淺析數(shù)字圖像處理應(yīng)用技術(shù)

唐女智 周劍 吳楊林

摘要：數(shù)字圖像是我們生活中接觸最多的圖像，它伴隨人們的生活、學(xué)習(xí)、工作，并在軍事、醫(yī)學(xué)、和工業(yè)方面發(fā)揮著極大的作用，尤其在生活方面作為學(xué)生的我們會在外出旅游、生活、工作中拆下許多數(shù)字相片。現(xiàn)在已進(jìn)入信息化時(shí)代，圖像作為信息的重要載體在信息傳輸方面有著聲音、文字等信息載體不可替代的作用，并且近年來圖像處理領(lǐng)域，數(shù)字圖像處理技術(shù)取得了飛速發(fā)展。本文首先概述了數(shù)字圖像處理技術(shù)，接著闡述其發(fā)展史和出現(xiàn)的新熱點(diǎn)，最后是數(shù)字圖像處理時(shí)常用的方法以及對全文的一個(gè)總結(jié)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像處理技術(shù);發(fā)展史;常用方法

一、概述

數(shù)字圖像處理是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)來合成、變換已有的數(shù)字圖像，從而產(chǎn)生一種新的效果，并把加工處理后的圖像重新輸出，這個(gè)過程稱為數(shù)字圖像處理，也稱之為計(jì)算機(jī)圖像處理。數(shù)字圖像處理技術(shù)源于20世紀(jì)20年代，當(dāng)時(shí)通過海底電纜從英國倫敦到美國紐約傳輸了一幅照片，采用了數(shù)字壓縮技術(shù)。首先數(shù)字圖像處理技術(shù)可以幫助人們更客觀、準(zhǔn)確地認(rèn)識世界，人的視覺系統(tǒng)可以幫助人類從外界獲取3/4以上的信息，而圖像、圖形又是所有視覺信息的載體，盡管人眼的鑒別力很高，可以識別上千種顏色，但很多情況下，圖像對于人眼來說是模糊的甚至是不可見的，通過圖象增強(qiáng)技術(shù)，可以使模糊甚至不可見的圖像變得清晰明亮。

二、數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展史

數(shù)字圖像處理技術(shù)起源于20世紀(jì)20年代，但真正發(fā)展是在80年代以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能和思維科學(xué)研究的迅速發(fā)展，圖像處理正向著高速、高分辨率、立體化、對媒體化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。在圖像通信、辦公自動化系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)、衛(wèi)星照片傳輸及分析和工業(yè)自動化領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用，并且出現(xiàn)了眾多圖像處理理論和算法。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和相關(guān)理論的不斷完善，數(shù)字圖像處理技術(shù)在許多應(yīng)用領(lǐng)域受到了廣泛重視并取得了重大的開拓性成就，如航空航天、生物醫(yī)學(xué)工程、工業(yè)檢測、機(jī)器人視覺、公安司法、軍事制導(dǎo)等。

三、圖像處理技術(shù)的新熱點(diǎn)

圖像處理技術(shù)一般包括圖像壓縮，增強(qiáng)和復(fù)原，匹配、描述和識別3個(gè)部分。圖像處理技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了一些新熱點(diǎn)，其形式也是各種各樣。具體如下。

1、圖像安全：圖像數(shù)字水印、圖像信息屏蔽。

2、圖像自動識別：人體生物特征提取與驗(yàn)證。

3、圖像理解：圖像匹配與融合。

4、圖像數(shù)據(jù)庫：基于內(nèi)容圖像和視頻檢索。

5、“傳統(tǒng)的”圖像分割和圖像壓縮編碼等領(lǐng)域仍有研究的價(jià)值。

6、在硬件技術(shù)方面，要在進(jìn)一步提高精度的同時(shí)著重解決處理速度的問題。

7、智能圖像處理領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化研究。

8、圖像處理領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化研究。

四、常用方法

（一）圖像變換

由于圖像陣列很大，直接在空間域中進(jìn)行處理，涉及計(jì)算量很大。因此，往往采用各種圖像變換的方法，如傅立葉變換、沃爾什變換、離散余弦變換等間接處理技術(shù)，將空間域的處理轉(zhuǎn)換為變換域處理，不僅可減少計(jì)算量，而且可獲得更有效的處理（如傅立葉變換可在頻域中進(jìn)行數(shù)字濾波處理）。目前新興研究的小波變換在時(shí)域和頻域中都具有良好的局部化特性，它在圖像處理中也有著廣泛而有效的應(yīng)用。

