數(shù)字圖像處理技術(shù)研究與發(fā)展方向

摘 要：數(shù)字圖像處理是將圖像由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，采用計算機(jī)對圖像進(jìn)行處理的過程。圖像處理的目的是修改圖形、改善圖像的質(zhì)量、從圖像中提取有效信息、壓縮圖像體積等。詳細(xì)敘述三種數(shù)字圖形處理方法，最后簡述數(shù)字圖像處理領(lǐng)域中面臨的主要挑戰(zhàn)和未來發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖形處理；圖形處理方法；挑戰(zhàn)；未來發(fā)展

中圖分類號：O1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-291X（2013）18-0246-02

一、數(shù)字圖像處理基本概述

數(shù)字圖像處理是利用計算機(jī)對圖像進(jìn)行處理，常用的方法技術(shù)有去除噪聲、復(fù)原、增強(qiáng)、分割、提取特征等。數(shù)字圖像發(fā)展初期，主要應(yīng)用于提高圖片質(zhì)量，第一次應(yīng)用該技術(shù)是對倫敦和紐約之間海底電纜發(fā)送的圖片進(jìn)行改善。圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域涉及到人類生活的方方面面。

數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展速度快、應(yīng)用范圍廣是因?yàn)槠渚哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)[1]：（1）再現(xiàn)性好。數(shù)字圖像處理不會因一系列變換操作而導(dǎo)致圖像質(zhì)量退化，能夠完全保證圖像的再現(xiàn)性。（2）處理精度高。數(shù)字圖像處理可將模擬圖像數(shù)字化為任意大小的二維數(shù)組，可以滿足任意應(yīng)用需求的精度。（3）適用面寬。圖像的來源廣泛，不同信息源的圖像經(jīng)過數(shù)字編碼后均可以進(jìn)行數(shù)字圖像處理。（4）靈活性高。數(shù)字圖像處理的運(yùn)算范疇廣泛，可以進(jìn)行線性和非線性運(yùn)算。

二、數(shù)字圖像處理研究內(nèi)容

數(shù)字圖像處理技術(shù)是利用計算機(jī)圖像處理系統(tǒng)對圖像進(jìn)行輸入、加工和輸出，主要研究的內(nèi)容包括以下幾項：

圖像變換。圖像陣列通常比較大，如果直接進(jìn)行空間域處理，會有很大的計算量，一般采用傅立葉變換等處理技術(shù)，把空間域轉(zhuǎn)換成變換域處理，可以減少計算量。

圖像編碼壓縮。圖像編碼壓縮后可以減少圖像數(shù)據(jù)量，從而在圖像傳輸時減少處理時間。圖像編碼是壓縮技術(shù)中相對比較成熟的圖像處理技術(shù)。常見的壓縮法有冗余度壓縮法、熵壓縮法等。

圖像增強(qiáng)和復(fù)原。圖像增強(qiáng)的目標(biāo)是改進(jìn)圖片的質(zhì)量，如增加對比度、修正幾何畸變等；圖像復(fù)原是在假定已知模糊或噪聲的模型時，試圖恢復(fù)原圖像的一種技術(shù)。圖像增強(qiáng)方法有灰度等級直方圖處理、邊緣銳化等。

圖像分割。圖像分割是將圖像劃分為一些互不重疊的區(qū)域，以便進(jìn)一步對圖像進(jìn)行分析、識別、壓縮編碼等。一般采用區(qū)域法和境界法。區(qū)域法根據(jù)被分割對象與背景的對比度進(jìn)行閾值運(yùn)算，可以將對象從背景中分割出來。境界法利用各種邊緣檢測技術(shù)，即根據(jù)圖像邊緣處具有很大的梯度值進(jìn)行檢測。這兩種方法都可以利用圖像的紋理特性實(shí)現(xiàn)圖像分割。雖然目前已研究出不少邊緣提取、區(qū)域分割的方法，但還沒有研究出一種適用于各種圖像的有效分割方法。因此，圖像分割技術(shù)是目前圖像處理中研究的熱點(diǎn)之一[2]。

