数字图像概论与基础

One picture is worth more than thousand words
人类获取的信息80%是通过视觉方式获取的,而人类能看见的波段仅为可见光,而机器几乎能对所有波段成像。



图像处理源于:
1.改善图像以便于人类更好理解

  • 图像复原
  • 图像增强
  • 医学图像
  • 空间图像
  1. 处理图像以便于存储传输和机器感知
  • 图像压缩
  • 图像识别
  • 图像理解
数字图像处理基础

图像处理基础内容:

  • 图像获取:通常包含尺度归一化等预处理
  • 图像增强:丢失信息重现或强化感兴趣信息,It looks better
  • 图像重建:客观的目标,通常基于数学模型,包括后面介绍的三维重建
  • 彩色图像处理:Web上需求,基于颜色的检索等
  • 小波变换:图像表示、图像压缩
  • 图像压缩:减小存储空间、降低传输压力
  • 形态学处理:形状描述、简单区域分割等
  • 图像分割:图像分割成部件或目标,通常是识别和理解的基础
  • 图像表示:便于图像处理或识别或理解等
  • 图像识别和理解:包括后面介绍的视频内容识别和理解

图像的概念:

  • 图像:f(x,y),x,y是空间坐标,f(x,y)是对应位置的幅值


  • 灰度图像:每个位置是一个在某个范围内的灰度值
  • 彩色图像:每个位置通常有三个灰度值
  • 二值图像:每个位置可选值为0或1
采样

均匀采样和非均匀采样



可以在细节区域采样更加密集。

量化对图像质量影响
图像质量-层次

表示图像实际拥有的灰度级数量,层数越多,视觉效果越好

图像质量-对比度

反应图像中灰度反差大小,最大亮度/最小亮度



等等

像素之间关系-近邻

4近邻:像素f(x,y)的4近邻为
•f(x,y-1), f(x,y+1), f(x-1,y), f(x+1,y)

D近邻:像素f(x,y)的D近邻为
f(x-1,y-1), f(x-1,y+1), f(x+1,y-1), f(x+1,y+1)

微信截图_20181221170708.png

8近邻:4近邻+D近邻

像素之间关系-连通
  • 连通是描述区域和边界的重要概念

  • 两个像素连通的必要条件:

    • 相邻:对应4连通、8连通和m连通
    • 灰度值满足特定条件

4连通:具有值V的像素p和q,如果q在p的4邻域内,则称p和q是4连通的。
8连通:具有值V的像素p和q,如果q在p的8邻域内,则称p和q是8连通的。
m连通:具有值V的像素p和q,如果q在p的4邻域内,或q在p的D邻域内且p和q的4邻域交集为空。

通路

一条从像素f(x,y)到像素f(s,t)的通路(x0,y0)(x1,y1),…,(xn,yn)满足,(xi,yi)和(xi+1,yi+1)是相邻的,其中(x,y)= (x0,y0)、(s,t)=(xn,yn)。N是路径的长度。如果(x,y)= (s,t)则成为闭合通路。

距离

欧式距离、城市距离(D4距离)、棋盘距离(D8距离)

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