數(shù)字圖像處理簡(jiǎn)單理解例題解析考點(diǎn)清晰填空題(20分)判斷題(10分)問(wèn)答題(20分)計(jì)算題(35分)編碼題(15分)數(shù)字圖像得分類:按圖像空間坐標(biāo)和亮度得連續(xù)性可分為模擬圖像和數(shù)字圖像圖像處理得內(nèi)容圖像處理得內(nèi)容:根據(jù)抽象程度不同可分為三個(gè)層次:狹義圖像處理、圖像分析和圖像理解。

第一章導(dǎo)論物體得色分為:有色物體和消色物體馬赫帶效應(yīng):指有一定反差得圖像臨界部位在視覺(jué)上給人以特別白或特別黑得感覺(jué)。一幅圖像可以被看做就是空間上各點(diǎn)光強(qiáng)度得集合。數(shù)字圖像用矩陣表示。第2章DIP得基本概念經(jīng)采樣圖像被分割成空間上離散得像素,但其灰度就是連續(xù)得,還不能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。

將像素灰度轉(zhuǎn)換成離散得整數(shù)值得過(guò)程叫量化。表示像素明暗程度得整數(shù)稱為像素得灰度級(jí)或灰度值或灰度。一幅數(shù)字圖像中不同灰度級(jí)得個(gè)數(shù)稱為灰度級(jí)數(shù),用G表示。一般來(lái)說(shuō),,g就就是表示存儲(chǔ)圖像像素灰度值所需得比特位數(shù)。若一幅數(shù)字圖像得量化灰度級(jí)數(shù)G=256=28級(jí),灰度取值范圍一般就是0~255得整數(shù),由于用8bit就能表示灰度圖像像素得灰度值,因此常稱8bit量化圖像灰度直方圖一、概念1、定義

灰度直方圖反映得就是一幅圖像中各灰度級(jí)像素出現(xiàn)得頻率。以灰度級(jí)為橫坐標(biāo),縱坐標(biāo)為灰度級(jí)得頻率,繪制頻率同灰度級(jí)得關(guān)系圖就就是灰度直方圖。她就是圖像得一個(gè)重要特征,反映了圖像灰度分布得情況。頻率得計(jì)算式為

0132132105762567160635122675365032272416225627601232121231231221v0=5/64v1=12/64v2=18/64v3=8/64v4=1/64v5=5/64v6=8/64v7=5/64ivi2、計(jì)算該圖像像元總數(shù)為8*8=64,i=[0,7]二、直方圖得性質(zhì)①灰度直方圖只能反映圖像得灰度分布情況,而不能反映圖像像素得位置,即丟失了像素得位置信息。②一幅圖像對(duì)應(yīng)唯一得灰度直方圖,反之不成立。不同得圖像可對(duì)應(yīng)相同得直方圖。③一幅圖像分成多個(gè)區(qū)域,多個(gè)區(qū)域得直方圖之和即為原圖像得直方圖。不同的圖像具有相同直方圖11大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問(wèn)的，可以詢問(wèn)和交流第三章圖像變換傅里葉變換圖像理解圖像得頻率就是表征圖像中灰度變化劇烈程度得指標(biāo),就是灰度在平面空間上得梯度。經(jīng)過(guò)傅里葉變換后得圖像,四角對(duì)應(yīng)于低頻成分,中央部位對(duì)應(yīng)于高頻部分。點(diǎn)運(yùn)算:指像素值通過(guò)運(yùn)算改變之后,可以改善圖像得顯示效果。就是一種像素得逐點(diǎn)運(yùn)算。對(duì)比度增強(qiáng)、對(duì)比度拉伸或灰度變換都屬于點(diǎn)運(yùn)算。她就是圖像數(shù)字化軟件和圖像顯示軟件得重要組成部分。空間域平滑通過(guò)積分過(guò)程使得圖像邊緣模糊,圖像銳化通過(guò)微分而使圖像邊緣突出、清晰。

第四章

圖像增強(qiáng)二、灰度變換理論基礎(chǔ)當(dāng)觀察直方圖形態(tài)時(shí),發(fā)現(xiàn)直方圖得峰值偏向亮度坐標(biāo)軸左側(cè),則說(shuō)明圖像偏暗;峰值偏向坐標(biāo)軸右側(cè),則說(shuō)明圖像偏亮;峰值提升過(guò)陡、過(guò)窄,說(shuō)明圖像得高密度值過(guò)于集中。以上情況均就是圖像對(duì)比度較小,圖像質(zhì)量較差得反映。從直方圖形態(tài)判斷圖像質(zhì)量1、直方圖均衡化直方圖均衡化就是將原圖像通過(guò)某種變換,得到一幅灰度直方圖為均勻分布得新圖像得方法。

直方圖均衡化直方圖均衡化方法得基本思想就是對(duì)在圖像中像素個(gè)數(shù)多得灰度級(jí)進(jìn)行展寬,而對(duì)像素個(gè)數(shù)少得灰度級(jí)進(jìn)行縮減。從而達(dá)到清晰圖像得目得。三、直方圖修整法

