【数字图像处理】第一章总结

最新推荐文章于 2025-04-20 16:45:26 发布

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分类专栏：数字图像处理文章标签：图像处理

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课程简介

参考书籍

《数字图像处理(第三版)》，何东健，西安电子科技大学出版社，2015年
《冈萨雷斯数字图像处理(第二版)》，Rafael C.Gonzalez著，阮秋琦译，电子工业出版社，2007年

数字图像

什么是数字图像

图像是三维场景在二维平面上的影像。根据其储存方式和表现形式，可以将图像分为模拟图像和数字图像两大类。

数字化成像设备：数码照相机、智能手机或平板、扫描仪等。

数字图像：以数字格式存储图像数据，便于计算机进行处理，这种图像称为数字图像。

数字图像的表示

一幅数字图像是通过有限个离散点来表示的，其中每个点被称为图像元素（也称像素pixel），这些像素是构成数字图像的最小组成单元。

由像素组成的二维排列可以用矩阵表示，因此，一幅大小的 $M\times N$ 的数字图像可表示为一个大小 $M\times N$ 的矩阵：
$\begin{bmatrix} g_{11} & \cdots & g_{1N} \\ \vdots & \ddots & \vdots \\ g_{M1} & \cdots & g_{MN} \end{bmatrix}$
·G称为图像矩阵。

· $M\times N$ 称为数字图像的空间分辨率。

· $g_{ij}$ 表示像素：

$(i, j)$ 表示像素位置。
$g_{ij}$ 取值表示像素值，表示灰度或亮度大小。

在这里插入图片描述

数字图像处理的研究内容

·利用计算机处理数字图像的过程称为数字图像处理，也称计算机图像处理，它包括了对数字图像进行增强、分割、复原、特征提取、几何变换、压缩编码等一系列的理论、方法和技术。

·数字图像处理的本质特征：对输入图像进行某种操作或变换得到输出图像，即图像到图像的过程。

图像获取与表征

是把模拟图像信号转化为计算机可以接受的数字形式，以及把数字图像显示或表现出来（如打印）。
主要包括图像摄取、光电转换以及数字化等。

图像增强

·作用1：用于改善图像的视感质量（视觉效果）。

·作用2：用于突出图像中的某些重要特征，以便于人眼观察或计算机检测，即增强感兴趣特征的可观察性或可检测性。

在这里插入图在这里插入图片描述
片描述

图像分割

一幅图像中通常包含多个对象，为了识别和理解图像中的不同对象，需要按照一定规则将图像分割成若干个区域，每个区域代表被成像的一个物体（或部分）。

图像分割就是把一幅图像划分成若干区域的过程。

在这里插入图片描述

图像几何变换

可用于改变图像的形状、大小和位置等几何特性。

比如图像的平移、镜像、旋转、比例缩放、错切等。

图像压缩编码

图像压缩的目的是在保证图像质量的前提下减少图像的数据量，以便于图像的存储和传输。

图像编码主要是利用图像信号的统计特性以及人类视觉的生理学和心理学特性，对图像信号进行高效编码，从而压缩图像数据。

图像复原

当造成图像退化（图像品质下降）的原因已知时，通过图像复原技术对图像进行校正，恢复图像的本来面目。

图像复原试图利用退化过程的先验知识对已退化的图像进行恢复，即根据退化的原因，分析引起退化的环境因素，建立相应的数学模型（退化模型），并沿着使图像降质的逆过程恢复图像。因此可以理解为图像降质过程的反向过程。

图像特征提取

图像特征提取属于图像分析的范畴。

图像特征用于描述一幅图像内部最基本的属性或特性。图像特征可以是人的视觉直观感受到的自然特征（如亮度、边缘、纹理和色彩等）,也可以是通过对图像变换和处理、人为定义的某些特征（如矩、直方图等）。

研究如何从图像中提取有用的数据或信息，得到对图像的“非图像”的表示或描述（比如，数值、向量或符号等），这一过程就是特征提取。

数字图像处理的目的

提高图像的视感质量，以达到赏心悦目的目的。
比如，去除图像噪声；改变图像亮度、对比度等；增强图像中的某些成分，抑制某些成分；对图像进行放大、旋转等几何变换等，从而改善图像质量，达到某种视觉效果。
提取图像中所包含的重要特征或特殊信息（如频域特性、灰度特性、边界特性、纹理特性、形状特性等），便于计算机的分析和识别。常用于模式识别、计算机视觉中的预处理。
对图像数据进行编码和压缩，以便于图像的存储和传输。