圖像清華大學(xué)電子工程系

1、大 綱,圖像工程教材特點教學(xué)建議其他資源,大 綱,圖像工程教材特點教學(xué)建議其他資源,圖像工程,圖像 ? 圖像技術(shù) ? 圖像工程圖像是用各種觀測系統(tǒng)以不同形式和手段觀測客觀世界而獲得的，可以直接或間接作用于人眼并進(jìn)而產(chǎn)生視知覺的實體圖象（廣義/抽象）? 圖像（狹義/具體）"Image" rather than "picture" is of

2、ten used nowadays because computers store numerical images of a picture or scene,圖像工程,圖像 ? 圖像技術(shù) ? 圖像工程圖像和信息：人類從外界（客觀世界）獲得的信息約有75%來自視覺系統(tǒng) 圖像類型：{狹義} 單幅 ? 序列圖像，靜止 ? 運(yùn)動圖像（視頻），2-D ? 3-D，彩色，立體對，多光譜，多視場圖像，灰度 ? 深度，紋理圖

3、像，……{廣義} 圖片，動畫，繪圖，文字/檔，……,圖像工程,圖像 ? 圖像技術(shù) ? 圖像工程圖像技術(shù)圖像技術(shù)在廣義上是各種與圖像有關(guān)的技術(shù)的總稱主要功能/作用包括：對圖像的各種加工（見下）基于加工結(jié)果的判斷決策和行為規(guī)劃為此進(jìn)行的硬件設(shè)計及制作,圖像工程,圖像 ? 圖像技術(shù) ? 圖像工程圖像技術(shù)圖像的采集、編碼、存儲、傳輸，合成和產(chǎn)生，顯示和輸出，變換、增強(qiáng)、修補(bǔ)/修復(fù)、校正、恢復(fù)/復(fù)原和重建，圖像的分割

4、，目標(biāo)的檢測、表達(dá)和描述，特征的提取和測量，序列圖像的校正，3-D景物的重建復(fù)原，圖像數(shù)據(jù)庫的建立、索引和抽取，圖像和目標(biāo)的分類、表示和識別，圖像模型的建立和匹配，圖像和場景的解釋，……,圖像工程,圖像 ? 圖像技術(shù) ? 圖像工程圖像工程：一門系統(tǒng)地研究各種圖像理論、技術(shù)和應(yīng)用的新的交叉學(xué)科，不同層次圖像技術(shù)的有機(jī)結(jié)合應(yīng)用圖像工程三層次：圖像處理（圖像 ——> 圖像）圖像分析（圖像 ——> 數(shù)據(jù)）圖像

5、理解（圖像 ——> 解釋）,圖像工程,圖像工程的3個層次,圖像工程,圖像處理、圖像分析和圖像理解在抽象程度和數(shù)據(jù)量上各有特點，操作對象和語義層次各不相同圖像處理是比較低層的操作，它主要在圖像的像素層次上進(jìn)行處理，處理的數(shù)據(jù)量非常大圖像分析則進(jìn)入了中層，分割和特征提取把原來以像素描述的圖像轉(zhuǎn)變成比較簡潔的對目標(biāo)的描述圖像理解主要是高層操作，操作對象基本上是從描述中抽象出來的符號，其處理過程和方法與人類的思維推理有許多類似之處,

6、圖像工程,一些相關(guān)學(xué)科,圖像工程,中國圖像工程綜述（中國圖象圖形學(xué)報, 5月期）文獻(xiàn)統(tǒng)計分類 共統(tǒng)計15種刊物 已進(jìn)行16年（1996-2011） 涉及到38092篇論文 選取了8999篇論文,圖像工程,圖像工程期刊（1）[CT]： 《CT理論與應(yīng)用研究》（2）[CX]： 《測繪學(xué)報》（3）[DC]： 《電子測量與儀器學(xué)報》（4）[DK]： 《電子科學(xué)學(xué)刊》（5）[DX]

7、： 《電子學(xué)報》（6）[JX]： 《計算機(jī)學(xué)報》（7）[MR]： 《模式識別與人工智能》（8）[SC]： 《數(shù)據(jù)采集與處理》（9） [TX]： 《通信學(xué)報》（10） [XC]： 《信號處理》（11） [YX]： 《遙感學(xué)報》（12） [ZS]： 《中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報》（13） [Zti]：《中國體視學(xué)和圖象分析》（14） [Ztu]：《中國圖象圖形學(xué)報》（15） [ZX]： 《自動化學(xué)

8、報》,圖像工程,年度 論文總數(shù)選取總數(shù)選取率 1995 997 14714.7% 1996 1205 21217.6% 1997 1438 28019.5% 1998 1477 30620.7% 1999 2048 38819.0% 2000 2117 46421.9

