淺談圖像處理技術(shù)及應(yīng)用

朱會東 蘭州科技職業(yè)學(xué)院

在信息技術(shù)高度發(fā)展的時代，人們獲取信息的方式多種多樣。而在文字，圖像，音頻，等各種信息表示方式中，大部分人更愿意通過圖像來獲取信息，因為圖像所表示的信息更加直觀，容易理解。圖像處理技術(shù)在我國興起于20 世紀(jì)60 年代，是一種將圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過計算機進行相應(yīng)的加工處理的技術(shù)。

一、圖像的定義

信號時信息的載體。從一般的意義上說，信號可以視為是指標(biāo)空間到值空間的映射。圖像也可以定義為一個映射，其值空間為亮度（包括顏色），其指標(biāo)空間有位置、時間、波長等組成。圖像是自然景物的客觀反映，是我們的視覺基礎(chǔ)，也是人類認(rèn)識世界和本身的重要源泉。"圖"是物體反射的分布，"像"是人的視覺系統(tǒng)所接受的圖在人腦中所形成的印象或認(rèn)識，照片、繪畫、地圖、書法、影視畫面、心腦電圖、等都是圖像。

二、對圖像的處理分類及方法

1. 圖像去噪聲

噪聲指影響人們工作學(xué)習(xí)休息的聲音，在物理學(xué)中物體做無規(guī)則震動所發(fā)出的聲音稱為噪聲，指的是對人們聽覺造成干擾的信息。圖像的噪聲是圖像中各種妨礙人們對其信息接受的因素，值得是對人們視覺造成干擾的信息。圖像去除噪聲就是通過計算機對已經(jīng)數(shù)字化的圖像信息進行處理，加強圖像中的有用信息，減弱圖像中的干擾信息，從而提高圖像質(zhì)量，使圖像更加清晰。常用去噪聲的方法是采用濾波器對帶噪聲圖像進行濾波處理，如算術(shù)平均濾波、中值濾波等。通過圖像去噪聲處理，可以將圖像中對人們有用的信息凸現(xiàn)出來，方便閱讀者更加容易獲取。

2. 圖像壓縮

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們對圖像的質(zhì)量要求越來越高。假設(shè)一張普通的RGB 模式的圖像占用空間為1M,如果將它的分辨率調(diào)整為原來的10 倍，它所占用的空間在不加壓縮的情況下，將達到10M,也就是說一個1GB 的U 盤只能存儲分辨率調(diào)高后的這種圖像文件個數(shù)在100 張左右。這與人們“圖像高清占用空間小”的實際需要相差太大，所以對圖像進行壓縮處理是必要的。圖像的壓縮處理就是去除圖像數(shù)據(jù)的冗余，即圖像中相鄰像素間的相關(guān)性引起的空間冗余，圖像序列中不同幀之間存在相關(guān)性引起的時間冗余及不同彩色平面或頻譜帶的相關(guān)性引起的頻譜冗余，從而減小圖像信息的大小。因為圖像數(shù)據(jù)一般都比較大，所以在傳送過程中，壓縮是很重要的一步。圖像壓縮的方法主要分為無損壓縮和有損壓縮，無損圖像壓縮方法有：行程長度編碼、熵編碼法。有損壓縮方法有：色度抽樣，變換編碼，分形壓縮等。

3. 圖像美化

圖像美化，就是利用計算機對圖像信息進行加工以滿足人們的視覺心理或者應(yīng)用需求的行為。圖像美化處理的發(fā)展歷史并不是很長，但在當(dāng)前的應(yīng)用比較廣泛。隨著人們生活水平的提高，每個人的審美能力也有了較大的提升，這就要求他們所看到的圖像要更加美觀才能被廣泛認(rèn)同，圖像美化技術(shù)通過計算機對圖像信息的處理可以使圖像更加符合大眾的審美需求。在圖像美化的過程中，處理的內(nèi)容之間是有聯(lián)系的，對于圖像處理系統(tǒng)來說，經(jīng)常需要結(jié)合幾種處理技術(shù)才能得到最終的美化圖。進行圖像美化的第一步是將圖像數(shù)字化，對于數(shù)字化后的圖像采用編碼技術(shù)可以進行存儲或傳輸，通過圖像增強技術(shù)和圖像復(fù)原技術(shù)對圖像進行處理，最終通過圖像分割技術(shù)得出的圖像特征作為最后結(jié)果，或者作為下一次圖像處理的基礎(chǔ)。在計算機中，常見的圖像模式有RGB 模式,CMYK 模式,索引模式，灰度模式等，其中CMYK 模式主要用于需要打印在紙張上的圖像，處理的相對比較多的就是RGB 模式的圖像，目前大多數(shù)的圖像處理軟件對以上模式的圖像都可以進行處理。在眾多的的圖像處理軟件中，Adobo 公司的Photoshop 圖形圖像處理軟件最為有名，功能也比較強大，被好多高校開設(shè)為專門的課程來學(xué)習(xí)，自1990 年起，Adobo 公司一共推出了九大版本的Photoshop 軟件，目前比較流行的是Photoshop cs 系列版本和Photoshop cc 系列版本。

