《光电图像处理》概述(2016)优秀PPT.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2,#,电子科技大学光电信息学院,2016.2.23,，沙河校区，二教,107,第一章,光电图像处理,概述,彭真明,E-mail:zmpeng,pengzm_ioe,Chaper01 Introduction to The Optoelectronic Image Processing,1,2,Why?,2,2025/5/31 周六,主要内容,课程介绍,数字图像的基本概念,数字图像的发展历史,数字图像处理的研究内容,光电图像处理技术及应用,3,2025/5/31 周六,彭真明（教授,/,博导）,主要从事图像处理、目标检测跟踪,/SAR,图像处理、油气地球物理勘探信号处理等。,张萍（副教授,/,博士）,主要从事图像处理、视频压缩与传输、智能信息处理等方面的教学和科研工作。,张静（讲师,/,博士）,主要从事光学成像及机器视觉检测系统中图像处理算法研究。,何艳敏（副教授,/,博士）,研究方向为图像处理与分析、模式识别应用等。发表学术论文,10,余篇。,蒲恬（讲师,/,博士）,研究方向为图像增强、信息融合、光电信息检测与处理等。,一、教师介绍,4,2025/5/31 周六,课程编号：,G0501735(01-03),课程名称：光电图像处理,学时数：,56,开课时间：,(),秋季,/(,),春季,授课对象：,(,),本科,/()/,硕士,/(),博士,学分：,3.5,开课学院：光电信息学院,先修课程：,高等数学、线性代数、概率论与数理统计、信号与系统等,全日制本科生课程,光电图像处理,一、课程介绍,适用专业：光电信息科学与工程，电子信息工程、通信工程、生物医学工程及自动化等。,Others,5,2025/5/31 周六,光电图像处理,课程发展历程,一、课程介绍,6,2025/5/31 周六,课程内容（,44,学时课堂教学,+12,学时上机）,第一章 光电图像处理概述（,2,学时）第二章 光电图像处理基础（,2,学时）,第三章 图像增强（,8,学时）,第四章 图像变换（,10,学时）,第五章 图像复原（,4,学时）,第六章 图像编码与压缩（,4,学时）,第七章 图像分割与描述（,10,学时）,第八章 图像融合及应用（,2,学时）,第九章 运动目标检测与跟踪（,4,学时）,重点,应用,基础,一、课程介绍,7,2025/5/31 周六,教学日历：,1-14,周,，,4,学时,/,周，周二,/,第,3-4,节，周四,/,第,1-2,节,。,成绩构成：,平时成绩（,20,分）,+,上机,/,课程设计（,20,分）,+,期末考试（,60,分）,要求：至少掌握,1,门编程语言,VC+,或,Matlab,答疑地点,逸夫楼,217,或,239,一、课程介绍,8,2025/5/31 周六,教材及主要参考资料,彭真明，雍杨，杨先明，光电图像处理及应用，成都：电子科技大学出版社，,2008,。,冈萨雷斯著,.,阮秋琦等译 数字图像处理（第三版）,.,北京：电子工业出版社，,2011,。,Rafael C.Gonzalez,，,Richard E.Woods,Digital Image Processing,，,Third Edition,，北京：电子工业出版社，,2010,。,Kenneth R.Castleman,数字图像处理（影印版）,北京：清华大学出版社，,2003,一、课程介绍,9,2025/5/31 周六,一、课程介绍,10,2025/5/31 周六,11,2025/5/31 周六,主要内容,课程介绍,数字图像的基本概念,数字图像的发展历史,数字图像处理的研究内容,光电图像处理技术及应用,12,2025/5/31 周六,人类通过眼、耳、鼻、舌、身等接收信息，感知世界。约有,75%,的信息是,通过人眼（视觉系统）获取的。,二、数字图像的基本概念,13,2025/5/31 周六,“,图像,”,为,“,事件或事物的一种表示、写真或临摹，或一个生动的或图形化的描述,”,。,“,图,”,是物体透射光或反射光的分布；,“,像,”,是人的视觉系统对图的接收在大脑中形成的印象或认识；,“,图像,”,是两者的结合；图像是客观景物通过某种系统的一种映射；从广义上说，是自然界景物的客观反映。,二、数字图像的基本概念,14,2025/5/31 周六,模拟图像（物理图像）,直接从观测系统（输入系统）获得、未经采样和量化的图像；模拟图像在空间分布和亮度取值上均为连续分布。,数字图像,图像的数字表示或经过采样和量化的图像，像素就是离散单元，量化的灰度就是数字量值。,二、数字图像的基本概念,15,2025/5/31 周六,光电图像,不同成像系统下观测得到的包括,可见光,、,红外线,、,紫外线,、,X,射线,、,微波,、,超声波,及,伽马射线,等不同波段成像后的模拟或数字图像。