù)字圖像中不一幅數(shù)字

2、圖像中不同灰度級的個(gè)數(shù)同灰度級的個(gè)數(shù)稱為稱為灰灰度級數(shù)度級數(shù)，用用G G表示。表示。第5頁/共49頁 一般來說，一般來說， ，g就是表示就是表示存儲圖像像素灰度值所存儲圖像像素灰度值所需的比特位數(shù)。需的比特位數(shù)。 若一幅數(shù)字圖像的量化灰度級數(shù)若一幅數(shù)字圖像的量化灰度級數(shù)G=256=28級，灰度取級，灰度取值范圍一般是值范圍一般是0255的整數(shù)，由于用的整數(shù)，由于用8bit就能表示灰度圖像就能表示灰度圖像像素的灰度值，因此常稱像素的灰度值，因此常稱8 bit 量化量化gG2第6頁/共49頁nnvii第7頁/共49頁01321321057625671606351226753650322724162

3、25627601232121231231221v0=5/64v1=12/64v2=18/64v3=8/64v4=1/64v5=5/64v6=8/64v7= =5/64ivi2 2、計(jì)算、計(jì)算 該圖像像元總數(shù)為該圖像像元總數(shù)為8 8* *8=64, 8=64, i=0,7=0,7第8頁/共49頁不同的圖像具有相同直方圖不同的圖像具有相同直方圖第9頁/共49頁第10頁/共49頁第四章第四章 圖像增強(qiáng)圖像增強(qiáng)第11頁/共49頁二、灰度變換二、灰度變換理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)當(dāng)觀察直方圖形態(tài)時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)觀察直方圖形態(tài)時(shí)，發(fā)現(xiàn)直方圖的峰值偏直方圖的峰值偏向亮度坐標(biāo)軸左側(cè)，則說明圖像偏暗向亮度坐標(biāo)軸左側(cè)，則說明圖像

4、偏暗; ;峰值偏向坐標(biāo)軸右側(cè)，則說明圖像偏亮峰值偏向坐標(biāo)軸右側(cè)，則說明圖像偏亮; ;峰值提升過陡、過窄，說明圖像的高密度值峰值提升過陡、過窄，說明圖像的高密度值過于集中過于集中。以上情況均是圖像對比度較小，圖像質(zhì)量較以上情況均是圖像對比度較小，圖像質(zhì)量較差的反映。差的反映。第12頁/共49頁 從直方圖形態(tài)判斷圖像質(zhì)量從直方圖形態(tài)判斷圖像質(zhì)量第13頁/共49頁1.1.直方圖均衡化直方圖均衡化 直方圖均衡化直方圖均衡化是是將原圖像通過某種變換，得到一將原圖像通過某種變換，得到一幅灰度直方圖為均勻分布幅灰度直方圖為均勻分布的新圖像的方法。的新圖像的方法。 直方圖均衡化直方圖均衡化 直方圖均衡化方法的

5、基本思想直方圖均衡化方法的基本思想是對在圖像中像素個(gè)是對在圖像中像素個(gè)數(shù)多的灰度級進(jìn)行展寬，而對像素個(gè)數(shù)少的灰度級進(jìn)行縮數(shù)多的灰度級進(jìn)行展寬，而對像素個(gè)數(shù)少的灰度級進(jìn)行縮減。減。從而達(dá)到清晰圖像的目的。從而達(dá)到清晰圖像的目的。三、直方圖修整法三、直方圖修整法第14頁/共49頁灰度級灰度級rk01/72/73/74/75/76/71像素?cái)?shù)像素?cái)?shù)nk 790102385065632924512281概率概率Pk(rk) 0.190.250.210.160.080.060.030.02第15頁/共49頁44.025.019.0)()()()(101011rPrPrPrTsrrjjr19. 0)()(

