主要内容：

• 数字图像处理与分析概述

1、数字图像处理基本概念

2、数字图像处理历史发展

3、基础理论与学科关系

• “数字图像处理与分析”应用实例概览

遥感领域图像处理应用概述

一、数字图像处理与分析概述

1、什么是图像？

• ?“图”是物体投射或反射光的分布，“像”是人的视觉系统对图的接受在大脑中形成的印象或反映；
  ?“一幅图像是一个东西的另一个表示”，是其所表示物体的信息的一个浓缩和高度概括；
• ?   是客观和主观的结合；
  ?   图像是对客观存在的物体的一种相似性的生动模仿或描述。是物体的一种不完全、不精确，但在某种意义上是适当的表示；
•        图像是光被遮挡产生的投影——光学投影；
• 

2、什么是数字图像？

• 模拟图像——

三维空间连续

时间上连续

波谱上连续

不可见物理图像

想象中的虚拟图像

• 模拟图像的数字化

二维空间数字化——二维图像

时间离散化——多维图像

层次数字化——灰度数字化

波谱数字化——从波谱角度扩展人类观察自然界的能力

尺度适应化——从空间尺度扩展人类观察自然界的能力

• 什么是数字图像？

单幅图像——平面、单色、静止：

数字图像——单幅图像的数字表示

数字图像的表示——二维矩阵

3、数字图像处理方式：

• 将一幅图像变为另一幅经过加工的图像，图像到图像的过程；
• 将一幅图像转化为一种非图像的表示，分析、识别与理解的过程；

4、数字图像处理与分析研究的实质：

• 研究如何对一幅连续图像取样、量化以产生包含全部或所需信息的数字图像
  如何对数字图像做各种变换以方便处理
  如何滤去图像中的无用噪声或增强感兴趣内容
  如何压缩图像数据以便存储和传输
  如何从图像中提取所需信息，从而形成对图像所含信息的的理解与识别
  如何形成抽象事物的模拟图像，从而帮助人类更好地认识客观事物

5、数字图像处理与分析研究的内容：

• 图像变换
  ?改变图像的空间或频谱分布，获取或突出感兴趣信息
  ?空域变换：放大、缩小、旋转、……
  ?频域变换：傅立叶变换、Walsh变换、离散余弦变换、
      小波变换、 小波变换、……
• 图像编码
  ?减少描述图像的数据量，节省图像传输、处理时间，减少存储空间
      熵编码、预测法编码、变换编码、分形编码
• 图像增强和恢复
  ?提高图像质量（去除噪声、提高图像的清晰度）
  ?灰度修正、平滑、几何校正、图像锐化、频域增强、
      维纳滤波、卡尔曼滤波、……
• 图像分割
  ?提取出感兴趣的对象，为进一步的理解和识别做准备
  ?灰度阀值分割、基于纹理的分割、区域生长法……
• 图像的理解和识别
  ?从图像中提取抽象化的特定信息
  ?统计模式分类和句法模式分类

6、历史发展：

二十世纪二十年代：压缩图像以传输 

五十年代：开始利用计算机处理图像

六十年代：阿波罗登月计划实施过程中发挥巨大作用，初步形成数字图像处理与分析学科

七十年代：医学射线图像处理、 图像处理上的成功应用，带动数字图像处理与分析技
                   术的深入发展

八十年代：普及

九十年代：多媒体

二十一世纪：…

7、数字图像处理与分析的哲学观点：

• 基本出发点：用离散技术处理连续世界的图像，处理的结果一般地也要以连续的形式演绎
• “数字图像处理”不是指“处理数字图像”，而是指“图像的数字处理”

8、数字图像处理与分析发展趋势

• 高速度、高分辨率、立体化、多媒体化、智能化和标准化 
• 三维与多维图像的成像与处理
• 与图形学研究、人工智能研究等相结合，形成新的研究领域和开拓新的应用
  ?图像处理：图像进——图像出 
  ?图像分析：图像进——测量结果出
  ?图像理解：图像进——高级描述出 
  ?虚拟景观、智能机器人、……
• 软件固化、高速处理芯片化 
• 新理论与新算法研究
• 通讯技术——图象传真，电视电话，卫星通讯，数字电视
• 宇宙探索——其他星体图片处理
• 遥感技术——农林资源调查，作物长势监视，自然灾害，(水、火、风、虫等)监测、预报，地势、地貌以及地质构造测绘，找矿，水文、海洋调查，环境污染笋测，等 构造测绘，找矿，水文、海洋调查，环境污染笋测，等等
• 生物医学——X射线、超声、显微图片分析，内窥镜图、温谱图分析，断层及核磁共振分析 温谱图分析，断层及核磁共振分析
• 工业生产——无损探伤，石油勘探，生产过程的自动化(识别零件，装配，质量检查)，工业机器人视觉 (识别零件，装配，质量检查)，工业机器人视觉
• 计算机科学——文字、图象输入的研究，计算机辅助设计，人工智能研究，多媒体汁算机与智能计算机研究
• 气象预报——天气云图测绘、传输
• 军事技术——航空及卫星侦察照片的判读，导弹制导，雷达、声纳图象处理，军事仿真
• 高能物理——核子泡室图片分析 
• 侦缉破案——指纹鉴别，印鉴、伪钞识别，手迹分析
• 考古——恢复珍贵的文物图片，名画，壁画

二、遥感图像处理概述

1、历史发展：

?1839 第一架照相机诞生 

?1858—从气球上首次获得空中的照片

    1903—第一架飞机诞生 

    1906—利用风筝首次获得高空大面积照片

    19世纪末最新奇的遥感平台—欧洲著名的鸽子飞行队 

?1910~45—第一、二次世界大战中，利用航空照片解译进行空中侦察

    1957—前苏联第一颗人造卫星上天

    1960—第一颗气象卫星上天

    1972—美国Landsat-1 上天
?…………

2、遥感系统组成的三要素：

目标物体、从目标物体传过来的光线、感受光线的传感器

3、遥感图像的波谱范围

4、空间、频谱的采样

5、遥感过程：

6、遥感图像处理基本内容

• 遥感图像的辐射和几何校正 

?遥感图像的辐射校正，遥感图像的几何变分析，几何校正的基本技术方法，…

• 遥感信息增强处理 

?彩色合成，图像增强，信息融合，主成分分析，遥感图像变换，…

• 遥感信息提取及图像分类

?遥感图像目视判读，监督分类，非监督分类，相关分类模型，分类结果评估，遥感图像专题特征提取，…