9、% 2001 2297 48120.9% 2002 2426 54522.5% 2003 2341 57724.7% 2004 2473 63225.6% 平均 1816 37821.4%,前十年,圖像工程,年度 圖像處理 圖像分析 圖像理解 技術(shù)應(yīng)用 1995 35(23.8%) 52(

10、35.4%) 14(9.52%) 46(31.3%)1996 52(24.5%) 72(34.0%) 30(14.2%) 55(25.9%)1997 104(37.1%) 76(27.1%) 36(12.9%) 60(21.4%)1998 108(35.3%) 96(31.4%) 28(9.15%) 71(23.2%) 1999 132(34.0%) 137(35.3%) 42(10.8

11、%) 73(18.8%)2000 165(35.6%) 122(26.3%) 68(14.7%) 103(22.2%)2001 161(33.5%) 123(25.6%) 78(16.2%) 115(23.9%)2002178(32.7%)150(27.5%) 77(14.3%) 135(24.8%)2003 194(33.6%) 153(26.5%) 104(18.0%) 119(20.6%)2004

12、 235(37.2%) 176(27.8%) 76(12.0%) 142(22.5%)平均 116.9 103.5 46.6 82.3,圖像工程,分類（1996年開始）A：圖像處理A1：圖像采集和獲?。ǔ上蠓椒?、攝象機(jī)校正）A2：圖像重建（從投影重建圖像）A3：圖像變換，濾波，增強(qiáng)，恢復(fù)或復(fù)原等A4：圖像壓縮編碼（算法研究、國際標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)）B：圖像分析B1：邊緣檢測，圖像分割B

13、2：目標(biāo)表達(dá)，描述，測量（二值圖處理、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法等）B3：目標(biāo)形狀，紋理，空間，運(yùn)動等的分析B4：（2-D）目標(biāo)識別，分類和提取,圖像工程,分類（1996年開始）C：圖像理解 C1：（序列、立體）圖像匹配、融合、鑲嵌C2：3-D 建模，重構(gòu)、場景恢復(fù)C3：圖像感知，解釋，推理D：技術(shù)應(yīng)用D1：硬件，（硬件）系統(tǒng)和快速/并行算法 D2：視頻，通信D3：文檔（包括文字，數(shù)字，符號等）

14、D4：生物，醫(yī)學(xué)D5：遙感、雷達(dá)、測繪 D6：其他E：綜述評論E1：綜述（介紹圖像處理、分析、理解或它們的綜合，進(jìn)展）,圖像工程,2001年開始增加了3個小類A：圖像處理A5：圖像數(shù)字水印和圖像信息隱藏B：圖像分析B5：人臉和器官的檢測、定位與識別C：圖像理解C4：基于內(nèi)容的圖像和視頻檢索,圖像工程,2006年開始增加了2個小類A：圖像處理

15、A6：圖像多分辨率處理（超分辨率重 建、圖像分解和插值、分辨率轉(zhuǎn)換等） C：圖像理解C5：時空技術(shù)（3-D運(yùn)動分析，姿態(tài)檢 測，對象跟蹤，行為判斷和理解）,圖像工程,2010年23個小類統(tǒng)計結(jié)果,,大 綱,圖像工程教材特點教學(xué)建議其他資源,教材特點,封面選材全面注重實用解釋直觀示例豐富各章平衡，方便教學(xué)提供索引，便于查詢,

16、,,教材特點,選材全面圖像處理,教材特點,選材全面圖像分析,教材特點,注重實用 1、內(nèi)容實用面向使用而非專門研究圖像技術(shù)的學(xué)生主要介紹基本的、有基礎(chǔ)意義的、比較成熟且應(yīng)用了的圖像技術(shù)共給出各類思考題和練習(xí)題180個，對其中的66個練習(xí)題提供了參考答案（有助于自學(xué)）,教材特點,注重實用 2、結(jié)構(gòu)實用專門教材、入門教材內(nèi)容平均分配在15章（每章均4節(jié)或5節(jié)），可每次一章（內(nèi)容多的主題拆分到兩章中）

17、各部分相對獨立，涉及的概念盡量一次講清楚，基本不再參引書中其他部分，也不需再查看其他參考文獻(xiàn)（正文中未引）,教材特點,解釋直觀使用了較多的物理描述盡量減少了數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)結(jié)合具體數(shù)據(jù)示例解釋算法原理使用了大量的圖（361幅，平均每章24幅、每頁1.1幅）,包括圖片、示意圖、流程圖/框圖、繪圖等，較多的表格（27個，平均每章近2個）,教材特點,示例豐富全書共給出119個例題平均每章約8個，每節(jié)約1.75個例題多含