圖像識別也稱為模式識別，是數(shù)字圖像處理技術(shù)的一個新興的研究方向。常用的識別方法有三種：統(tǒng)計識別法、和模糊識別法、語法結(jié)構(gòu)識別法[3]。在圖像識別中，特征提取是很重要的一環(huán)。特征提取的過程比較復(fù)雜，它和識別對象的各種物理的、形態(tài)的性能都有聯(lián)系，需要對識別對象的各種重要特征能有充分的理解，然后把這種特征轉(zhuǎn)換為數(shù)字。近年來新發(fā)展起來的模糊模式識別和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別越來越成為數(shù)字圖像處理研究的重點(diǎn)。

三、數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，涉及到人類生活和工作的方方面面。數(shù)字圖像處理技術(shù)主要應(yīng)用于下面幾個領(lǐng)域：（1）遙感中的應(yīng)用。遙感圖像處理的效率和分辨率很高，被廣泛應(yīng)用于土地測繪、礦藏勘察、環(huán)境污染檢測、氣象監(jiān)測、軍事偵察等領(lǐng)域[4]。（2）工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。利用數(shù)字圖像處理技術(shù)可進(jìn)行無損探傷、機(jī)器人視覺、自動控制等。（3）生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。圖像處理憑借其形象直觀、無創(chuàng)傷、安全、方便等優(yōu)點(diǎn)在醫(yī)學(xué)界被廣泛應(yīng)用。最突出的臨床應(yīng)用：核磁共振、CT技術(shù)等。（4）安全領(lǐng)域中應(yīng)用。利用模式識別等技術(shù)，國防部門對軍事目標(biāo)進(jìn)行偵察、制導(dǎo)，公安部門對案發(fā)現(xiàn)場照片、指紋、手跡和人像進(jìn)行處理和辨識；博物館對歷史文字和圖片檔案進(jìn)行修復(fù)和管理。（5）交通中的應(yīng)用?，F(xiàn)今，交通管理趨向于自動化、智能化，我們可以利用圖像識別技術(shù)進(jìn)行汽車牌照的定位，實(shí)現(xiàn)交通的動態(tài)管理。（6）電子商務(wù)中的應(yīng)用。在電子商務(wù)領(lǐng)域，圖像處理技術(shù)也應(yīng)用廣泛，可以進(jìn)行身份認(rèn)證、產(chǎn)品防偽、水印技術(shù)等。

四、數(shù)字圖像處理存在的問題和未來發(fā)展

數(shù)字圖像處理技術(shù)快速發(fā)展的同時也存在一定的問題，表現(xiàn)在以下五個方面：（1）提高精度的同時還要解決處理速度的問題，龐大的數(shù)據(jù)量和處理速度不相匹配；（2）加強(qiáng)軟件研究，創(chuàng)造新的處理方法；（3）邊緣學(xué)科的研究（如人的視覺特性）促進(jìn)圖像處理技術(shù)發(fā)展；（4）理論研究進(jìn)一步深化，形成自身的科學(xué)理論體系；（5）建立圖像信息庫和標(biāo)準(zhǔn)子程序，統(tǒng)一存放格式和檢索，方便不同領(lǐng)域的圖像交流和使用，實(shí)現(xiàn)資源共享。

參考文獻(xiàn)：

[1] 阮秋琦.數(shù)字圖像處理學(xué)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[2] 許錄平.數(shù)字圖像處理[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[3] 李立芳.淺談數(shù)字圖像處理技術(shù)及應(yīng)用[J].信息科技，2012，（3）.

[4] 唐志文.淺析數(shù)字圖像處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展方向[J].硅谷，2010，（5）.

[5] 王俊麗，張艷華.淺析數(shù)字圖像處理技術(shù)[J].內(nèi)江科技，2008，（4）.

[責(zé)任編輯 王玉妹]