《图像和数据：》课件

图像和数据课件PPT探索图像与数据的融合世界课程介绍课程目标内容框架掌握图像处理基础理论与实践相结合学习要求完成项目实践图像与数据的关系图像数据定义结合应用以像素矩阵表示的视觉信息数据驱动图像分析图像辅助数据理解图像基础知识像素分辨率图像的最小构成单元单位面积内像素数量图像格式•JPEG有损压缩•PNG支持透明•TIFF高质量存储数据基础概念非结构化数据数字数据图像、文本等精确数值表示结构化数据图像数据表格形式，易处理视觉信息表示图像获取方式相机设备扫描仪公共数据库各类数码相机捕获文档图像数字化ImageNet等开放资源图像感知与采集视觉感知人眼的光线处理机制图像采集传感器光电转换参数控制光圈、快门、ISO图像的数字化模拟信号连续变化的光信号采样过程按一定间隔获取值量化操作将样本值转为离散数值数字信号离散的二进制表示图像编码与压缩压缩类型原理代表格式特点无损压缩完全可恢复PNG、GIF质量不变，体积较大有损压缩舍弃部分信息JPEG体积小，质量降低图像数据的存储格式格式Bitmap像素点阵表示格式Vector数学方程表示图形元数据描述图像的附加信息图像预处理概述原始图像滤波降噪采集的初始状态去除干扰信息裁剪变换增强调整调整尺寸和方向提升关键特征噪声的定义与消除高斯噪声椒盐噪声高斯滤波正态分布随机干扰随机黑白像素点平滑模糊去噪中值滤波非线性滤波保边缘图像增强技术对比度增强和直方图均衡化能显著提升图像细节可见度边缘检测与提取算子Sobel计算像素梯度方向和大小算法Canny滤波、求梯度、非极大值抑制、双阈值实际应用物体轮廓识别、特征定位图像分割技术阈值分割基于灰度值的简单分割分水岭算法基于地形学的区域分割区域生长从种子点扩展区域深度学习分割语义和实例级分割特征点提取与描述128维度SIFT尺度不变特征变换64维度SURF加速的鲁棒特征32维度ORB方向BRIEF特征90%匹配准确率良好条件下的表现图像变换基础傅里叶变换霍夫变换小波变换空间域转频率域几何图形检测多尺度信息提取数据可视化意义模式发现认知增强直观展现隐藏规律提升数据理解效率沟通价值辅助决策与交流图像数据可视化工具介绍高层次工具Tableau、Power BI程序库Matplotlib、Seaborn底层实现OpenCV、D

3.js基本图像可视化案例热力图与伪彩色图热力图应用伪彩色增强温度分布医学影像诊断人流密度遥感图像解读关注度分析微小差异可视化数据分布可视化多种可视化方法展示数据的分布特征和统计规律多维度数据可视化降维PCA主成分分析降维t-SNE保留局部结构关系UMAP高效流形学习算法图像识别数据标注矩形标注掩码标注关键点标注物体位置框定像素级精确标记特征位置标记图像数据增强技术原始图像几何变换数据集基础样本翻转、旋转、裁剪合成扩充光学变换混合、插值生成亮度、对比度调整图像与机器学习分类任务算法KNN对整个图像分类特征空间最近邻花卉、动物识别简单直观算法SVM最大间隔超平面高维空间映射深度学习与图像数据卷积层特征提取核心池化层降维、提取主要特征全连接层综合分析决策典型模型CNNLeNet1998年，手写数字识别AlexNet2012年，ImageNet冠军VGG2014年，简洁统一架构ResNet2015年，残差学习突破图像目标检测系列YOLO FasterR-CNN单阶段检测两阶段检测实时性强区域提议网络从v1到v8持续创新精度更高图像分割模型语义分割像素级类别划分实例分割区分同类别不同个体全景分割语义+实例的统一表示图像生成与AI原理扩散模型风格迁移GAN生成网络与判别网络博弈逐步去噪生成高质量图像内容与风格分离重组实时图像处理难点计算效率延时控制算法优化与硬件加速低延迟响应需求资源占用内存与处理器负载平衡图像大数据存储云存储分布式系统弹性扩展、高可用数据分片与冗余对象存储专用数据库大规模非结构化数据图像元数据索引图像检索系统特征提取深度网络提取图像表示相似度计算特征向量距离度量索引机制加速大规模检索图像与数据安全隐私保护数据加密人脸模糊化传输加密个人信息去除存储保护数字水印版权保护篡改检测图像数据开放平台公开数据集是算法开发和模型训练的基础支撑行业应用案例一医疗影像95%30%肺结节检测准确率诊断时间缩短CT影像AI辅助诊断提升医生工作效率亿80市场规模元中国医疗AI市场行业应用案例二无人驾驶环境感知路况、障碍物实时检测场景理解交通标志、车道线识别多传感器融合相机、雷达、激光雷达数据整合行业应用案例三安防监控行业应用案例四零售商业智能货架客流分析无人结算自动识别缺货状态人群密度热图商品自动识别商品排面分析顾客行为追踪即拿即走体验行业应用案例五文化艺术数字文物艺术品修复数字展览3D扫描与建模破损绘画修复技术虚拟现实博物馆行业应用案例六农业遥感卫星监测无人机巡查产量预测大面积农田状况评估高精度作物生长监控基于多时相图像分析最新发展趋势多模态AI图像、文本、语音融合AIGCAI生成内容革命边缘计算设备端智能处理大模型与大数据GPT-4V SAM文本与图像交互理解通用图像分割模型Midjourney高质量图像生成低代码平台与自动化可视化编程拖拽式图像处理流预定义模板常见场景快速实现流程自动化批处理与定时任务开源技术与社区OpenCV TensorFlowPyTorch计算机视觉基础库深度学习主流框架灵活研究友好平台实践与学习资源经典教材在线课程数字图像处理基础Coursera、Udacity技术社区实践项目Stack Overflow、知乎GitHub开源代码项目案例展示优秀项目展示了图像处理和计算机视觉技术的实际应用价值未来展望与挑战技术方向伦理挑战社会影响低能耗高性能隐私保护就业结构变化通用视觉智能数据偏见数字鸿沟自监督学习合成媒体识别信息真实性课程总结与答疑知识回顾从基础到应用全面复习重点难点算法原理与实现技巧互动答疑解决学生疑问后续学习深入学习建议与方向。