1.1 什么是数字图像处理

图像、数字图像

一幅图像可以定义为一个二维函数 $f(x,y)$， 其中 $x$ 和 $y$ 是空间(平面)坐标， 在坐标 $(x,y)$ 处的幅值 $f$ 称为图像在该点处的强度或灰度。

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， 也称为计算机图像处理。

在本书中， 将数字图像处理界定为输入和输出都是图像的处理，另外， 它还包含从图像中提取特征的处理， 直至包含各个目标的识别。

• 计算机视觉(Computer Vision, CV)的终极目标是用计算机来模拟人的视觉， 包括学习并根据视觉输入进行推断和采取行动等， 该领域是人工智能(Artificial Intelligence, AI)的一个分支， 其目的是模仿人类智能。

• 图像分析(也称图像理解)：处在图像处理和计算机视觉之间。

低级处理以输入、 输出都是图像为特征。中级处理涉及诸多任务， 如分割，描述。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。

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1.3 数字图像处理技术应用领域实例

根据每个光子的能量， 对电磁波段进行分组， 可得到图1.5所示的光谱，其范围从伽马射线(最高能量)到无线电波(最低能量)。 如图所示， 阴影条带表明：电磁波谱的各个波段之间并不存在明显的界线， 而是从一个波段平滑地过渡到另一个波段。

伽马射线成像的主要用途包括核医学和天文观测。

最熟悉的X射线应用是医学诊断。 此外， X射线还被广泛用于工业和其他领域， 如天文学。

紫外“光”的应用多种多样， 包括平板印刷术、 工业检测、 显微方法、激光、 生物成像和天文观测等。荧光显微方法的基本任务是用激发光照射一个样品， 然后从较强的激发光中分离出较弱的荧光。

红外波段常与可见光波段结合成像。 应用： 光显微方法、 天文学、 遥感、 工业和执法等。

微波波段成像的典型应用是雷达。 成像雷达的独特之处是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。

无线电波段成像主要应用于医学和天文学。磁共振成像(MRI)

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1.4 数字图像处理的基本步骤

图像获取、图像滤波和增强、图像复原、彩色图像处理、小波变换和其他图像变换、图像压缩和水印、图像分割、特征提取、图像模式分类。