18、圖表，比較形象直觀為教和學(xué)提供了一定的靈活性,教材特點,各章平衡，方便教學(xué)每章長度接近（均4~5節(jié)，均約20頁）每章結(jié)構(gòu)一致均包括：介紹/講解、總結(jié)、習(xí)題 ……每章習(xí)題數(shù)量一致總結(jié)中有針對性地介紹了一些相關(guān)的參考文獻(xiàn)，幫助學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)一步深入,教材特點,提供索引，便于查詢書末索引共列出700多個術(shù)語，并給出了對應(yīng)的英文索引一來方便在書中查找有關(guān)內(nèi)容，二來也方便在網(wǎng)上查找有關(guān)文獻(xiàn)這些術(shù)語多為《英漢圖

19、像工程辭典》中的條目，那里還可查到相應(yīng)的定義和解釋,教材特點,適合用作第一門圖像課程入門門檻低，先修要求較少主要介紹基本原理不過多強(qiáng)調(diào)理論性、完備性盡量通過直觀的物理解釋和示例來幫助讀者理解比較抽象的概念對具體方法描述比較詳細(xì)，常配以實例,大 綱,圖像工程教材特點教學(xué)建議其他資源,教學(xué)建議,先修基礎(chǔ) 參考講義 內(nèi)容選擇 例題使用 習(xí)題使用 “總結(jié)和復(fù)習(xí)”,教

20、學(xué)建議,先修基礎(chǔ)（1）數(shù)學(xué)知識：線性代數(shù)，因為圖像可表示為點陣，需借助矩陣表達(dá)、解釋各種加工運(yùn)算過程；另外，統(tǒng)計和概率也很有用（2）計算機(jī)科學(xué)知識：計算機(jī)軟件技術(shù)，因為對圖像的加工需要使用計算機(jī)，通過編程用一定的算法來完成（3）電子學(xué)知識：一個是信號處理，因為圖像可看做1-D信號的擴(kuò)展，對圖像的處理是對信號處理的擴(kuò)展；另一個是電路原理，因為要最終實現(xiàn)對圖像的加工，需要使用一定的電子設(shè)備,教學(xué)建議,參考講義15章p

21、pt講稿（380多頁，10兆）可在出版社網(wǎng)站或主頁下載覆蓋了教學(xué)大綱各項內(nèi)容各章的圖文件（近120幅，140多兆）可與出版社聯(lián)系,教學(xué)建議,內(nèi)容選擇第1章為緒論，舉出了多種圖像的示例，概況了圖像技術(shù)的總體情況，并具體介紹了圖像的表達(dá)和顯示方法，以及圖像存儲和文件格式，還對本書的使用提出了建議第2章介紹圖像采集，包括幾何成像模型和亮度成像模型，為數(shù)字化而進(jìn)行的采樣和量化，以及所獲得的圖像中像素間的聯(lián)系和將像素

22、的坐標(biāo)進(jìn)行變換的方法第3章介紹空域圖像增強(qiáng)，所涉及的技術(shù)包括灰度映射技術(shù)，通過對圖像進(jìn)行運(yùn)算的技術(shù)，利用直方圖修正的方法和利用像素鄰域的空域濾波方法,教學(xué)建議,內(nèi)容選擇 第4章介紹彩色圖像增強(qiáng)，首先討論了與彩色視覺有關(guān)的三基色與色度圖以及常用的彩色模型及相互轉(zhuǎn)換，然后給出一些偽彩色增強(qiáng)和真彩色增強(qiáng)的方法 第5章介紹圖像變換，對比較基本和常用的傅里葉變換、沃爾什和哈達(dá)碼變換、離散余弦變換以及霍特林變換的性質(zhì)、特點簡要地進(jìn)

23、行了概括 第6章介紹頻域圖像增強(qiáng)，具體介紹了多種低通濾波器、高通濾波器和帶阻帶通濾波器，并結(jié)合分析了同態(tài)濾波器的原理，還對空域技術(shù)與頻域技術(shù)的聯(lián)系進(jìn)行了討論,教學(xué)建議,內(nèi)容選擇 第7章介紹圖像恢復(fù)，首先分析了圖像退化的一些示例和幾種典型的噪聲，給出了幾種空域噪聲濾波器和組合濾波器，并對基本的無約束恢復(fù)和有約束恢復(fù)技術(shù)進(jìn)行了討論 第8章介紹圖像投影重建，首先分析常見的投影重建方式，統(tǒng)一概括投影重建的原理，對傅里葉反變換重

24、建、卷積逆投影重建和級數(shù)展開重建3類技術(shù)進(jìn)行了討論 第9章介紹圖像編碼基礎(chǔ)，包括圖像壓縮的原理和典型的數(shù)據(jù)冗余，圖像保真度的定義和測度，基于基本的編碼定理，討論了變長編碼和位平面編碼的方法,教學(xué)建議,內(nèi)容選擇 第10章介紹進(jìn)一步的圖像編碼技術(shù)，主要是常用的預(yù)測編碼和變換編碼技術(shù)，也結(jié)合概括了靜止圖像壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)動圖像壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容 第11章介紹基本圖像分割技術(shù)，根據(jù)對圖像分割技術(shù)的通用分類方法，給出了一

