数字图象处理

第一篇：数字图象处理

数字图象处理

第一章·绪论一···考核知识点一·图像基本概念二·图像工程简介三·图像处理系统 二···考核要求一·图像基本概念

1.识记：（1）图像和数字图像的基本概念。（2）图像的表达。

二·图像工程简介1.识记：（1）图像技术和图像工程。（2）图像工程的3个层次。

（3）图像工程相关学科和领域。（4）图像工程的技术应用。

三·图像处理系统1.识记：（1）系统构成框图。（2）图像采集。

（3）图像显示打印。（4）图像存储及各种图像文件格式。（5）图像处理。

第二章·图像采集一···考核知识点一·视觉过程二·成像中的空间关系

三·光度学和亮度视觉四·采样和量化二···考核要求一·视觉过程

1.识记：（1）视觉过程的构成，包括光学过程、化学过程和神经处理过程。

二·成像中的空间关系1.识记：（1）成像几何的投影变换、齐次坐标和逆投影变换等基本概念。（2）观察距离和角度。（3）景深。2.应用：各种成像几何的变换关系和景深计算。三·光度学和亮度视觉1.识记：（1）光通量，发光强度和照度等光度学等基本概念。

2）图像成像数学模型。（3）视觉系统对光的感知特点，包括亮度适应、主观亮度影响和亮度变化的感知。2.领会：（1）光通量，发光强度和照度之间的相互关系，计算方法。

（2）马赫带效应。四·采样和量化1.识记：（1）空间分辨率和幅度分辨率。（2）图像质量与采样和量化。2.领会：（1）空间分辨率和幅度分辨率对图像质量的影响。

3.应用：（1）根据空间分辨率和幅度分辨率计算图像存储量。

第三章·像素空间关系一···考核知识点一·像素间联系

二·基本坐标变换三·形态变换四·几何失真校正二···考核要求一·像素间联系

1.识记：（1）像素邻域的基本概念。（2）像素间的邻接、连接和连通的概念及判断方法。（3）像素间的距离。2.应用：（1）像素邻域的确定和像素间距离的计算。

二·基本坐标变换1.识记：（1）常见的图像坐标变换，包括平移变换、放缩变换和旋转变换。

（2）级连变换和反变换的概念。2.应用：（1）给定不同的变换矩阵，对空间点进行各种变换。三·形态变换1.识记：（1）形态变换的基本概念和分类（2）一般仿射变换的概念和性质。（3）相似变换、刚体变换、欧氏变换和等距变换等特殊仿射变换的概念。

