數字圖像處理技術的探究

周冠林

【摘 要】 目前，圖像處理技術得到較好的發展，本文以數字圖像處理技術為研究對象，對其發展與應用現狀進行簡述，并對此技術的優缺點以及制約因素進行系統的分析，概述了此項技術在日后發展中的應用范圍。通過對數字圖像處理技術的分析，讓我們更深入的了解此項技術，為日后的研究提供一定的理論基礎。

【關鍵詞】數字圖像處理 技術 發展

就圖像處理技術而言，可分為模擬圖像與數字圖像處理兩大類。數字圖像處理技術在發展的過程中，涉及多門學科，其中包括生物學、計算機、信息科學等。因此，數理與邊緣學科與圖像處理技術的關系越來越密切。在最近幾年中，數字圖像處理技術逐步趨于完善，在遙感、人工智能等多個領域中被廣泛使用，并促進相關學科得到較好的發展。

1 數字圖像處理技術的發展與應用

在上世紀六十年代，隨著VLS與計算機的發展產生了數字圖像處理技術，并不斷完善、成熟的一項新技術。不管是在理論還是實際方面，都取得了較好的進步。在早期，圖像處理主要是為了使圖片的質量更加完善。輸入圖像的質量較低，而輸出圖片的質量較高，通常采用復原、壓縮等方式進行處理。此項技術首次應用成功是在美國的噴氣推進實驗室中。此后，在航空領域中得到很好的應用，促進了此門學科的發展。除此之外，數字圖像處理技術在醫學上也得到了很好的應用。自上世紀七十年代中期之后，計算機與智能化得到很好的發展，也促進了圖像處理技術的進步。人們開始研究怎樣通過計算機，對圖像進行系統的解釋，這被稱作計算機視覺或圖像理解。上世紀幾十年代，數字圖像處理技術得到大力發展。截止目前，此項技術在醫療設備、地理信息系統等多個領域中被廣泛使用。

2 數字圖像處理技術的特點

2.1 優點

（1）再現性較好。數字圖像處理技術不會因為各種變換操作而造成圖片出現質量退化的現象，始終確保圖像可以真實的再現。（2）處理精度高。根據當前技術，基本上能夠把一副模擬的圖像通過數字化做各種二維數組，與圖像數字化設備能力有直接的關系。從理論上來講，不管圖像擁有多高的精度，總可以完成實現，只要在處理的過程中，將程序的數組參數改變就可以了。（3）適用面寬。圖像可以有多種信息源產生。就圖像而言，如果其信息源來源不同，只要變更數字編碼的形式之后，都可以采用二維數組所表示的圖像來組成，所以全部可以采用計算機進行處理。（4）靈活性高。 就圖像光學處理而言，在原理上來說其只能線性運算，對處理目標產生一定的約束。但是對于數字圖像處理而言，它不僅可以很好的進行線性運算，而且可以進行非線性處理。（5）信息壓縮具有較大的潛力。在數字圖像中，像素并不是獨立的，他們之間存在很大的相關性。在圖像畫面中，常常會出現像素接近或者相同的灰度。對于電視畫面來講，在同一行中，相鄰兩行或者兩個像素，他們的關系系數超過0.9以上。所以，在圖像處理的過程中，其信息壓縮具有很大的潛力。

2.2 制約發展的因素

截至目前，數字圖像處理信息基本上都是二維信息，信息的處理量很大。所以對計算的存儲容量、計算的速度有較高的要求。對于數字圖像處理而言，其占用的頻帶比較寬，和音頻信息進行對比，前者要大于后者幾個數量級。因此在成像、存儲等多個過程的實現中，成本較高，難度大。因為圖像為三維景物，但卻是二維投影，而一幅圖像無法將幾何信息中的三維景物全部復現。就三維景物而言，其背后的信息不可能反映在二維圖像中。所以如果想要理解與分析三維景物，就一定要進行合理的假定。

3 數字圖像處理技術研究的內容

3.1 研究的主要內容

（1）圖像變換。因為圖像擁有較大的陣列，在空間域中直接進行處理，計算量非常大。所以，一般采用多種圖像變換的方式，把空間域處理改換成變換域的處理。這樣使計算量大大減少，處理效果更好。就小波變換而言，其在頻域或時域中具備較好的局部化特性，被廣泛應用于圖像中。（2）圖像編碼壓縮。就圖像編碼壓縮這一技術來講，可以減少圖像描述產生的數據量，這樣可以節省存儲器的容量。就壓縮而言，不管失真還是不失真，都可以獲取。在壓縮技術中，編碼是最為主要的方法。（3）圖像增強和復原。 圖像的增強以及復原主要是為了完善圖片質量。對于圖像增強而言，其對圖像降質這一因素不予考慮，主要將感興趣的部分凸顯出來。對于圖像復原來講，他要求了解圖像降質，并建立降質模型，然后通過濾波方法，重建或者恢復以前的圖像。（4）圖像分割。把圖像中具有意義的一些特征部分給提取出來叫做圖像分割。當前，圖像分割還沒有較好的方法，所以對其仍處于研究階段。（5）圖像描述。 在圖像理解與識別中，圖像描述是基礎。對于一般的圖像來講，通常采用二維形狀進行描述。隨著研究的逐步深入，對三維物體進行描述也在積極研究。（6）圖像分類。圖像分類隸屬于模式識別，指的是圖像進行預處理之后，進行特征提取與圖像分割，然后進行分類，一般都采用較為經典的模式識別方式。

3.2 未來研究重點

（1）圖像壓縮。圖像壓縮分為有損壓縮和無損壓縮。對于圖像而言，其關系的信息各不相同，所以采用的壓縮方法也存在差異。針對不同類型的圖像，研究出相對應的壓縮算法是目前研究的重點。（2）三維重建。隨著計算機的不斷進步，產品設計也向三維空間進行發展。目前，在考古研究、地圖等方面都起到了不可或缺的作用。（3）虛擬現實。計算機的飛速發展使虛擬現實成為可能。會議系統、可視電話等方面的發展都為虛擬現實提供了發展機遇。

4 結語

當前，在工業生產、資源環境等多個領域中數字圖像處理技術都起到不可或缺的作用，創造了極大的社會價值，但是仍不能滿足當前社會發展的需要。隨著數字圖像處理技術的不斷完善與發展，在多個方面都要更深入的探索，所以數字圖像處理技術一定會向著更好的方向發展。

參考文獻：

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