25、些基本的并行邊界技術(shù)、串行邊界技術(shù)、并行區(qū)域技術(shù)和串行區(qū)域技術(shù) 第12章介紹一些典型圖像分割算法，包括用于檢測角點的SUSAN算子、確定目標(biāo)邊界的主動輪廓模型、若干有特色的取閾值技術(shù)和基于區(qū)域的分水嶺分割算法,教學(xué)建議,內(nèi)容選擇 第13章介紹目標(biāo)表達(dá)描述，在對目標(biāo)標(biāo)記的基礎(chǔ)上，分別討論了基于邊界的表達(dá)和基于區(qū)域的表達(dá)以及基于邊界的描述和基于區(qū)域的描述方法 第14章介紹特征提取和測量，對區(qū)域形狀特征及測量，區(qū)域紋理

26、特征及測量和運(yùn)動檢測及測量分別進(jìn)行了討論，還對特征測量的準(zhǔn)確度給出了全面的分析 第15章介紹數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)，對二值形態(tài)學(xué)基本運(yùn)算，二值形態(tài)學(xué)組合運(yùn)算和二值形態(tài)學(xué)實用算法進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論，還對灰度數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)給予了概括,教學(xué)建議,內(nèi)容選擇,教學(xué)建議,例題數(shù)量比較多（近120個） 給出示例/實例，教授內(nèi)容的補(bǔ)充可講解，也可學(xué)生自學(xué)教授內(nèi)容的延伸和擴(kuò)展根據(jù)情況講解，或供課后學(xué)習(xí),教學(xué)建議,習(xí)題各章數(shù)量一致（

27、均為12個），有些有解答（> 1/3） 可根據(jù)學(xué)號分別布置 有些習(xí)題也可當(dāng)例題講解 有解答的習(xí)題也可布置，要求過程,教學(xué)建議,“總結(jié)和復(fù)習(xí)”（每章均有） 給出各節(jié)簡單小結(jié)介紹可供深入學(xué)習(xí)的參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)目錄統(tǒng)一列在書末通過練習(xí)題進(jìn)行復(fù)習(xí)標(biāo)有星號的練習(xí)題在書末提供了解答,大 綱,圖像工程教材特點教學(xué)建議其他資源,其他資源,內(nèi)容教學(xué)課件學(xué)會會議,其他

28、資源,內(nèi)容 完整、全面、深入、擴(kuò)展,其他資源,教學(xué) 在教學(xué)中更好地使用圖像Zhang Y-J. “Better Use of Digital Images in Teaching and Learning”. Encyclopedia of Distance Learning, Idea Group Reference, 1: 152-158, 2005.Zhang Y-J. “Teaching and Lear

29、ning Image Courses with Visual Forms”. Encyclopedia of Distance Learning, 2nd Edition, 4: 2044-2049, 2009.,其他資源,課件 教學(xué)課件的使用對改善教學(xué)效果有一定的作用章毓晉，趙雪梅?！皥D像處理”網(wǎng)絡(luò)課件的研制。第十四屆全國圖像圖形學(xué)學(xué)術(shù)會議（NCIG‘2008）論文集，2008，790-794演示：主頁下載 示

30、例：基本坐標(biāo)變換哈夫曼編碼,,,其他資源,學(xué)會 中國圖象圖形學(xué)學(xué)會（CSIG） 正式成立于1990年，是具有獨立法人資格的全國性學(xué)術(shù)團(tuán)體開展科學(xué)研究與學(xué)術(shù)交流，普及圖像圖形科技知識，編輯出版科普書刊現(xiàn)為中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會正式會員http://www.csig.org.cn/,其他資源,會議 全國圖像圖形學(xué)學(xué)術(shù)會議（NCIG） 從上世紀(jì)80年代開始，目前每逢雙數(shù)年召開，2012年將在吉林長春開第1

31、6屆國際圖像圖形學(xué)學(xué)術(shù)會議（ICIG）從2000年開始，目前每逢單數(shù)年召開，今年8月將在安徽合肥召開第6屆，2013年將在山東青島召開第7屆,聯(lián)系信息,通信地址：北京清華大學(xué)電子工程系 郵政編碼：100084 辦公地址：清華大學(xué)東主樓，9區(qū)307室 辦公電話：(010)62781430 傳真號碼：(010)62770317 電子郵件：zhang-yj@tsinghua.edu.cn 個人主頁：oa.ee.tsingh