,二、数字图像的基本概念,16,2025/5/31 周六,图像存储,系统,图像输入,系统,图像处理与,分析系统,图像输出,系统,基本的光电图像处理系统,二、数字图像的基本概念,17,2025/5/31 周六,数字图像处理,就是用数字计算机处理所获取视觉信息的技术。依赖于数字计算机和其它相关技术（如数据存储，显示及传输）的发展。,光电图像处理,不仅包含,数字图像处理,的全部内容，而且还需要考虑图像的采集、处理、显示、传输、存储等一体化系统及光电领域的各种应用技术等。,二、数字图像的基本概念,18,2025/5/31 周六,数字图像的采集与获取,采集方式,A/D,二、数字图像的基本概念,19,2025/5/31 周六,CCD/CMOS,图像传感器器,数码相机,数字摄像机,二、数字图像的基本概念,数字图像的采集与获取,20,2025/5/31 周六,各种数字扫描设备,二、数字图像的基本概念,数字图像的采集与获取,电荷耦合器件,(,Charge Coupled Device,CCD),接触式图像传感器（,Contact Image Sensor,，,CIS,）,互补金属氧化物半导体,(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS),21,2025/5/31 周六,图像的数字化：采样和量化,连续图像,数字图像,离散化,N,M,二、数字图像的基本概念,便于数字计算机处理，图像函数,f,(x,y),在空间和取值上必须进行数字化。,22,2025/5/31 周六,图像的采样（,Sampling),空间坐标,(x,y),的数字化被称为图像采样；,确定水平和垂直方向上的像素个数,N,、,M,。,像素,(pixel),二、数字图像的基本概念,图像的数字化：采样和量化,23,2025/5/31 周六,图像的量化,(Quantization),：,取值的数字化：,被称为图像灰度级量化。,量化处理：,将,f,映射到,G,的处理。,G,最大取值：,确定像素的灰度级数,G=2,m,。,二、数字图像的基本概念,图像的数字化：采样和量化,0,f,0,G,24,2025/5/31 周六,数字图像的灰度,二、数字图像的基本概念,25,2025/5/31 周六,数字图像的数学表示,像元坐标,像元的灰度值（,Gray scale),二、数字图像的基本概念,26,2025/5/31 周六,空间分辨率（,Spatial Resolution),512512,256256,128128,6464,采样引起的空间分辨率与图像质量,数码相机：,30722304,7077888(700,万像素,),25921944,5038848(500,万像素,),二、数字图像的基本概念,27,2025/5/31 周六,灰度分辨率（,Gray Resolution),量化引起的灰度分辨率与图像质量,512,256,128,64,8,4,二、数字图像的基本概念,28,2025/5/31 周六,原图,低色调,低对比度,低饱和度,二、数字图像的基本概念,29,2025/5/31 周六,主要内容,课程介绍,数字图像的基本概念,数字图像的发展历史,数字图像处理的研究内容,光电图像处理技术及应用,30,2025/5/31 周六,20,世纪,20,年代，纽约伦敦海底电缆传输数字化的新闻图片，传递时间从一个多星期减少到,3,个小时。,1921,年电报打印机采用特殊字符在编码纸带得到的数字图片。,1922,年在信号两次穿越大西洋后，从穿孔纸带得到的图片。,图像通信系统信源编码和信道编码。,1929,年从伦敦到纽约,15,级色调通过电缆传递照片。从早期,5,个灰度到,15,灰度。,现在的网络、移动通信再次历经这个过程。,三、,数字图像处理的发展历史,31,2025/5/31 周六,1948,，美国贝尔实验室发明晶体管；,1950-1960s,，,COBOL/FORTRAN,的开发；,1958,，美国德州仪器，集成电路（,IC,）；,1960s,，操作系统的诞生；,1970s,，,Intel,，微处理器（,CPU,，存储器，,I/O,控制）；,1981,，,IBM,，,PC,；,1970s-1980s,，大规模集成电路（,LI,）、甚大规模集成电路（,VLSI,）及现今的超大规模集成电路（,ULSI,）等。,数字图像处理的历史与数字计算机的发展是密切相关的。,John von Neumann,冯,诺依曼,（,19031957,）,三、,数字图像处理的发展历史,32,2025/5/31 周六,1950s,中期在太空计划的推动下开始这项技术的研究。重要标志是,1964,年美国喷气推进实验室（,JPL,）正式使用数字计算机对,“,徘徊者,7,号,”,太空船送回的四千多张月球照片进行了处理。,美国航天器传送的第一张月球照片，,1964,年,7,月,31,日在光线影响月球表面,17,分钟摄取的图像。