（4）不同变换的层次关系和变换不变量。2.领会：（1）各种仿射变换的性质和特点。四·几何失真校正1.识记：（1）几何失真和几何失真校正的基本概念。

2）几何失真校正的两个基本步骤，包括空间变换和灰度插值。2.领会：（1）几何失真校正的原理和方法。

第四章·空域增强技术一···考核知识点一·空域技术分类二·图像间运算

三·直接灰度映射四·直方图变换五·线性滤波六·非线性滤波七·局部增强

二···考核要求一·空域技术分类1.识记：（1）空域增强技术的基本概念和分类。二·图像间运算1.识记：（1）基本算术和逻辑运算。

2.应用：（1）图像间运算的应用，包括图像间加法、减法、乘法和除法。

三·直接灰度映射1.识记：（1）灰度映射基本概念。

（2）各种典型灰度映射的定义，包括图像求反、对比度增强、动态范围压缩和灰度切分等。

2.领会：（1）灰度映射基本实现原理。（2）各种典型灰度映射的特点。

3.应用：（1）运用直接灰度映射变换进行图像增强。

四·直方图变换1.识记：（1）直方图均衡化基本概念。2）直方图规定化基本概念。

2.领会：（1）直方图均衡化基本原理。（2）直方图规定化基本原理。

3.应用：（1）运用直方图变换技术进行图像增强。

五·线性滤波1.识记：（1）线性滤波的基本概念、技术分类。（2）线性平滑滤波器，包括邻域平均和加权平均。2.领会：（1）线性平滑滤波器的模板卷积和实现原理。

3.1应用：（1）运用线性平滑滤波技术进行图像增强。

六·非线性滤波1.识记：（1）非线性平滑滤波器基本概念，包括各种中值滤波器序统计滤波器等。（2）非线性锐化滤波器基本概念和性质，差分模板和最大-最小锐化变换。

2.领会：（1）非线性平滑滤波器的模板卷积和实现原理。（2）非线性锐化滤波器的模板卷积和实现原理。3.应用：（1）运用中值滤波技术进行图像增强。

七·局部增强1.识记：（1）局部增强的基本概念。

第五章·基本图像变换一···考核知识点一·可分离和正交图像变换

二·傅里叶变换三·沃尔什/哈达玛变换四·离散余弦变换五·Radon变换

二···考核要求一·可分离和正交图像变换

1.识记：（1）可分离图像变换的基本概念。（2）正交图像变换的基本概念。

2.领会：（1）正交图像变换的对应矩阵性质。

二·傅里叶变换1.识记：（1）2-D傅里叶变换的基本概念。（2）傅里叶变换基本定理。

（3）快速傅里叶实现方法。

2.领会：（1）各种傅里叶变换基本定理表达的空域和频域性质，包括平移定理、旋转定理、尺度定理、剪切定理、组合剪切定理、仿射定理、卷积定理和相关定理。

3.应用：（1）傅里叶变换的计算，基于傅里叶变换技术的图像分析。

三·沃尔什/哈达玛变换1.识记：（1）沃尔什变换的基本概念。（2）哈达玛变换的基本概念。

2.领会：（1）沃尔什和哈达玛变换之间的联系和区别。3.应用：（1）构造沃尔什和哈达玛变换核。四·离散余弦变换1.识记：（1）离散余弦变换的基本概念。

2.领会：（1）离散余弦变换和傅里叶变换之间的联系和区别。3.应用：（1）离散余弦变换的计算。五·Radon变换1.识记：（1）Radon变换的基本定义。（2）Radon变换基本性质

（3）Radon反变换2.领会：（1）Radon变换和傅里叶变换之间的联系和区别。

第六章·频域图像增强一···考核知识点一·频域图像增强原理二·低通滤波

三·高通滤波四·带通和带阻滤波五·同态滤波六·频域和空域技术

二···考核要求一·频域图像增强原理1.识记：（1）频域图像增强基本原理。

2.领会：（1）频域图像增强主要步骤。

二·低通滤波1.识记：（1）低通滤波器的基本概念。（2）各种低通滤波器的定义。

2.领会：（1）低通滤波器的图像滤波效果。3.应用：（1）运用低通滤波技术进行图像增强。三·高通滤波1.识记：（1）高通滤波器的基本概念。（2）各种高通滤波器的定义。