6、0000jjrrPrTskjjkjjrkkNnrPrTs00)()(由下面公式可以得到由下面公式可以得到s2.s7第16頁/共49頁原灰度級原灰度級變換函數(shù)值變換函數(shù)值原灰度級分原灰度級分布布原來像原來像素?cái)?shù)素?cái)?shù)新灰度新灰度級級新灰度級分布新灰度級分布原灰度原灰度分布分布r0=00790 0.19r1=1/71/7=0.1410230.25r2=2/72/7=0.29850 0.21r3=3/73/7=0.436560.16r4=4/74/7=0.57329 0.08r5=5/75/7=0.712450.06r6=6/76/7=0.861220.03r7=11.00810.02s0(790)s

7、1(1023)s2(850)s3(985)s4(448)s0=T(r0s1=T(r1s2=T(r2s3=T(r3s4=T(r4s5=T(r5s6=T(r6s7=T(r7s0=T(r0s1=T(r1s2=T(r2s3=T(r3s4=T(r4s5=T(r5s6=T(r6s7=T(r7第17頁/共49頁 圖像直方圖均衡化圖像直方圖均衡化0 rkPk(rk) (a)原直方圖原直方圖(b)均衡后的直方圖均衡后的直方圖Ps(sk) 0 sk第18頁/共49頁定義：定義： 對一個(gè)滑動(dòng)窗口內(nèi)的諸像素灰度值排序，用中值代對一個(gè)滑動(dòng)窗口內(nèi)的諸像素灰度值排序，用中值代替窗口中心像素的原來灰度值替窗口中心像素的原來灰

8、度值，因此它是一種，因此它是一種非線性非線性的的圖像平滑法。圖像平滑法。第19頁/共49頁數(shù)值排序數(shù)值排序m-2m-1mm+1m+2610258mm+1m-2m+2m-1610258266中值濾波中值濾波第20頁/共49頁12143122345768957688567891214312234576895768856789234566678第21頁/共49頁彩色增強(qiáng)技術(shù)彩色增強(qiáng)技術(shù) 彩色增強(qiáng)技術(shù)是利用人眼的視覺特性，將灰彩色增強(qiáng)技術(shù)是利用人眼的視覺特性，將灰度圖像變成彩色圖像或改變彩色圖像已有彩色的度圖像變成彩色圖像或改變彩色圖像已有彩色的分布，改善圖像的可分辨性。分布，改善圖像的可分辨性。彩色

9、增強(qiáng)方法可分彩色增強(qiáng)方法可分為為偽彩色增強(qiáng)和假彩色增強(qiáng)偽彩色增強(qiáng)和假彩色增強(qiáng)兩類。兩類。第22頁/共49頁偽彩色增強(qiáng)偽彩色增強(qiáng) 偽彩色增強(qiáng)是把黑白圖像的各個(gè)不同灰度級按照線性偽彩色增強(qiáng)是把黑白圖像的各個(gè)不同灰度級按照線性或非線性的映射函數(shù)變換成不同的彩色，得到一幅彩色圖或非線性的映射函數(shù)變換成不同的彩色，得到一幅彩色圖像的技術(shù)像的技術(shù)。 使原圖像細(xì)節(jié)更易辨認(rèn)，目標(biāo)更容易識別。使原圖像細(xì)節(jié)更易辨認(rèn)，目標(biāo)更容易識別。 第23頁/共49頁假彩色增強(qiáng)假彩色增強(qiáng) 假彩色增強(qiáng)是對一幅自然彩色圖像或同一景物的多假彩色增強(qiáng)是對一幅自然彩色圖像或同一景物的多光譜圖像，通過映射函數(shù)變換成新的三基色分量，彩色光譜圖

10、像，通過映射函數(shù)變換成新的三基色分量，彩色合成使感興趣目標(biāo)呈現(xiàn)出與原圖像中不同的、奇異的彩合成使感興趣目標(biāo)呈現(xiàn)出與原圖像中不同的、奇異的彩色。色。 假彩色增強(qiáng)目的：假彩色增強(qiáng)目的： 一是使感興趣的目標(biāo)呈現(xiàn)奇異的彩色或置于奇特的一是使感興趣的目標(biāo)呈現(xiàn)奇異的彩色或置于奇特的彩色環(huán)境中，從而更引人注目；彩色環(huán)境中，從而更引人注目； 一是使景物呈現(xiàn)出與人眼色覺相匹配的顏色，以提一是使景物呈現(xiàn)出與人眼色覺相匹配的顏色，以提高對目標(biāo)的分辨力。高對目標(biāo)的分辨力。 第24頁/共49頁 圖像復(fù)原：圖像復(fù)原： 要盡可能恢復(fù)退化圖像的本來面目，它是沿圖像退化的要盡可能恢復(fù)退化圖像的本來面目，它是沿圖像退化的逆過程進(jìn)

