Introduction to Image Processing using Matlab培訓

影像基礎與 MATLAB 影像處理

1. 數位影像處理簡介

• 理解數位影像與畫素
• 影像維度、解析度與資料型別
• 認識 MATLAB 影像處理工具箱
• 理解基本的影像處理工作流程

2. 影像匯入與視覺化

• 將影像載入 MATLAB
• 顯示與檢視影像屬性
• 處理影像維度與資料型別
• 比較不同的影像表示方式

3. 彩色影像處理

• 理解 RGB 彩色影像
• 存取獨立的紅、綠、藍通道
• 結合與操縱彩色通道
• 在不同彩色表示方式之間轉換

4. 灰階與二值影像

• 將 RGB 影像轉換為灰階
• 理解強度值
• 建立二值影像
• 閾值（Thresholding）基礎
• 比較灰階與二值表示方式

5. 影像遮罩與感興趣區域

• 理解影像遮罩
• 建立邏輯遮罩
• 將遮罩應用於影像
• 選擇並分析感興趣區域

6. 影像儲存與匯出

• 儲存已處理的影像
• 管理影像格式
• 匯出結果以供進一步分析

實作演練：建立一個基本的 MATLAB 工作流程，以載入、檢視、操縱、遮罩並儲存影像。

影像增強、降噪、配準與特徵偵測

1. 互動式影像分析

• 互動式探索影像
• 檢視畫素值與影像區域
• 選擇感興趣區域
• 比較原始影像與處理後影像

2. 影像增強

• 改善影像可見度
• 調整影像強度
• 對比增強
• 為後續分析準備影像

3. 雜訊與影像還原

• 理解常見的影像雜訊
• 辨識影像中的雜訊
• 應用平滑技術
• 比較不同的降噪方法
• 平衡雜訊去除與影像細節保留

4. 影像對齊與配準

• 理解影像配準
• 對齊具有不同視角或位置的影像
• 選擇適當的配準方法
• 評估對齊準確度

5. 全景影像製作

• 結合重疊影像
• 偵測對應的影像特徵
• 對齊並混合影像
• 製作全景場景

6. 幾何特徵偵測

• 偵測直線
• 偵測圓形
• 理解霍夫變換（Hough transform）概念
• 將直線與圓形偵測應用於實際影像

實作演練：去除影像雜訊、對齊多張影像、製作全景圖並偵測幾何特徵。

直方圖、濾波與影像分割

1. 影像直方圖

• 理解影像強度分佈
• 建立與解讀直方圖
• 基於直方圖的影像分析
• 利用直方圖輔助閾值選擇
• 使用直方圖比較影像特徵

2. 2D 影像濾波

• 理解空間濾波
• 影像卷積（Convolution）基礎
• 設計 2D 濾波器核心（Kernel）
• 將濾波器應用於影像
• 平滑與銳化
• 比較不同的濾波器響應

3. 邊緣偵測

• 理解影像邊緣
• 基於梯度的邊緣偵測
• 偵測物件邊界
• 選擇適當的邊緣偵測方法
• 透過前處理改進邊緣偵測

4. 物件分割

• 影像分割簡介
• 將前景物件與背景分離
• 基於閾值的分割
• 基於強度的分割
• 評估分割結果

5. 基於顏色的分割

• 理解色彩空間
• 選擇有用的顏色資訊
• 根據顏色分割物件
• 處理光照變化

6. 基於紋理的分割

• 理解紋理資訊
• 利用紋理特徵辨識物件
• 將紋理資訊與其他分割技術結合

實作演練：開發一個完整的分割工作流程，運用濾波、邊緣偵測、強度、顏色及紋理資訊。

自動化影像分析、形態學與物件測量

1. 批次影像處理

• 理解自動化影像處理工作流程
• 從資料夾讀取多張影像
• 對影像集合套用相同的處理步驟
• 儲存與整理分析結果
• 建立可重複使用的 MATLAB 腳本進行影像分析

2. 形態學影像處理

• 數學形態學簡介
• 結構元素（Structuring elements）
• 侵蝕與膨脹
• 開運算與閉運算
• 填補孔洞與移除不必要區域
• 精細化二值分割結果

3. 基於形狀的物件分割

• 根據形狀辨識物件
• 分離相連的物件
• 移除小型或不必要物件
• 精細化物件邊界
• 結合分割與形態學技術

4. 測量物件屬性

• 偵測個別物件
• 測量物件面積與周長
• 邊界框（Bounding boxes）與重心
• 形狀與幾何測量
• 萃取物件屬性以供進一步分析

5. 定量影像分析

• 將影像處理結果轉為數值資料
• 建立測量表格
• 比較物件
• 根據測量屬性辨識物件
• 匯出分析結果

6. 端到端影像處理工作流程

學員將結合課程中學習的技術，發展出完整的影像分析工作流程：

影像擷取 → 前處理 → 增強 → 濾波 → 分割 → 形態學處理 → 物件偵測 → 測量 → 報告

實作演練：開發一個自動化 MATLAB 應用程式，處理一組影像、分割物件、萃取形狀屬性並產生定量結果。

實作演練

在整個課程過程中，學員將透過以下實際範例進行練習：

• 影像增強與視覺化
• RGB 與灰階影像分析
• 降噪
• 影像濾波
• 全景製作
• 直線與圓形偵測
• 邊緣偵測
• 顏色與紋理分割
• 形態學處理
• 基於形狀的物件偵測
• 物件測量
• 自動化批次處理