計(jì)算機(jī)圖像處理在我們工作生活中的應(yīng)用

南通富士通微電子股份有限公司 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 繆小勇

武漢大學(xué)電子信息學(xué)院 鎮(zhèn)江船艇學(xué)院指揮系 周佳虹

南通富士通微電子股份有限公司 戴 穎 陸 丹

1 圖像處理概況

隨著計(jì)算機(jī)軟件、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和普及，人類已經(jīng)進(jìn)入一個高速發(fā)展的信息化時(shí)代，人類大概有80%的信息來自圖像，科學(xué)研究、技術(shù)應(yīng)用中圖像處理技術(shù)越來越成為不可缺少的手段。圖像處理所涉及的領(lǐng)域有軍事應(yīng)用、醫(yī)用診斷、工業(yè)自動化控制、物流的自動分檢識別系統(tǒng)等等，這些系統(tǒng)都需要計(jì)算機(jī)提供實(shí)時(shí)動態(tài)，效果好的圖像。圖像處理技術(shù)是指利用一定的軟件技術(shù)將圖像模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并通過計(jì)算機(jī)對數(shù)字信號的圖像進(jìn)行一系列的操作，實(shí)現(xiàn)新的方法和技術(shù)上的處理。圖像處理主要受以下因素的影響：一是計(jì)算機(jī)的發(fā)展；二是數(shù)學(xué)的發(fā)展；三是醫(yī)學(xué)、工農(nóng)業(yè)及遙感通訊等行業(yè)的影響。

2 計(jì)算機(jī)圖像常用處理技術(shù)

從大范圍上講，圖像處理包括了由圖像采集到輸出的一系列相關(guān)過程，從具體上講，圖像處理僅包括由圖像采集到對已采集圖像進(jìn)行處理的過程。圖像處理整個過程包括預(yù)處理、中期處理以及后期的圖像處理。根據(jù)計(jì)算機(jī)圖像處理過程中重要的特點(diǎn)，主要包括以下技術(shù)。

2.1 圖像降噪

現(xiàn)實(shí)中的數(shù)字圖像在數(shù)字化和傳輸過程受到成像的設(shè)備與外部環(huán)境的噪聲所產(chǎn)生干擾的現(xiàn)象，稱為噪聲圖像。減少數(shù)字圖像中噪聲的過程稱為圖像去噪。噪聲包括：1)加性噪聲，此類噪聲與輸入圖象信號無關(guān)。信道中加性噪聲的來源，一般可以分為三方面：①人為噪聲。人為噪聲來源于無關(guān)的其它信號源，例如：外臺信號、開關(guān)接觸噪聲、工業(yè)的點(diǎn)火輻射等；②自然噪聲。自然噪聲是指自然界存在的各種電磁波源，例如：閃電、雷擊、大氣中的電暴和各種宇宙噪聲等；③內(nèi)部噪聲。內(nèi)部噪聲是系統(tǒng)設(shè)備本身產(chǎn)生的各種噪聲，例如：電阻中自由電子的熱運(yùn)動和半導(dǎo)體中載流子的起伏變化等。2)乘性噪聲，這類噪聲只有在信號出現(xiàn)在上述信道中才表現(xiàn)出來，它不會主動對信號形成干擾,因此稱之為乘性噪聲。它主要表現(xiàn)在無線電通信傳輸信道中，例如，電離層和對流層的隨機(jī)變化引起信號不反應(yīng)任何消息含義的隨機(jī)變化，而構(gòu)成對信號的干擾。3)量化噪聲，又稱量化誤差。量化噪聲的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)量化引起的輸入信號和輸出信號之間的差稱為量化誤差。

2.2 圖像增強(qiáng)

圖像增強(qiáng)是指將原來不清晰的圖像變得清晰或強(qiáng)調(diào)某些關(guān) 注的特征，抑制非關(guān)注的特征，使之改善圖像質(zhì)量、豐富信息量，加強(qiáng)圖像判讀和識別效果的圖像處理方法。

2.3 圖像編碼壓縮

在滿足一定保真度的要求下，對圖像的數(shù)據(jù)的進(jìn)行切換、編碼和壓縮，縮減表示數(shù)字圖像時(shí)所需要的數(shù)據(jù)量，以便于圖像的存儲和傳輸。即以最少的數(shù)據(jù)量部分有損或無損地表示原來的像素矩陣的技術(shù)。

2.4 圖像切分

圖像切分就是把圖像切分成許多個具有各自獨(dú)特的區(qū)域并提出按照所需要的部分的技術(shù)和過程。它是由圖像處理到圖像分析的關(guān)鍵步驟。圖像切分是圖像識別和計(jì)算機(jī)視覺至關(guān)重要的預(yù)處理。沒有正確的分割就不可能有正確的識別。但是，進(jìn)行分割僅有的依據(jù)是圖像中像素的亮度及顏色，由計(jì)算機(jī)自動處理分割時(shí)，將會遇到各種困難。例如，光照不均勻、噪聲的影響、圖像中存在不清晰的部分，以及陰影等，常常發(fā)生分割錯誤。因此圖像分割是需要進(jìn)一步研究的技術(shù)。