11、行處理。逆過程進(jìn)行處理。第五章第五章 圖像復(fù)原與重建圖像復(fù)原與重建圖像復(fù)原過程如下：圖像復(fù)原過程如下：找退化原因找退化原因建立退化模型建立退化模型反向推演反向推演恢復(fù)圖像恢復(fù)圖像圖像重建三種模型為透射模型、發(fā)射模型、反射模型圖像重建三種模型為透射模型、發(fā)射模型、反射模型 第25頁/共49頁 圖像復(fù)原和圖像增強(qiáng)的區(qū)別：圖像復(fù)原和圖像增強(qiáng)的區(qū)別： 圖像增強(qiáng)是試圖采用各種技術(shù)來增強(qiáng)圖像的視覺效果圖像增強(qiáng)是試圖采用各種技術(shù)來增強(qiáng)圖像的視覺效果。 而圖像復(fù)原就完全不同，需而圖像復(fù)原就完全不同，需知道圖像退化知道圖像退化的機(jī)制和過程的機(jī)制和過程等等先驗(yàn)知識先驗(yàn)知識，據(jù)此，據(jù)此找出找出一種相應(yīng)的一種相應(yīng)的逆

12、處理方法逆處理方法，從而得到復(fù)，從而得到復(fù)原的圖像。原的圖像。 如果圖像已退化，應(yīng)如果圖像已退化，應(yīng)先作復(fù)原處理，再作增強(qiáng)處理先作復(fù)原處理，再作增強(qiáng)處理。 二者的目的都是為了改善圖像的質(zhì)量二者的目的都是為了改善圖像的質(zhì)量。 第26頁/共49頁 從信息論觀點(diǎn)看，描述圖像信源的數(shù)據(jù)由從信息論觀點(diǎn)看，描述圖像信源的數(shù)據(jù)由有用數(shù)據(jù)有用數(shù)據(jù)和冗余數(shù)據(jù)和冗余數(shù)據(jù)兩部分組成。兩部分組成。數(shù)據(jù)冗余的概念數(shù)據(jù)冗余的概念數(shù)據(jù)是信息的載體數(shù)據(jù)是信息的載體同量的數(shù)據(jù)可表達(dá)不同量的信息同量的數(shù)據(jù)可表達(dá)不同量的信息同量的信息可用不同量的數(shù)據(jù)表達(dá)同量的信息可用不同量的數(shù)據(jù)表達(dá)冗余冗余數(shù)據(jù)表達(dá)了無用的信息數(shù)據(jù)表達(dá)了無用的信息

13、數(shù)據(jù)表達(dá)了已表達(dá)的信息數(shù)據(jù)表達(dá)了已表達(dá)的信息第六章第六章 圖像編碼與壓縮圖像編碼與壓縮第27頁/共49頁第28頁/共49頁圖像保真度準(zhǔn)則圖像保真度準(zhǔn)則 圖像保真度圖像保真度信息無損型信息無損型/信息損失型信息損失型描述解碼圖像相對于原始圖像的偏離程度描述解碼圖像相對于原始圖像的偏離程度對信息損失的測度對信息損失的測度主觀保真度準(zhǔn)則主觀保真度準(zhǔn)則主觀測量圖像的質(zhì)量，因人而異，應(yīng)用不方便主觀測量圖像的質(zhì)量，因人而異，應(yīng)用不方便客觀保真度準(zhǔn)則客觀保真度準(zhǔn)則用編碼輸入圖與解碼輸出圖的某個(gè)確定函數(shù)表示用編碼輸入圖與解碼輸出圖的某個(gè)確定函數(shù)表示損失的信息量，損失的信息量，便于計(jì)算或測量便于計(jì)算或測量第29