2.领会：（1）高通滤波器的图像滤波效果。3.应用：（1）运用高通滤波技术进行图像增强。四·带通和带阻滤波1.识记：（1）带通和带阻滤波器的基本概念。

（2）各种带通和带阻滤波器的定义。2.领会：（1）带通和带阻滤波器的图像滤波效果。五·同态滤波1.识记：（1）同态滤波器的基本概念和基本步骤。

2.领会：（1）同态滤波器的图像滤波效果。六·频域和空域技术

1.领会：（1）图像增强中频域和空域两种技术间的联系，空域技术可以借助频域概念进行分析，频域技术也可在空域实现。第七章·彩色图像处理

一·考核知识点一·彩色视觉和描述二·彩色模型三·伪彩色增强四·真彩色处理 二·考核要求一·彩色视觉和描述1.识记：（1）彩色视觉基础。

（2）三基色和色匹配基本概念。（3）色度、色系数和色度图基本概念。

二·彩色模型1.识记：（1）面向硬设备的彩色模型，包括RGB、CMY和彩色电视颜色模型等。（2）面向视觉感知的彩色模型，包括HIS、HSV和HSB模型等。

2.应用：（1）各种彩色模型之间的相互转换。

三·伪彩色增强1.识记：（1）伪彩色增强的基本概念。

（2）伪彩色增强的各种空域和频域方法，包括亮度切割、从灰度到彩色的变换和频域滤波。四·真彩色处理1.识记：（1）真彩色处理的基本概念。

（2）单分量变换增强技术。（3）全彩色增强技术。

第八章·图像恢复一···考核知识点一·退化及噪声二·退化模型和对角化

三·关于恢复的讨论四·无约束恢复五·有约束恢复六·交互式恢复

二···考核要求一·退化及噪声1.识记：（1）信噪比的定义。（2）几种常见噪声来源。

2.领会：（1）几种噪声概率密度函数的表示形式，包括高斯噪声、均匀噪声和脉冲（椒盐）噪声。二·退化模型和对角化

1.识记：（1）图像退化模型的描述，线性系统的几个性质。2.领会：（1）退化模型矩阵的特点。（2）轮换矩阵对角化的表示方法。（3）退化模型对角化的表示方法。

3.应用：（1）利用退化模型恢复原始图像的具体矩阵表示。（2）退化模型的计算。

（2）轮换矩阵对角化的计算。

三·关于恢复的讨论1.识记：（1）存在误差（尤其是加性噪声）时图像的恢复公式。

（2）几种实恢复函数的确定。2.应用：（1）无约束和有约束恢复的向量表示法。

四·无约束恢复1.识记：（1）逆滤波的定义与数学描述。2.领会：（1）逆滤波的物理意义。

3.应用：（1）采用逆滤波技术进行图像恢复。（2）根据已知条件消除匀速直线运动造成的模糊。五·有约束恢复1.识记：（1）维纳滤波的基本概念，它是一种最小均方误差滤波器。

（2）相关矩阵的特点。2.领会：（1）逆滤波恢复和维纳滤波恢复结果的对比。

（2）维纳滤波与有约束最小平方滤波结果的对比。

3.应用：（1）满足给定约束条件时最优解的向量表示。（2）有约束最小平方恢复过程的具体运用。六·交互式恢复1.识记：（1）消除图像中正弦干扰的基本方法。2.领会：（1）正交式恢复消除正弦干扰的数学描述。

第九章·图像重建一···考核知识点一·投影重建概述二·傅里叶反变换重建

三·逆投影重建四·级数展开重建五·综合重建方法六·离散周期重建

二···考核要求一·投影重建概述

1.识记：（1）投影重建的主要方式，包括透射断层成象、发射断层成象、反射断层成象、磁共振成象等。2.领会：（1）投影重建的基本原理。

二·傅里叶反变换重建1.识记：（1）傅里叶反变换重建的基本步骤和定义。（2）傅里叶变换投影定理的数学描述。（3）傅里叶反变换重建公式。2.领会：（1）傅里叶反变换重建的基本原理。三·逆投影重建

1.识记：（1）卷积逆投影重建的主要方法，包括连续公式推导、离散计算和扇束投影重建。

（2）其他逆投影重建，包括逆投影滤波、滤波逆投影。

2.领会：（1）逆投影重建的基本原理。3.应用：（1）卷积逆投影重建法的具体应用。四·级数展开重建1.识记：（1）级数展开重建基本概念和特点。

（2）无松弛的代数重建技术。（3）松弛的代数重建技术。

五·综合重建方法

1.识记：（1）综合重建方法的具体应用，如迭代变换法、迭代重建投影、角谐函数法和正弦多项式展开等。六·离散周期重建1.识记：（1）图像离散形式。

（2）离散周期Radon变换公式。（3）离散周期Radon反变换公式。

第十章·典型图像变换一···考核知识点一·Gabor变换二·哈尔变换三·霍特林变换 二···考核要求一·Gabor变换1.识记：（1）短时傅里叶变换定义。（2）连续Gabor变换定义。（3）离散Gabor变换定义。2.领会：（1）短时傅里叶变换和Gabor变换的特点。

二·哈尔变换1.识记：（1）哈尔函数的定义。2）哈尔变换的定义。2.应用：（1）哈尔函数的计算。三·霍特林变换1.识记：（1）霍特林变换定义。

2.应用：（1）霍特林变换中特征值的计算。

第十一章·图像编码基础一···考核知识点一·图像编码基本概念二·图像编码基础理论 三·LZW编码四·变长编码五·位平面编码

二···考核要求一·图像编码基本概念

1.识记：（1）数据冗余的概念，包括编码冗余、像素间冗余和心理视觉冗余。

（2）图像保真度和图像质量，包括客观保真度准则和主观保真度准则。

（3）图像编码模型，包括通用编码系统模型、信源编解码器和信道编解码器。

二·图像编码基础理论1.识记：（1）信息论基础，包括信息测量、信息量单位（熵）、自信息、互信息、信道容量等概念。（2）无失真编码定理。3）有失真信源编码定理。

2.领会：（1）信息量和互信息的含义。（2）两种信源编码定理的含义。

3.应用：（1）信息量、互信息的计算。（2）率失真函数的计算。

三·LZW编码1.识记：（1）LZW编码的基本思路和特点。

2.应用：（1）采用LZW编码方法进行信源编码。

四·变长编码1.识记：（1）变长编码或熵编码的基本概念。（2）哈夫曼编码方法、包括最优哈夫曼编码和亚最优哈夫曼编码。（3）香农-法诺编码方法。（4）算术编码方法。