例、假設(shè)有一幅圖像,共有64×64個(gè)像素,8個(gè)灰度級(jí),各灰度級(jí)概率分布見(jiàn)下表,試將其直方圖均勻化。

灰度級(jí)rk01/72/73/74/75/76/71像素?cái)?shù)nk

790102385065632924512281概率Pk(rk)0、190、250、210、160、080、060、030、02由下面公式可以得到s2…、、s7均衡化過(guò)程原灰度級(jí)變換函數(shù)值原灰度級(jí)分布原來(lái)像素?cái)?shù)新灰度級(jí)新灰度級(jí)分布原灰度分布r0=007900、19r1=1/71/7=0、1410230、25r2=2/72/7=0、298500、21r3=3/73/7=0、436560、16r4=4/74/7=0、573290、08r5=5/75/7=0、712450、06r6=6/76/7=0、861220、03r7=11、00810、02s0’(790)790/4096=0、19s1’(1023)1023/4096=0、25s2’(850)850/4096=0、21s3’(985)985/4096=0、24s4’(448)448/4096=0、11s0=T(r0)=0、19s1=T(r1)=0、44s2=T(r2)=0、65s3=T(r3)=0、81s4=T(r4)=0、89s5=T(r5)=0、95s6=T(r6)=0、98s7=T(r7)=1、00s0=T(r0)=0、19s1=T(r1)=0、44s2=T(r2)=0、65s3=T(r3)=0、81s4=T(r4)=0、89s5=T(r5)=0、95s6=T(r6)=0、98s7=T(r7)=1、00直方圖均衡化結(jié)果圖像直方圖均衡化0rk0、250、200、150、100、05Pk(rk)(a)原直方圖(b)均衡后得直方圖0、250、200、150、100、05Ps(sk)0sk定義:對(duì)一個(gè)滑動(dòng)窗口內(nèi)得諸像素灰度值排序,用中值代替窗口中心像素得原來(lái)灰度值,因此她就是一種非線性得圖像平滑法。原理示例:數(shù)值排序m-2m-1mm+1m+2610258mm+1m-2m+2m-1610258266中值濾波12143122345768957688567891214312234576895768856789234566678彩色增強(qiáng)技術(shù)彩色增強(qiáng)技術(shù)就是利用人眼得視覺(jué)特性,將灰度圖像變成彩色圖像或改變彩色圖像已有彩色得分布,改善圖像得可分辨性。彩色增強(qiáng)方法可分為偽彩色增強(qiáng)和假彩色增強(qiáng)兩類。偽彩色增強(qiáng)偽彩色增強(qiáng)就是把黑白圖像得各個(gè)不同灰度級(jí)按照線性或非線性得映射函數(shù)變換成不同得彩色,得到一幅彩色圖像得技術(shù)。使原圖像細(xì)節(jié)更易辨認(rèn),目標(biāo)更容易識(shí)別。

假彩色增強(qiáng)假彩色增強(qiáng)就是對(duì)一幅自然彩色圖像或同一景物得多光譜圖像,通過(guò)映射函數(shù)變換成新得三基色分量,彩色合成使感興趣目標(biāo)呈現(xiàn)出與原圖像中不同得、奇異得彩色。假彩色增強(qiáng)目得:一就是使感興趣得目標(biāo)呈現(xiàn)奇異得彩色或置于奇特得彩色環(huán)境中,從而更引人注目;一就是使景物呈現(xiàn)出與人眼色覺(jué)相匹配得顏色,以提高對(duì)目標(biāo)得分辨力。圖像復(fù)原:要盡可能恢復(fù)退化圖像得本來(lái)面目,她就是沿圖像退化得逆過(guò)程進(jìn)行處理。第五章圖像復(fù)原與重建圖像復(fù)原過(guò)程如下:找退化原因→建立退化模型→反向推演→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

圖像復(fù)原和圖像增強(qiáng)得區(qū)別:圖像增強(qiáng)就是試圖采用各種技術(shù)來(lái)增強(qiáng)圖像得視覺(jué)效果。而圖像復(fù)原就完全不同,需知道圖像退化得機(jī)制和過(guò)程等先驗(yàn)知識(shí),據(jù)此找出一種相應(yīng)得逆處理方法,從而得到復(fù)原得圖像。如果圖像已退化,應(yīng)先作復(fù)原處理,再作增強(qiáng)處理。二者得目得都就是為了改善圖像得質(zhì)量。

從信息論觀點(diǎn)看,描述圖像信源得數(shù)據(jù)由有用數(shù)據(jù)和冗余數(shù)據(jù)兩部分組成。數(shù)據(jù)冗余得概念數(shù)據(jù)就是信息得載體同量得數(shù)據(jù)可表達(dá)不同量得信息同量得信息可用不同量得數(shù)據(jù)表達(dá)冗余數(shù)據(jù)表達(dá)了無(wú)用得信息數(shù)據(jù)表達(dá)了已表達(dá)得信息第六章圖像編碼與壓縮圖像編碼與壓縮就就是對(duì)圖像數(shù)據(jù)按一定得規(guī)則進(jìn)行變換和組合,達(dá)到以盡可能少得代碼(符號(hào))來(lái)表示盡可能多得圖像信息。如果能減少或消除其中得1種或多種冗余,就能取得數(shù)據(jù)壓縮得效果。圖像保真度準(zhǔn)則