2.5 圖像描述

圖像描述是圖像識別和理解的必要前提。在將圖像分割為區(qū)域后，接下來通常要將分割區(qū)域加以表示與描述，以便使“自然狀態(tài)的”像素更適合計(jì)算機(jī)處理。表示區(qū)域涉及到兩個基本選擇：1)用外部特征（區(qū)域的邊界）表示區(qū)域；2)用內(nèi)部特征（組成區(qū)域的像素）表示區(qū)域。然而，選擇一種表示方案僅僅是使數(shù)據(jù)更適宜于計(jì)算機(jī)處理的任務(wù)的一部分。下一個任務(wù)是在選擇了表示方案的基礎(chǔ)上描述區(qū)域。例如，區(qū)域可以用邊界來表示，而邊界可以用諸如邊界長度和其包含的凹面象征的數(shù)目等特征來描述。

2.6 圖像識別

圖像識別是指利用計(jì)算機(jī)軟件對已采集的圖像制品進(jìn)行預(yù)處理、分析和解讀，以識別各種模式下的目標(biāo)和研究圖像對像的技術(shù)。一般工業(yè)使用中，采用工業(yè)相機(jī)拍攝圖片，然后再利用軟件根據(jù)圖片灰階差做進(jìn)一步識別處理，圖像識別軟件國外代表的有康耐視等，國內(nèi)代表的有圖智能等。另外在地理學(xué)中指將遙感圖像進(jìn)行分類的技術(shù)。

3 圖像處里在現(xiàn)實(shí)工作生活中的應(yīng)用

3.1 矢量圖的處理

在工程技術(shù)方面要用到的圖紙，有的不需要很好的色彩，需要的是精確的數(shù)據(jù)和尺寸，以指導(dǎo)施工和生產(chǎn)。這時(shí)，我們應(yīng)該選擇Aut oCAD來完成工作，而不是Phot oshop來畫圖。經(jīng)過十多年的發(fā)展，CAD已發(fā)展出多個分支，可以根據(jù)工作來選軟件。

因?yàn)槭噶繄D縮放而不影響圖像質(zhì)量特有的特點(diǎn)，因?yàn)樗奈募话惚容^小，便于我們存放和處理。

3.2 點(diǎn)陣圖的處理方法

在點(diǎn)陣圖方面，格式較多，下面舉例集中常見格式：

BMP：是Windows操作系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式，可以分成兩類：設(shè)備相關(guān)位圖（DDB）和設(shè)備無關(guān)位圖（DIB），使用非常廣。

DIB：DIB設(shè)備無關(guān)位圖文件，這是一種文件格式，是為了保證由某個應(yīng)用程序創(chuàng)建的位圖圖形可以被其它應(yīng)用程序裝載或顯示。

PCP：一種經(jīng)過壓縮且節(jié)約磁盤空間的PC位圖格式，它最高表現(xiàn)為24位圖。逐漸被JEPG所取代。

WMF：基于WMF格式的圖例符號制作工具的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。圖元文件，它是微軟公司定義的一種Windows平臺下的圖形文件格式。具有文件小，圖像造型化特點(diǎn)。

GIF：原義是“圖像互換格式”。GIF文件的數(shù)據(jù)，是一種基于LZW算法的連續(xù)色調(diào)的無損壓縮格式。

JPG：全名是JPEG。JPEG圖片以24位顏色存儲單個位圖。JPEG是與平臺無關(guān)的格式，支持最高級別的壓縮，不過，這種壓縮是有損耗的。

TIFF：標(biāo)簽圖像文件格式（Tagged Image Fi l e For mat，簡寫為TIFF）是一種靈活的位圖格式，主要用來存儲包括照片和藝術(shù)圖在內(nèi)的圖像。

EPS：用Post Scr ipt語言描述的ASCⅡ圖形文件。

PSD：Phot oshop中標(biāo)準(zhǔn)文件格式。專門為Phot oshop優(yōu)化的格式。

IFF：IFF是一種便攜格式，它用于存儲靜止圖片、聲音、音樂、視頻和文本數(shù)據(jù)等多種擴(kuò)展名的文件。

FPX：擁有多重解像度的圖像格式。

RAW：RAW是一種無損壓縮格式。它的圖像是沒有經(jīng)過相機(jī)處理的原文件，因此TIFF格式略小。在上傳電腦后，要用圖像處理的Twain界面導(dǎo)成TIFF格式才能處理。

3.3 晚上報(bào)名照片的處理方法

1)選擇一個合適的證件照片，如沒有直接用數(shù)碼相機(jī)拍照，有就用掃描儀掃描，分辨率調(diào)大一些。

2)用Phot oshop處理下對比度、亮度、看看角度是否適合，可以自定義調(diào)整角度。

3)調(diào)整下長寬比例，假如要求的是130×190的像素，可以先調(diào)成寬1300像素，將高裁成1900像素。

4)將處理好的圖像保存成JPG格式，可以下載ZPZL軟件對照片進(jìn)行壓縮，調(diào)整點(diǎn)保存。

5)進(jìn)入網(wǎng)站，上傳圖像。

4 結(jié)束語

自智能手機(jī)及平板電腦等移動智能終端的普及及整個信息化產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，圖像處理的需球不斷提升，圖像處理技術(shù)也出現(xiàn)了迅猛的發(fā)展。需要進(jìn)一步加強(qiáng)圖像處理的精度及便捷化水平。開發(fā)新的軟件，通過加強(qiáng)邊緣學(xué)科的的研究工作其他相關(guān)學(xué)科的技術(shù)和研究成果，創(chuàng)造新的圖像處理方法從而促進(jìn)圖像處理技術(shù)發(fā)展，更好地為人類的生活服務(wù)。

[1]田建華.論數(shù)字圖像處理在生活中的實(shí)際應(yīng)用[J].中國科技財(cái)富,2011(8):168-168.

[2]楊立身,馮薇.論計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用,2013(18):179-180.