（5）变长编码的特性，包括即时码、唯一码。2.领会：（1）哈夫曼编码基本原理。

（2）香农-法诺编码基本原理。（3）算术编码基本原理。

3.应用：（1）采用哈夫曼编码方法进行信源编码。（2）采用算术编码方法进行信源编码。五·位平面编码1.识记：（1）位平面分解，包括二值分解和灰度码分解。

（2）位平面编码，包括常数块编码、1-D游程编码和2-D游程编码。

2.领会：（1）各种位平面编码方法和它们之间的差异。

第十二章·图像编码方法一···考核知识点一·预测编码二·变换编码二···考核要求 一·预测编码1.识记：（1）无损预测编码的基本概念。（2）有损预测编码的基本概念，包括编码系统框图、DM编码、DPCM编码、最优预测和最优量化等。

1.领会：（1）无损预测编码的基本原理。（2）有损预测编码的基本原理。

（3）有损预测编码中的最优预测和最优量化。

2.应用：（1）采用DM编码、DPCM编码方法进行预测编码。

（2）有损预测编码中的最优预测系数和最优量化电平的确定。

二·变换编码1.识记：（1）变换编码系统基本原理和系统框图。

（2）变换编码基本步骤，包括子图像尺寸选择、变换选择和比特分配方法。

（3）重建均方误差。2.领会：（1）变换编码基本原理。

（2）子图像尺寸对编码系统的影响。（2）常见变换在编码中的特点，变换选择对编码系统的影响。3.应用：（1）采用DCT变换进行信源编码。

第十三章·图像国际标准一···考核知识点一·国际标准二·二值图像压缩国际标准 三·静止图像压缩国际标准四·运动图像压缩国际标准五·多媒体国际标准

二···考核要求一·国际标准1.识记：（1）图像压缩编码国际标准的基本分类。

二·二值图像压缩国际标准1.识记：（1）二值图像压缩的常用标准介绍，包括G3和G4还有JBIG。三·静止图像压缩国际标准

1.识记：（1）静止图像压缩标准介绍，包括JPEG和JPEG2000。2.领会：（1）JPEG基本系统的组成与编码器的实现原理。四·运动图像压缩国际标准

1.识记：（1）运动图像压缩标准介绍，包括Motion JPEG、H.261，MPEG1、MPEG2、MPEG4和H.264/AVC等。2.领会：（1）H.261基本系统的组成与编码器的实现原理。

五·多媒体国际标准1.识记：（1）多媒体国际标准介绍，包括MPEG7和 MPEG21。

第二篇：数字图象处理的主要研究方向与应用论文

0 引言

计算机数字图像处理技术覆盖范围广，学科交叉性强，涵盖了计算机科学与技术、数学科学、光物理学等多个领域，在环境、生物医学、农牧业、国防军事、多媒体等方面都有着十分广泛的应用。在计算机技术发展的推动下，以及离散数学等理论的完善中，计算机数字图像处理技术得到了进一步的发展。数字图像处理技术的发展概况

图像处理技术最早应用于提高图像质量，将低质量的图像经过改善处理，输出高质量的图像。上世纪 20 年代，第一次应用于从英国到美国海底电缆传输图片的质量提高。数字图像处理成为一门学科是在上世纪 60 年代。1962 年，计算机图形这一术语被首次提出，将计算机图形学作为一门独立学科开始了研究。计算机图形涉及到数字化转换、几何平移变形、实物模型构建、色彩调度、色彩转换以及曲线运用等多个方面，所以计算机图形学是一门具备研究性的领域。在计算机科学中，计算机数字图像处理是一个相对年轻的学科，涉及范围极其广泛，比如图形交互技术、图形硬件、科学计算可视化、虚拟现实等等。数字图象处理的主要研究方向

（1）图像变换。图像变换包括图像的拉伸、收缩、旋转、扭曲等。图像的变换一般不直接在空间域中进行，而是进行变换域处理，即对空间域处理的变换。包括傅里叶变换、沃尔什-阿达玛变换等，这种处理方式降低了计算工作量，而且处理更加有效。