,2007,年,10,月,24,日,18,时,05,分,04,秒,西昌卫星发射中心“嫦娥一号”卫星，,11,月,20,日传回的首张图片,三、,数字图像处理的发展历史,33,2025/5/31 周六,月球背面的辐射线撞击坑,通过反演得到三维重建图,三、,数字图像处理的发展历史,34,2025/5/31 周六,生物医学图像处理,1901,年伦琴因发现,X,射线获得首届诺贝尔物理学奖。,三、,数字图像处理的发展历史,35,2025/5/31 周六,主要内容,课程介绍,数字图像的基本概念,数字图像的发展历史,数字图像处理的研究内容,光电图像处理技术及应用,36,2025/5/31 周六,按颜色类别,二值图像,(Binary Image),图像,(Gray,scale Image),多光谱彩色图像,(Multi-Spectrum Image),四、数字图像处理的研究内容,37,2025/5/31 周六,按成像传感器类别,电视图像,(TV/Visible Image),红外图像,(Infrared Image),雷达,/,微波图像,(Radar Image),超声图像,(Ultrasonic Image),核磁共振,(Magnetic resonance imaging,MRI),X-RAY,图像,四、数字图像处理的研究内容,38,2025/5/31 周六,不同传感器图像对比：,电视图像,红外图像,四、数字图像处理的研究内容,39,2025/5/31 周六,不同传感器图像对比：,发热症状,四、数字图像处理的研究内容,40,2025/5/31 周六,可见光,红外,可见光,红外,四、数字图像处理的研究内容,41,2025/5/31 周六,四、数字图像处理的研究内容,不同传感器图像对比,42,2025/5/31 周六,X-Ray,与超声图像,X-,光片,超声图像,四、数字图像处理的研究内容,43,2025/5/31 周六,MRI,图像,四、数字图像处理的研究内容,44,2025/5/31 周六,PET-,正电子发射计算机断层显像,将人体代谢所需的物质，如葡萄糖、蛋白质、核酸、脂肪酸等，标记上极微量的短寿命正电子核素，制成显像计注入人体，再用特殊的探测装置检测这些正电子标记物在体内的分布情况。人体不同组织的代谢状态不同，这些核素标记物质在人体各种组织中的分布也不同。这些特点可通过图像方式反映出来，从而可对病变进行分析和诊断。,四、数字图像处理的研究内容,45,2025/5/31 周六,显微图像,四、数字图像处理的研究内容,46,2025/5/31 周六,按动态与静态分类：,静态图像,(Static Image),动态图像,(Dynamic Image),四、数字图像处理的研究内容,47,2025/5/31 周六,按应用方式分类,图像增强,(Image Enhancement),图像恢复,(Image Restoration),图像重建,(Image Reconstruction),图像分割,(Image Segmentation),图像压缩,(Image Compression),图像识别,(Image Recognition),图像跟踪,(Image Tracking),图像融合,(Image Fusion),四、数字图像处理的研究内容,48,2025/5/31 周六,图像增强,(,对比度提升,主观,),原图像,增强图像,四、数字图像处理的研究内容,49,2025/5/31 周六,图像增强,(,彩色图像处理,),四、数字图像处理的研究内容,50,2025/5/31 周六,图像增强,(,去雾效,),四、数字图像处理的研究内容,51,2025/5/31 周六,图像恢复,(,去噪声,客观）,原图像,复原图像,四、数字图像处理的研究内容,52,2025/5/31 周六,图像恢复,(,去模糊,客观）,原图像（,Saturn,）,复原图像,四、数字图像处理的研究内容,53,2025/5/31 周六,图像变换与重建,四、数字图像处理的研究内容,54,2025/5/31 周六,图像边缘检测与分割,四、数字图像处理的研究内容,55,2025/5/31 周六,图像压缩,压缩倍数,10.26,，,PSNR 36.51,压缩倍数,98.70,，,PSNR 25.22,Lena 1997,Lena 1972,四、数字图像处理的研究内容,56,2025/5/31 周六,Lena,与,图像处理,蕾娜,(,Lena),标准图,雷娜在,IST,会议上,(1997),雷娜与大会主席（,1997,）,内在：特征丰富，适合测试算法；,外在：美女,57,2025/5/31 周六,图像识别与分析,纹理识别,指纹识别,人脸识别,笔迹签定,车牌识别,四、数字图像处理的研究内容,58,2025/5/31 周六,图像融合,(PS),四、数字图像处理的研究内容,59,2025/5/31 周六,纹理转换,四、数字图像处理的研究内容,60,2025/5/31 周六,目标跟踪,61,2025/5/31 周六,按理论方法分类,代数运算、几何变换等,变换域处理与分析,随机,/,统计信号等现代信号处理,小波变换、数学形态学、分形、模糊数学等现代数学理论,模式识别、神经网络、遗传算法、模拟退火等人工智能方法。