數字影象處理---第一章 緒論


引言
1.1 什麼是數字影象處理
1.1.1 數字影象定義：一幅影象在任何一對空間座標的二維函式f(x,y)和它的幅值f稱為該點處的強度和灰度，x,y和灰度值f是有限的離散數值。
1.1.2 畫素：數字影象由有限數量的元素組成，每個元素都有特定的位置和幅值，這些元素稱為圖畫元素。
1.1.3 數字影象處理：藉助數字計算機來處理數字影象。
1.1.4 影象低階處理：初級操作，如降低噪聲的影象預處理，對比度增強和影象尖銳化等。輸入輸出都是影象。
1.1.5 影象中級處理：涉及諸多工，如分割，減少這些目標物的描述，以使其更適合計算機處理及對不同目標的分類識別。輸入影象，輸出是從這些影象中提取特徵（如邊緣、輪廓及各物體的標識等）。
1.1.6 影象高階處理： “理解”已識別目標的總體，認知。


1.2 數字影象處理的起源
數字影象處理領域的發展必須依靠數字計算機及資料儲存、顯示和傳輸等相關支撐技術的發展。


1.3 使用數字影象處理領域的例項
伽馬射線  --> X射線 --> 紫外線 --> 可見光 --> 紅外線 --> 微波 --> 無線電波
1.3.1 伽馬射線成像：主要用途包括核醫學和天文觀測。將放射性同位素注射到人體內，當這種物質衰變時就會放射出伽馬射線，檢測收集放射線產生的影象。
1.3.2 X射線成像：醫學診斷，天文學
1.3.3 紫外波段成像：顯微鏡方法和天文觀測
1.3.4 可見光及紅外波段成像：顯微技術。遙感，自動視覺檢測。
1.3.5 微波波段成像：雷達
1.3.6 無線電波成像：醫學，核磁共振成像
1.3.7 使用其他成像方式的例子：超聲波 


1.4 影象處理的基本步驟
第二章 影象獲取：影象預處理，影象縮放
第三章和第四章 影象濾波與增強：影象增強，達到主觀偏愛的基礎
第五章 影象復原：以影象復原，客觀的
第六章 彩色影象處理：彩色影象模型
第七章 小波與多解析度處理：以不同解析度來描述影象的基礎。
第八章 壓縮：指的是減少影象儲存量或降低傳輸影象頻寬的處理。
第九章 形態學處理：涉及提取影象分量的工具，這些分量在表示和描述形狀方面很有用。
第十章 分割：將一幅影象劃分為它的組成部分或目標。
第十一章 表示和描述：把畫素資料換成適合計算機處理的形式，特徵提取
第十二章 目標識別：基於目標的描述給該目標賦予標誌的過程。


1.5 影象處理系統的組成


問題域-->影象感測器-->專用影象處理硬體-->計算機   --影象處理軟體--大容量儲存能力---顯示器


影象感測器：1、對我們希望成像的目標輻射的能量很敏感。2、數字化器：把物理感知裝置的輸出轉換為數字形式的裝置。
專用影象處理硬體：快速資料吞吐的功能。
計算機：通用的影象處理系統。
影象處理軟體：由執行特定任務的專用模組組成。
大容量儲存能力：1024*1024畫素 每個畫素8bit 需要壓縮。






第二章 數字影象基礎
引言
2.1 視覺感知要素
  人體的視覺感知做比較
2.1.1 人眼的結構
  人眼有三層薄膜包圍：角膜與鞏膜外殼、脈絡膜和視網膜。
2.1.2 眼睛中影象的形成
  普通相機：鏡頭有固定的焦距，各種距離的聚焦是通過改變鏡頭和成像平面間的距離實現的，膠片放置在成像平面上。
  人眼：晶狀體和成像區域（視網膜）之間的距離是固定的，實現正確聚焦的焦距是通過改變晶狀體的形狀來得到的。
2.1.3 亮度適應和辨別
  視覺系統往往會在不同強度區域的邊界處出現“下衝” 和“上衝”。
  同時對比：
  錯覺


2.2 光和電磁波譜
   波長：入=c/v  （c：光速 2.998×10^8，v：頻率）
   E=hv  （h：普朗克常數）


2.3 影象感知和獲取
2.3.1 使用單個感測器獲取影象：光二極體
2.3.2 使用條帶感測器獲取影象：內嵌感測器組成感測器帶
2.3.3 使用感測器陣列獲取影象：CCD陣列
2.3.4 簡單的影象形成模型
      二維影象f(x,y),  0<f(x,y)<∞
      f(x,y)=i(x,y)r(x,y)  
      i(x,y):入射到被觀察場景的光源照射總量, 0<i(x,y)<∞，取決於照射源；
      r(x,y):場景中物體所反射的光照總量，0<r(x,y)<1, 0:吸收，1：全反射，取決於物體的特性