（二）圖像編碼壓縮

圖像編碼壓縮技術(shù)可減少描述圖像的數(shù)據(jù)量（即比特?cái)?shù)），以便節(jié)省圖像傳輸、處理時(shí)間和減少所占用的存儲器容量。壓縮可以在不失真的前提下獲得，也可以在允許的失真條件下進(jìn)行。編碼是壓縮技術(shù)中最重要的方法，它在圖像處理技術(shù)中是發(fā)展最早且比較成熟的技術(shù)。

（三）圖像增強(qiáng)和復(fù)原

圖像增強(qiáng)和復(fù)原的目的是為了提高圖像的質(zhì)量，如去除噪聲，提高圖像的清晰度等。圖像增強(qiáng)不考慮圖像降質(zhì)的原因，突出圖像中所感興趣的部分。如強(qiáng)化圖像高頻分量，可使圖像中物體輪廓清晰，細(xì)節(jié)明顯;如強(qiáng)化低頻分量可減少圖像中噪聲影響。圖像復(fù)原要求對圖像降質(zhì)的原因有一定的了解，一般講應(yīng)根據(jù)降質(zhì)過程建立“降質(zhì)模型”，再采用某種濾波方法，恢復(fù)或重建原來的圖像。

（四）圖像分割

圖像分割是數(shù)字圖像處理中的關(guān)鍵技術(shù)之一。圖像分割是將圖像中有意義的特征部分提取出來，其有意義的特征有圖像中的邊緣、區(qū)域等，這是進(jìn)一步進(jìn)行圖像識別、分析和理解的基礎(chǔ)。雖然目前已研究出不少邊緣提取、區(qū)域分割的方法，但還沒有一種普遍適用于各種圖像的有效方法。因此，對圖像分割的研究還在不斷深入之中，是目前圖像處理中研究的熱點(diǎn)之一。

（五）圖像描述

圖像描述是圖像識別和理解的必要前提。作為最簡單的二值圖像可采用其幾何特性描述物體的特性，一般圖像的描述方法采用二維形狀描述，它有邊界描述和區(qū)域描述兩類方法。對于特殊的紋理圖像可采用二維紋理特征描述。隨著圖像處理研究的深入發(fā)展，已經(jīng)開始進(jìn)行三維物體描述的研究，提出了體積描述、表面描述、廣義圓柱體描述等方法。

（六）圖像分類

圖像分類（識別）屬于模式識別的范疇，其主要內(nèi)容是圖像經(jīng)過某些預(yù)處理（增強(qiáng)、復(fù)原、壓縮）后，進(jìn)行圖像分割和特征提取，從而進(jìn)行判決分類。圖像分類常采用經(jīng)典的模式識別方法，有統(tǒng)計(jì)模式分類和句法模式分類，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)模式分類在圖像識別中也越來越受到重視。

5、總結(jié)

在現(xiàn)如今計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的狀況下， 網(wǎng)絡(luò)化、 信息化、 科技化不斷的普及， 數(shù)字圖像處理技術(shù)在全球各個(gè)尖端領(lǐng)域都起到了關(guān)鍵作用， 未來的前景也是不可限量的。 數(shù)字圖像處理技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)、公安安全、通信工程、工業(yè)工程領(lǐng)域中都發(fā)揮著重要作用。如今，數(shù)字圖像處理技術(shù)在人們的日常生活與工作中得到了充分的應(yīng)用，給人們帶來便利的同時(shí)已經(jīng)成為了人們生活中不可或缺的一部分。

參考文獻(xiàn)：

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[2]倪澎濤.研究數(shù)字圖像處理技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展方向[J].信息通信，2017（08）：110-111

作者簡介：

唐女智（1999-） 女，侗，湖南省懷化市，本科，學(xué)生;

周劍（1999-）男，漢，湖南省邵陽市，本科，學(xué)生;

吳楊林 （1998-）男，苗族，湖南省吉首市，本科，學(xué)生。