,四、数字图像处理的研究内容,62,2025/5/31 周六,主要内容,课程介绍,数字图像的基本概念,数字图像的发展历史,数字图像处理的研究内容,光电图像处理技术及应用,63,2025/5/31 周六,五、数字图像处理的应用,空间探索、遥感应用,生物医学工程,工业应用,视觉检验、零部件选取、过程控制、交通监控、自动驾驶等。,军事,/,公安,指纹识别、人脸识别、笔迹鉴定、目标探测与跟踪。,农业应用,农作物选种、深林火灾监控。,数字娱乐,网络数字媒体、视频特技、虚拟现实、视频会议等。,64,2025/5/31 周六,空间探索、遥感应用,空间探索,地球资源勘探,卫星遥感,气象云图,65,2025/5/31 周六,多,/,高,/,超光谱遥感图像,(1),多光谱成像,多光谱成像光谱分辨率在,0.1mm,数量级，这样的传感器在可见光和近红外区域一般只有几个波段。,(2),高光谱成像,光谱分辨率在,0.01mm,数量级，这样的传感器在可见光和近红外区域有几十到数百个波段，光谱分辨率可达,nm,级。,(3),超光谱成像,光谱分辨率在,0.001mm=1nm,数量级，这样的传感器在可见光和近红外区域可达数千个波段。,多光谱图像处理,66,2025/5/31 周六,生物医学工程,便携式手持,X,射线仪,-,图像直接显示于皮肤,67,2025/5/31 周六,工业自动化,机器视觉,68,2025/5/31 周六,自动驾驶,国防科大无人驾驶汽车完成,286,公里高速实验,69,2025/5/31 周六,公安、安防等,70,2025/5/31 周六,军事应用,精确制导、目标跟踪,“,道尔,”,野战地空导弹武器系统，是世界上最先采用垂直发射方式的近程防空系统，同时也是一种全天候、全自动、三位一体,(,目标搜索、跟踪和导弹发射装置同时装在一辆车上,),的新一代高性能防空导弹发射车。它具有警戒、指挥与控制、导弹制导与发射等众多功能，既可以独立作战，也可以和发射连的其它发射车协同作战。它可在低空、超低空和近程区域内拦截多种非隐身与隐身空袭目标，如固定翼飞机、直升机、无人机以及巡航导弹、空地导弹、反辐射导弹、精确制导炸弹等，主要用于保护陆地作战部队和一些重要目标免遭敌人空袭，其性能在同类系统中是出类拔萃的。,71,2,军事应用,隐形飞机、定位轰炸,B,2,轰炸机的单价高达,22.2,亿美元，是世界上迄今为止最昂贵的飞机。北约在对南联盟空袭中，首次动用了,2,架,B,2,隐形战略轰炸机，使这种飞机第一次用于实战。,B,2,轰炸机由美国诺思罗普公司为美国空军研制，采用了众多的隐形技术，特别是它怪异的外形，机翼出奇的长，全身漆黑，就像一只巨大的蝙蝠，而且外面看不到任何武器。该型机没有机身，机身与机体完全融为一体。它的高度约,5.18,米，长约,21,米，翼展达,52.42,米。目前，美国空军有,20,架,B,2,轰炸机，并正在研制一种“绰号”为“金冠球座”（,TEE,SAM,）的空对空、空对地和空对舰三维远程攻击导弹。扬言，,B,2,轰炸机能在接到命令后数小时内自美国本土起飞，攻击世界任何地区的目标。,72,2,军事应用,夜视技术,73,2025/5/31 周六,计算机合成图像,74,2,广告设计,75,2,Wallpaper,76,2,娱乐,77,2025/5/31 周六,主要内容,课程介绍,数字图像的基本概念,数字图像的发展历史,数字图像处理的研究内容,光电图像处理技术及应用,78,2025/5/31 周六,International Conference,ICCV,：,International Conference on Computer Vision,CVPR,：,International conference on,Computer Vision and Pattern Recognition,ECCV,：,European Conference on Computer Vision,International Journal,PAMI,：,IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,IJCV,：,International Journal of Computer Vision,PR,：,Pattern Recognition.,TIP,：,IEEE Transactions on Image Processing,IVC,：,Image and Vision Computing,附：图像处理,/,计算机视觉的顶级会议和期刊,79,2025/5/31 周六,Any queastions!,80,2,我校开设图像处理相关的本科课程一览,81,2025/5/31 周六,