（2）图像编码。图像编码是利用编码技术对图像进行压缩的一种方法，通过压缩算法，在尽可能保证图像不失真的情况下减少图像的比特数，降低图像的存储占用空间，方便图像的传输、处理等。在图像压缩技术中，最重要的就是编码算法，常见的编码算法包括预测编码、变换域编码等。

（3）图像增强及复原技术。图像增强及复原技术是数字图像处理技术的最原始目的。通过图像增强及复原，可以提高图像的清晰度，增强图像的质量。比如对图像的高频分量进行强化，突出物体的轮廓细节，或者对图像的低频分量进行强化，降低图像噪声等。

（4）图像分割。图像分割技术也是数字图像处理中非常重要的一项。图像分割就是将具有特征意义的边缘区域从图像中进行提取，以为进行图像的识别、分析提供条件。这项技术在人工智能领域应用广泛，虽然已经有所发展，但是缺少一种普适性的图像分割方法，在人工智能发展迅速的今天，图像分割也成为热点研究问题之一。

（5）图像描述。进行图像识别的重要前提就是图像描述。一般来说，图像描述主要包括两类区域描述方法：利用外部特征的边界描述和利用内部特征的区域描述。这是二维描述的方法，在三维技术发展的推动下，体积描述、表面描述等方法也已经被提出。

（6）图像识别。图像识别是人工智能中重要的研究方向，属于模式识别。在对图像进行预处理后，进行图像分割，提取相应特征，利用神经网络进行图片分类。在经过训练集训练的基础上，能够对图片进行正确的分类。数字图像处理技术的应用领域

（1）太空探索。太空探索需要进行大量的照片拍摄，然而这些照片在传回时并不想我们在新闻媒体上见到的那样清晰、多彩。照片在经过数字图像处理之后，才能够进行精确的分析。

（2）卫星勘测。目前，世界各国都发射了大量卫星进行大气监测、矿产探测、石油探测、水资源调查、环境监测等，这些技术取得良好效果的基础在于数字图像处理技术的发展和应用。

（3）生物医学。生物医学工程中对数字图像处理技术的依赖性也很大，如进行 CT 显像、显微图像分析、超声波图像处理、立体定向放射治疗等众多方面都离不开数字图像处理技术。

（4）军事公安。在军事上，数字图像技术主要应用于导弹制导、军事侦察以及模拟训练等方面。在公安业务上，主要应用于交通牌照识别、指纹分析、图片复原等。

（5）通信互联。互联网的高速发展也离不开数字图像处理技术。在进行数据互联通信时，最难以处理的数据便是图像数据，因为图像数据量十分巨大，要实现图像的实时传输（如直播），必须借助图像的压缩编码技术来实现。高效的编码方式能够在保证图像传输流畅的同时，质量不会降低。

（6）新兴领域。机器人作为新兴智能领域的代表，受到图像处理技术的影响也十分巨大。通过数字图像处理技术，可以给与机器人视觉分析，从而进行机器人的自动化操作。数字图像处理技术的发展方向

数字图像处理是目前计算机科学领域中十分活跃的研究方向，虽然这一领域的发展十分迅速，但仍有以下几个方面是需要进一步加强的。

（1）加强学科交叉联合研究。数字图像处理的理论涉及面广、应用面广，必须联合相关学科共同开发，才能够取得长足的进步。

（2）提高计算精度和性能。数字图像处理技术中，一个十分矛盾的问题就是计算精度和处理速度之间如何平衡。图像处理需要经过大量的数据计算，运算量远大于文本处理，所以需要在提高运算精度的同时提高运算的速度。

（3）不断提出新的图像处理方法，强化理论研究。数字图像处理在计算机科学领域还是一个年轻的学科，还有许多理论值得探索、发现和应用，逐步形成自己的理论体系。

参考文献：

[1] 许录平.数字图像处理 [M].科学出版社 ,2010.[2] 范秋生探索计算机数字图像处理技术的发展 [J].煤炭技术 ,2013（09）。

[3] 李飞鹏 , 胡云峰.《数字图像处理》实践教学改革与效果分析 [J].中国科技信息 ,2010（20）。

[4] 胡伏原 , 王俭.《数字图像处理》教学改革探索 [J].中国科技信息 ,2009（14）。

[5] 王江涛 , 陈得宝 , 杨一军.面向实际应用的数字图像处理教学探讨 [J].淮北煤炭师范学院学报（自然科学版），2010（04）。