图像处理学习笔记-01-绪论

图像处理的目的：

• 为解释图像而改善图像信息；
• 为存储、传输和提取图像信息等任务处理图像数据；

本章的主要目的如下:定义图像处理的范围;通过了解图像处理技术的主要应用领域简介图像处理技术的现状;简要讨论数字图像处理所用的主要方法;

什么是数字图像处理

• 数字图像：一幅图像可以定义为—个二维函数$f(x,y)$，其中$x$和$y$是空间(平面)坐标，任意一对空间坐标$(x,y)$处的幅值$f$称为图像在该点的强度或灰度,当$x,y$和灰度值$f$都是有限的离散量时，我们称该图像为数字图像；
• 数字图像处理：借助于数字计算机来处理数字图像，输入输出都是图像，包含从图像中提取特征和目标的识别；
• 人类的感知仅限于可见光波段，但是成像机器可以几乎覆盖从伽马射线到无线电波的整个电磁波谱范围；
• 计算机处理分为初级处理、中级处理和高级处理，初级处理如降低噪声，对比度增强等任务输入输出都是图像，中级处理如分割等输入是图像，输出是从这些图形中提取的特征；

数字图像处理技术应用领域实例

伽马射线成像

• 核医学中：将放射性同位素注入人体，同位素衰变会发射伽马射线；
• 天文观测中

X射线成像

• 医学诊断：CT计算机断层成像，血管造影；用于医学和工业成像的X射线由X射线管产生,X射线管是带有阴极和阳极的真空管。阴极加热后，释放的自由电子高速流向阳极，当电子撞击一个原子核时, 会以X射线辐射的形式释放能量；
• 工业：检测电路板中的制造缺陷等；
• 天文学；

紫外波段成像

• 荧光显微方法：紫外光本身并不可见，但当紫外线辐射的光子与荧光物质内原子中的电子碰撞时，会使电子跃迁到较高的能级，随后回到较低的能级，并以可见光范围内的低能光子形式发光；
• 天文学；

可见光和红外波段成像

• 光学显微镜
• 遥感：通常包括可见光和红外波谱范围内的一些波段，每个波谱波段显示一幅图像；
  
• 工业检测

微波波段成像

• 雷达：在任何区域和任何时间内，不管天气周围光照条件如何都有收集数据的能力，某些雷达可穿透云层，在一定条件下还可穿透植被、冰层和沙漠，在许多情况下，雷达是探测地表不可接近地区的唯一办法

无线电波段成像

• 医学：磁共振，将病人放在强磁场中，让无线电波以短脉冲形式通过病人的身体，每个脉冲都会使病人的组织发射相应的无限电波脉冲；
• 天文学；

其他成像方式

• 声波：矿产和石油勘探，获取海洋图像，胎儿图像
• 电子显微镜

数字图像处理的基本步骤