14、頁/共49頁霍夫曼編碼霍夫曼編碼 編碼方法是：編碼方法是：把輸入符號按出現(xiàn)的概率從大到小排列起來把輸入符號按出現(xiàn)的概率從大到小排列起來, ,接著把概接著把概率率 最小的兩個(gè)符號的概率求和最小的兩個(gè)符號的概率求和; ;把它（概率之和）同其余符號概率由大到小排序把它（概率之和）同其余符號概率由大到小排序, ,然后然后把兩個(gè)最小概率求和把兩個(gè)最小概率求和; ;重復(fù)重復(fù), ,直到最后只剩下兩個(gè)概率為止。直到最后只剩下兩個(gè)概率為止。 在上述工作完畢之后，從最后兩個(gè)概率開始逐步向在上述工作完畢之后，從最后兩個(gè)概率開始逐步向前進(jìn)行編碼。對于前進(jìn)行編碼。對于概率大的消息賦予概率大的消息賦予0 0，小的賦予，小

15、的賦予1 1。第30頁/共49頁0.40.30.10.10.060.040.40.30.10.10.10.40.30.10.20.40.30.30.40.61234a12a5a3a6a4a初始信源信源的消減步驟符號概率第31頁/共49頁0.40.30.10.10.060.040.40.30.10.10.10.40.30.10.20.40.30.30.40.61234a12a5a3a6a4a初始信源對消減信源的賦值符號 概率10001101000101100010011100010110001101000101001011碼字第32頁/共49頁 圖像分割就是將一幅圖像中的目標(biāo)物分離出來。圖像分割

16、就是將一幅圖像中的目標(biāo)物分離出來。 由邊緣形成線特征包括由邊緣形成線特征包括可構(gòu)成線特征的邊緣提取、將邊可構(gòu)成線特征的邊緣提取、將邊緣連成線緣連成線兩大過程。兩大過程。 第第7 7章章 圖像分割圖像分割第33頁/共49頁區(qū)域增長區(qū)域增長第34頁/共49頁2022-4-2736(a)(b)4-鄰域和鄰域和8-鄰域鄰域第第8 8章章 二值圖像處理與形狀分析二值圖像處理與形狀分析 第35頁/共49頁2022-4-2737第36頁/共49頁2022-4-27381)()()()()(210)4(SkkkkkcxfxfxfxfxN)()()()()(210)8(1kkkkSkcxfxfxfxfxN191

17、),(1)(,7 , 5 , 3 , 1xxxfxfSii第37頁/共49頁SkkkkkcpBpBpBpBpN)()()()()(21)8(SkkkkkcpBpBpBpBpN)()()()()(21)4(計(jì)算像素計(jì)算像素p p的的4-/8-4-/8-鄰接的連接數(shù)公式分別為鄰接的連接數(shù)公式分別為 pp0p1p2p3p4p5p6p7800,2,4,6( )1( )k+2=8,p =psB pB p 當(dāng)時(shí)第38頁/共49頁2022-4-2740001010100連接數(shù)=211 111 011 0連接數(shù)=1010010000連接數(shù)=1101010100連接數(shù)=3111010101連接數(shù)=31 0 10

18、 1 01 0 1連接數(shù)=4111111111連接數(shù)=0第39頁/共49頁2022-4-2741第40頁/共49頁數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)：（：（Mathematics Morphology） 形成于形成于1964年，法國巴黎礦業(yè)學(xué)院馬瑟榮（年，法國巴黎礦業(yè)學(xué)院馬瑟榮（G. Matheron）和其學(xué)生賽拉（）和其學(xué)生賽拉（J. Serra）從事鐵礦核的定量）從事鐵礦核的定量巖石學(xué)分析，提出了該理論。巖石學(xué)分析，提出了該理論。第41頁/共49頁2022-4-2743第42頁/共49頁2022-4-2744B圖圖1 1 形態(tài)學(xué)基本運(yùn)算形態(tài)學(xué)基本運(yùn)算A第43頁/共49頁2022-4-2745第44頁/共49頁1、膨脹（、膨脹（dilation） 簡單膨脹是簡單膨脹是將與某物體接觸的所有背景合并到該將與