淺析數字圖像處理應用技術

唐女智 周劍 吳楊林

摘要：數字圖像是我們生活中接觸最多的圖像，它伴隨人們的生活、學習、工作，并在軍事、醫學、和工業方面發揮著極大的作用，尤其在生活方面作為學生的我們會在外出旅游、生活、工作中拆下許多數字相片?，F在已進入信息化時代，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域，數字圖像處理技術取得了飛速發展。本文首先概述了數字圖像處理技術，接著闡述其發展史和出現的新熱點，最后是數字圖像處理時常用的方法以及對全文的一個總結。

關鍵詞：數字圖像處理技術;發展史;常用方法

一、概述

數字圖像處理是指應用計算機來合成、變換已有的數字圖像，從而產生一種新的效果，并把加工處理后的圖像重新輸出，這個過程稱為數字圖像處理，也稱之為計算機圖像處理。數字圖像處理技術源于20世紀20年代，當時通過海底電纜從英國倫敦到美國紐約傳輸了一幅照片，采用了數字壓縮技術。首先數字圖像處理技術可以幫助人們更客觀、準確地認識世界，人的視覺系統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，通過圖象增強技術，可以使模糊甚至不可見的圖像變得清晰明亮。

二、數字圖像處理技術的發展史

數字圖像處理技術起源于20世紀20年代，但真正發展是在80年代以后，隨著計算機技術和人工智能和思維科學研究的迅速發展，圖像處理正向著高速、高分辨率、立體化、對媒體化、智能化和標準化的方向發展。在圖像通信、辦公自動化系統、地理信息系統、醫療系統、衛星照片傳輸及分析和工業自動化領域具有非常廣泛的應用，并且出現了眾多圖像處理理論和算法。進入21世紀，隨著計算機技術的迅猛發展和相關理論的不斷完善，數字圖像處理技術在許多應用領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、生物醫學工程、工業檢測、機器人視覺、公安司法、軍事制導等。

三、圖像處理技術的新熱點

圖像處理技術一般包括圖像壓縮，增強和復原，匹配、描述和識別3個部分。圖像處理技術領域出現了一些新熱點，其形式也是各種各樣。具體如下。

1、圖像安全：圖像數字水印、圖像信息屏蔽。

2、圖像自動識別：人體生物特征提取與驗證。

3、圖像理解：圖像匹配與融合。

4、圖像數據庫：基于內容圖像和視頻檢索。

5、“傳統的”圖像分割和圖像壓縮編碼等領域仍有研究的價值。

6、在硬件技術方面，要在進一步提高精度的同時著重解決處理速度的問題。

7、智能圖像處理領域的標準化研究。

8、圖像處理領域的標準化研究。

四、常用方法

（一）圖像變換

由于圖像陣列很大，直接在空間域中進行處理，涉及計算量很大。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，將空間域的處理轉換為變換域處理，不僅可減少計算量，而且可獲得更有效的處理（如傅立葉變換可在頻域中進行數字濾波處理）。目前新興研究的小波變換在時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用。

（二）圖像編碼壓縮

圖像編碼壓縮技術可減少描述圖像的數據量（即比特數），以便節省圖像傳輸、處理時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行。編碼是壓縮技術中最重要的方法，它在圖像處理技術中是發展最早且比較成熟的技術。

（三）圖像增強和復原

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

（四）圖像分割

圖像分割是數字圖像處理中的關鍵技術之一。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、區域等，這是進一步進行圖像識別、分析和理解的基礎。雖然目前已研究出不少邊緣提取、區域分割的方法，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展，已經開始進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，其主要內容是圖像經過某些預處理（增強、復原、壓縮）后，進行圖像分割和特征提取，從而進行判決分類。圖像分類常采用經典的模式識別方法，有統計模式分類和句法模式分類，近年來新發展起來的模糊模式識別和人工神經網絡模式分類在圖像識別中也越來越受到重視。

5、總結

在現如今計算機技術飛速發展的狀況下， 網絡化、 信息化、 科技化不斷的普及， 數字圖像處理技術在全球各個尖端領域都起到了關鍵作用， 未來的前景也是不可限量的。 數字圖像處理技術在生物醫學、公安安全、通信工程、工業工程領域中都發揮著重要作用。如今，數字圖像處理技術在人們的日常生活與工作中得到了充分的應用，給人們帶來便利的同時已經成為了人們生活中不可或缺的一部分。

參考文獻：

[1]李娜.數字圖像處理中的圖像分割技術及其應用[J].信息與電腦（理論版），2020，32（12）：38-39.

[2]倪澎濤.研究數字圖像處理技術的現狀及其發展方向[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，學生;

周劍（1999-）男，漢，湖南省邵陽市，本科，學生;

吳楊林 （1998-）男，苗族，湖南省吉首市，本科，學生。