4. 圖像識別

圖像刺激作用于感覺器官，人們辨認(rèn)出它是經(jīng)驗過的某一圖像的過程，稱為圖像識別。在圖像識別中，不僅要有感官信息，還要有記憶中存儲的信息，只有通過存儲的信息與當(dāng)前的信息進行比較的加工過程，才能實現(xiàn)圖像的再認(rèn)。數(shù)字圖像識別的研究始于1965 年，在圖像識別的發(fā)展中，主要有三種識別方法：統(tǒng)計模式識別、結(jié)構(gòu)模式識別、模糊模式識別。圖像識別以圖像的主要特征為基礎(chǔ)，比如8是上下兩個圈，O 是一個圈，每個圖像都有自己的特征。在計算機識別系統(tǒng)中，所使用的識別程序，以模擬人類對圖像的識別活動為主。比如模板匹配模型，已經(jīng)驗中的這個圖像作為模板，當(dāng)前圖像與模板相匹配時，這個圖像就會被識別，比如識別數(shù)字8，在記憶經(jīng)驗中就會有個數(shù)字8 的模板，當(dāng)前的圖像與模板中的8 匹配時，8 就會被識別，此方法可以用在指紋識別或者人臉識別技術(shù)中。

5. 圖像重建

隨著CT 技術(shù)的普及應(yīng)用，圖像重建處理技術(shù)也迎來了發(fā)展。圖像重建是一種新生的數(shù)字圖像處理領(lǐng)域的技術(shù)，指的是通過采集有關(guān)的圖像數(shù)據(jù)來重建影像圖像，一般的處理方法有：代數(shù)法，迭代法，卷積反投影法等。

三、圖像處理技術(shù)在生活中的應(yīng)用

1.生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用：早期的CT 技術(shù)，心電圖分析，以及x光，放射治療超聲波處理；后期的細胞識別等方面都用到了圖像處理技術(shù)，

2.國防公安領(lǐng)域的應(yīng)用：導(dǎo)彈運行路徑的分析判斷；雷達，聲吶等偵查圖像的處理分析，犯罪現(xiàn)場指紋的分析，機場客運站的人體掃描等。

3.通信領(lǐng)域的應(yīng)用：圖像的傳輸，通訊軟件之間的視頻處理，由于圖像傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比較大，在傳輸中需要用到圖像壓縮編碼等技術(shù)。

4.航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用：星球表面圖像的采集分析，通過對拍攝傳回的星球表面的圖像進行分析處理，獲得有價值的科研信息，

5.公司企業(yè)人事管理中的應(yīng)用：上班指紋打卡，人臉打卡，以及公司內(nèi)部遠程視頻會議，企業(yè)文化的宣傳等方面都要用到圖像處理技術(shù)。

6.工業(yè)工程方面的應(yīng)用：印刷電路板的檢查，快遞郵件的識別分揀，生產(chǎn)線中零件的質(zhì)檢分類，數(shù)控智能焊接的控制圖像的生成等。

7.文化藝術(shù)方面的應(yīng)用：視頻的編輯處理，動畫及游戲的制作，平面廣告的設(shè)計，造型設(shè)計，體育中運動員的動作分析等。

四、總結(jié)

本文從圖像的定義談起，歸納介紹了圖像去噪、圖像壓縮、圖像美化、圖像識別、圖像重建等圖像處理技術(shù)，并對楚翔處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域做了分析。隨著計算機多媒體技術(shù)的發(fā)展，圖像處理技術(shù)的應(yīng)用范圍將會越來越廣泛，結(jié)合圖像設(shè)計與制作，我們要充分應(yīng)用圖像處理技術(shù)，繼續(xù)促進計算機設(shè)計與制作的發(fā)展。