對(duì)數(shù)字圖像處理技術(shù)的淺析

胡曉川

【摘 要】數(shù)字圖像處理技術(shù)就是把圖像中的信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的技術(shù)。在一定程度上，數(shù)字圖像技術(shù)的發(fā)展可以說與計(jì)算機(jī)的發(fā)展同步，數(shù)字圖像的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越越廣泛，目前已經(jīng)應(yīng)用到了廣告攝影創(chuàng)作、視聽資料、地質(zhì)勘探、公安領(lǐng)域、智能交通以及航空航天、醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域，在各領(lǐng)域軍不斷實(shí)現(xiàn)著突破。文章從數(shù)字處理技術(shù)的內(nèi)容和特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)其在廣告攝影創(chuàng)作、視聽資料、公安領(lǐng)域及智能交通等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行研究，并對(duì)其發(fā)展進(jìn)行展望。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字圖像處理；內(nèi)容；特點(diǎn)；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用；展望

【中圖分類號(hào)】TP391.41【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）02-0129-02

1.數(shù)字圖像處理技術(shù)的內(nèi)容及特點(diǎn)

1.1 研究?jī)?nèi)容

不管應(yīng)用到哪個(gè)領(lǐng)域的圖像處理圖像數(shù)據(jù)都要輸入、加工和輸出圖像，其研究?jī)?nèi)容：

（1）獲取、表示和表現(xiàn)圖像——把圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的形式，并把數(shù)字圖像顯示和表現(xiàn)出來。

（2）圖像復(fù)原——已知圖像發(fā)生退化的緣由時(shí)，對(duì)圖像進(jìn)行修復(fù)，關(guān)鍵是建立退化模型。復(fù)原是以模型和數(shù)據(jù)的圖像恢復(fù)為基礎(chǔ)，消除退化的影響。

（3）圖像增強(qiáng)——對(duì)圖像質(zhì)量的常規(guī)改善。當(dāng)不知道圖像退化原因時(shí)，還可用此技術(shù)比較主觀的改善圖像。

（4）圖像分割——人類視覺系統(tǒng)可以輕松地將觀察到的對(duì)象區(qū)分開來，但計(jì)算機(jī)卻很難。分割的基本問題目前是將各種方法融合使用，以此提高處理的質(zhì)量。

（5）圖像分析——檢測(cè)和測(cè)量圖像中的目標(biāo)，獲取其客觀信息，是從圖像到數(shù)據(jù)的過程。

（6）圖像重建——指從數(shù)據(jù)到圖像的處理。

（7）圖像壓縮編碼——為減少數(shù)據(jù)容量、降低數(shù)據(jù)率、壓縮信息量，在不影響其效果的前提下減少圖像的數(shù)據(jù)量。

1.2 數(shù)字圖像處理技術(shù)的特點(diǎn)

（1）圖像再現(xiàn)性好——不會(huì)因?yàn)閷?duì)圖像的變換操作而影響到圖像質(zhì)量；

（2）圖像處理精度高——可以將圖像數(shù)字處理為任意大小的數(shù)組；

（3）適用面寬——來自不同信息源的圖像被變換為數(shù)字編碼形式后，都可以用數(shù)組來體現(xiàn)灰度圖像。

（4）靈活性高——圖像處理可完成線性及非線性處理。

2.應(yīng)用領(lǐng)域

數(shù)字圖像處理技術(shù)被應(yīng)用到越來越多的領(lǐng)域中，如醫(yī)療保健、航空航天、交通通信、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等。下面選取幾方面進(jìn)行分析：

（1）試聽資料證據(jù)——視聽資料證據(jù)是重要的訴訟證據(jù)，在司法訴訟活動(dòng)中發(fā)揮著越來越重要的作用，數(shù)字圖像處理技術(shù)是視聽資料證據(jù)中圖像證據(jù)資料技術(shù)性司法鑒定的常用手段，是圖片原始性、真?zhèn)涡?、相關(guān)性認(rèn)定的基本方法，如名捕監(jiān)控錄像模糊圖像處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)是手印、足跡、槍彈痕跡、工具痕跡、印章檢驗(yàn)、文件檢驗(yàn)以及錄像帶處理等痕檢、文檢、視頻圖像處理工作的必備工具；以及實(shí)時(shí)視頻降噪儀，能夠?qū)崟r(shí)處理現(xiàn)場(chǎng)錄像流，增強(qiáng)視頻的清晰度，該在錄像安全系統(tǒng)中加強(qiáng)監(jiān)視錄像的清晰度，或者在警方實(shí)地調(diào)查拍攝錄像后回到警署再進(jìn)行降噪。

（2）電子商務(wù)——當(dāng)前的電子商務(wù)中，圖像處理技術(shù)也大有可為，如身份認(rèn)證、產(chǎn)品防偽和水印技術(shù)等。

（3）軍事公安領(lǐng)域——軍事的目標(biāo)是偵察、制導(dǎo)和警戒系統(tǒng)和自動(dòng)滅火器的控制及反偽裝；公安部門的現(xiàn)場(chǎng)照片、指紋、手跡、印章和人像等的處理和辨識(shí)；歷史文字和圖片檔案的修復(fù)和管理等。而數(shù)字圖像處理技術(shù)將數(shù)碼攝影和圖像處理技術(shù)結(jié)合起來以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在公安領(lǐng)域中逐步開始擔(dān)當(dāng)重任，在刑事攝影、檔案管理、痕跡檢驗(yàn)、文件檢驗(yàn)、法醫(yī)、物證提取以及公安教學(xué)或宣傳中發(fā)揮著巨大作用，為廣大的公安人員開闊了視野、拓展了思維空間，為執(zhí)法的公正性提供了有力保證，應(yīng)用提高了工作效率，減少了人、財(cái)、物的消耗，大大提高了工作效率。