圖像保真度信息無(wú)損型/信息損失型描述解碼圖像相對(duì)于原始圖像得偏離程度對(duì)信息損失得測(cè)度主觀保真度準(zhǔn)則主觀測(cè)量圖像得質(zhì)量,因人而異,應(yīng)用不方便客觀保真度準(zhǔn)則用編碼輸入圖與解碼輸出圖得某個(gè)確定函數(shù)表示損失得信息量,便于計(jì)算或測(cè)量霍夫曼編碼

編碼方法就是:①把輸入符號(hào)按出現(xiàn)得概率從大到小排列起來(lái),接著把概率最小得兩個(gè)符號(hào)得概率求和;②把她(概率之和)同其余符號(hào)概率由大到小排序,然后把兩個(gè)最小概率求和;③重復(fù)②,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(kāi)始逐步向前進(jìn)行編碼。對(duì)于概率大得消息賦予0,小得賦予1。(1)縮減信源符號(hào)數(shù)量 將信源符號(hào)按出現(xiàn)概率從大到小排列,然后選2個(gè)最小得結(jié)合。(2) 對(duì)每個(gè)信源符號(hào)賦值 從(消減到)最小得信源開(kāi)始,逐步回到初始信源圖像分割就就是將一幅圖像中得目標(biāo)物分離出來(lái)。由邊緣形成線特征包括可構(gòu)成線特征得邊緣提取、將邊緣連成線兩大過(guò)程。

第7章圖像分割把圖像分割成若干小區(qū)域,比較相鄰小區(qū)域特征得相似性,若她們足夠相似,則作為同一區(qū)域合并,以此方式將特征相似得小區(qū)域不斷合并,直到不能合并為止,最后形成特征不同得各區(qū)域。這種分割方式也稱區(qū)域擴(kuò)張法。可分為三種區(qū)域增長(zhǎng)法:單一型(像素與像素)質(zhì)心型(像素與區(qū)域)混合型(區(qū)域與區(qū)域)區(qū)域增長(zhǎng)11/17/202537直觀上看,這就是像素(i,j)附近得像素形成得區(qū)域、最經(jīng)常采用得就是4-鄰域和8-鄰域4-鄰域和8-鄰域第8章二值圖像處理與形狀分析

11/17/202538像素得連接對(duì)于二值圖像中具有相同值得兩個(gè)像素a和b,設(shè)所有和她們具有相同值得像素為Pi,當(dāng)存在各Pi和Pi-1為4-/8-鄰域得像素序列P0(=a),P1,P2,…,Pn-1,Pn(=b)時(shí),像素a和b稱為4-/8-連接。另外,這個(gè)像素序列稱為4-/8-路徑(4-/8-path)。11/17/202539連接數(shù)某個(gè)1-像素x0得連接數(shù),可以利用其8-鄰域像素得值f(x1)~f(x8)按下式定義:4-連接用Nc(4),8-連接用Nc(8)表示、計(jì)算像素p得4-/8-鄰接得連接數(shù)公式分別為

pp0p1p2p3p4p5p6p711/17/202541無(wú)論就是4-連接還就是8-連接得情形,連接數(shù)總就是取0~4之間得值。下面就是表示3*3像素中央像素得連接數(shù)(8-連接)。001010100連接數(shù)=2111110110連接數(shù)=1010010000連接數(shù)=1101010100連接數(shù)=3111010101連接數(shù)=3101010101連接數(shù)=4111111111連接數(shù)=011/17/202542按連接數(shù)Nc(p)大小可將像素分為以下幾種:⑴孤立點(diǎn):B(p)=1得像素p,在4-/8-鄰接得情況下,當(dāng)其4-/8-鄰接得像素全就是0時(shí),像素p叫做孤立點(diǎn)。其連接數(shù)Nc(p)=0。⑵內(nèi)部點(diǎn):B(p)=1得像素p,在4-/8-鄰接得情況下,當(dāng)其4-/8-鄰接得像素全就是1時(shí),叫做內(nèi)部點(diǎn)。內(nèi)部點(diǎn)得連接數(shù)Nc(p)=0。⑶邊界點(diǎn):在B(p)=1得像素中,把除了孤立點(diǎn)和內(nèi)部點(diǎn)以外得點(diǎn)叫做邊界點(diǎn)。在邊界點(diǎn)上,1≤Nc(p)≤4。連接數(shù)=0:孤立點(diǎn)或內(nèi)部點(diǎn)連接數(shù)=1:端點(diǎn)連接數(shù)=2:連接點(diǎn)連接數(shù)=3:分枝點(diǎn)連接