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CH1 绪论

什么是图像?

  • 定义为二维函数$f(x,y)$,其中, $x,y$是空间坐标,$f(x,y)$是点$(x,y)$的幅值
  • 灰度图像是一个二维灰度(或亮度)函数$f(x,y)$
  • 彩色图像由三个(如RGB,HSV)二维灰度(或亮度)函数$f(x,y)$组成

什么是数字图像?

  • 像素组成的二维排列,可以用矩阵表示
  • 对于单色(灰度)图像而言,每个像素的亮度用一个数值来表示,通常数值 范围在0到255之间,0表示黑、255表示白,其他值表示处于黑白之间的灰度
  • 彩色图像可以用红、绿、蓝三元组的二维矩阵来表示。通常,三元组的每个数值也是在0到255之间,0表示相应的基色在该像素中没有,而255则代表相应的基色在该像素中取得最大值。

什么是像素?

数字图像由二维的元素组成,每一个元素具有一个特定的位置$(x,y)$和幅值$f(x,y)$,这些元素就被称为像素

何为数字图像处理?

数字图像处理是指借助于数字计算机来处理数字图像。

计算机处理三种类型:

  1. 低级处理

    如:降低噪声的图像预处理、对比度增强和图像锐化。

  2. 中级处理

    涉及诸多任务,如分割(将一幅图像分为不同的区域或目标),将这些目标简化为适合计算机进行处理的形式的描述,以及各个目标的分类(识别)。

  3. 高级处理

    涉及“理解”在连续体远端位置识别的一组目标,以及执行通常与人类视觉相关的认知功能。

数字图像处理的基本步骤

  1. 图像获取是数字图像处理的第一步处理。图像获取与给出一幅数字形式的图像一样简单。通常,图像获取阶段包括图像预处理,譬如图像缩放。
  2. 图像增强是对一幅图像进行操作,使其结果在特定应用中比原始图像更适合进行处理。“特定”一词很重要,因为增强技术建立在面向问题的基础上,例如,对增强X射线图像十分有用的方法,对增强电磁波谱中红外波段获取的卫星图像可能就不是好方法。不存在图像增强方法的通用理论,图像增强方法多种多样,特殊情况特殊对待。
  3. 图像复原也是改进图像外观的处理领域。与图像增强不同,图像增强是主观的,而图像复原是客观的;复原技术倾向于以图像退化的数学或概率模型为基础。而增强以什么是好的增强效果这种主观偏爱为基础。
  4. 彩色图像处理,第6章涵盖许多彩色模型和数字域彩色处理的基本概念。彩色也是图像中提取感兴趣区域的基础。
  5. 小波是以不同分辨率来描述图像的基础。本书中为图像数据压缩和金字塔表示使用了小波,此时图像被成功地细分为较小的区域。
  6. 压缩指的是减少图像存储量或降低图像带宽的处理。互联网是以大量的图片内容为特征的,例如,jpg文件扩展名用于jpeg的图像压缩标准。jpeg格式的图像可以用最少的磁盘空间得到较好的图像质量。
  7. 形态学处理涉及提取图像成分的工具,这些成分在表示和描述形状方面很有用。这一章的内容将从输出图像处理到输出图像属性处理的转换开始。
  8. 分割过程将一幅图像划分为其组成部分或目标。通常,自动分割是数字图像处理中最困难的任务之一。成功地把目标逐一分割出来是一个艰难的分割过程。通常,分割越准确,识别越成功。
  9. 表示与描述,选择一种表示仅是把原始数据转换为适合计算机进行后续处理的形式的一部分。为描述数据以使感兴趣的特征更加明显,必须确定一种方法。描述又称为特征选择,它涉及提取特征,可得到某些感兴趣的定量信息,或是区分一组目标与其他目标的基础
  10. 目标识别,是基于目标的描述给该目标赋予标志(如“车辆”)的过程。

图像处理系统的组成