（4）智能交通——圖像處理具有算法柔性大、適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在智能交通系統(tǒng)中取得了廣泛的應(yīng)用價(jià)值，例如車牌識(shí)別（車牌定位、車牌傾抖校正與字符分割、車牌字符識(shí)別變換等）和車輛檢測(cè)與跟蹤系統(tǒng)（包括感興趣區(qū)域提取、車輛檢測(cè)、車輛跟蹤等），智能車輛導(dǎo)航、車型識(shí)別、交通控制等。

（5）航空航天通信——包括圖像傳輸、電視電話和視會(huì)議等，主要是進(jìn)行圖像壓縮甚至理解基礎(chǔ)上的壓縮。

（6）遙感技術(shù)——航空航天和衛(wèi)星搖撼圖像獲取中和獲取后都要用圖像處理技術(shù)進(jìn)行加工處理，提取出有利用價(jià)值的信息。主要用來對(duì)地形地質(zhì)、礦藏資源搜索以及農(nóng)業(yè)、水利、森林和海洋等資源調(diào)查研究，對(duì)自然災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、檢測(cè)環(huán)境污染、處理氣象衛(wèi)星云圖以及識(shí)別地面軍事目標(biāo)。

（7）生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域——圖像處理在醫(yī)學(xué)界的應(yīng)用非常廣泛，圖像處理首先應(yīng)用于細(xì)胞分類、染色體分類和放射圖像等，臨床診斷和病理研究中都大量接住了圖像處理技術(shù)。它的直觀、安全方便、無創(chuàng)傷的優(yōu)點(diǎn)受到醫(yī)生和患者的青睞。

（8）工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用——在生產(chǎn)線中對(duì)產(chǎn)品及部件進(jìn)行無損檢測(cè)

（9）機(jī)器人視覺——機(jī)器視覺相當(dāng)于智能機(jī)器人的重要感覺器官，可以對(duì)三維景物進(jìn)行理解，醫(yī)院、工廠、郵政以及家庭中的智能機(jī)器人，識(shí)別和定位裝配線工件，太空機(jī)器人的自動(dòng)操作。

（10）視頻及多媒體系統(tǒng)——目前，電視制作系統(tǒng)中廣泛使用圖像處理、變換和合成技術(shù)，使電視效果更佳。在多煤體系統(tǒng)中廣泛使用靜止圖像和動(dòng)態(tài)圖像的采集、處理、存儲(chǔ)、傳輸和壓縮，以達(dá)到使用者的目的。

（11）科學(xué)可視化——圖像處理和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的緊密結(jié)合，使科學(xué)研究得各個(gè)領(lǐng)域有了更為新穎的研究工具。

（12）宇宙探測(cè)——由于探索太空的需要和太空技術(shù)的快速發(fā)展，需要用數(shù)字處理技術(shù)來處理從外太空獲取的大量星體照片。

（13）地質(zhì)勘探——近年來發(fā)展起來的以數(shù)字圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ)、綜合多門學(xué)科知識(shí)的地學(xué)信息處理新技術(shù)的多源地學(xué)信息綜合圖像處理，使用一些特定的圖像處理方法，實(shí)現(xiàn)了多源地學(xué)信息綜合圖像處理，用來輔助地質(zhì)填圖，構(gòu)造地質(zhì)研究，進(jìn)行寸產(chǎn)資源的預(yù)測(cè)和評(píng)估，成為當(dāng)前地質(zhì)工作者正在研究和探討的一個(gè)問題。

由圖像處理技術(shù)在以上幾個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用可以看出，圖像處理技術(shù)在各領(lǐng)域中的重要程度：計(jì)算機(jī)圖像生成技術(shù)在航空航海中可以充當(dāng)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，還可以應(yīng)用到廣告和動(dòng)畫制作，跟友人將其應(yīng)用到網(wǎng)游中；圖像傳輸與通信還可在多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)視頻領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用；在醫(yī)學(xué)上，醫(yī)學(xué)圖像處理和材料分析也日益重要，如超聲成像、X光成像、Y光成像以及核磁共振成像，對(duì)醫(yī)生工作產(chǎn)生了巨大的輔助；圖像跟蹤和光學(xué)制導(dǎo)在戰(zhàn)略技術(shù)武器中發(fā)揮了重要作用。

3.發(fā)展方向

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，圖像處理技術(shù)將越來越成熟，對(duì)各領(lǐng)域的影響也越來越大，總的來說，圖像處理技術(shù)的發(fā)展有以下幾個(gè)趨勢(shì)：

（1） 在目前的基礎(chǔ)上，圖像處理速度越來越快，分辨率越來越高，多媒體應(yīng)用光來月廣泛，標(biāo)準(zhǔn)化、立體化程度越來越高，并產(chǎn)生智能化的趨勢(shì)；

（2） 在目前二維基礎(chǔ)上將出現(xiàn)多維成像的趨勢(shì)；

（3） 芯片廣泛運(yùn)用到圖像處理技術(shù)中，使用起來更加方便；

（4） 將出現(xiàn)新的算法與理論。

圖像處理技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展，大大降低了相應(yīng)領(lǐng)域的工作難度，效率更高，質(zhì)量也無可挑剔，使人類受益匪淺。日后圖像處理技術(shù)將進(jìn)一步根據(jù)人類需求，在相關(guān)科研人員的努力奮斗下而實(shí)現(xiàn)新的突破，在更為廣闊的領(lǐng)域造福人類事業(yè)。

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