計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)分析

趙健

四川文化傳媒職業(yè)學(xué)院，四川，成都，611230

0 引言

隨著信息時代的到來，計算機(jī)技術(shù)得到了快速的發(fā)展與應(yīng)用，隨之也產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)雖然蘊(yùn)含了大量的高價值信息，但其中也不乏一些冗余數(shù)據(jù)和無效數(shù)據(jù)，這些信息的存在會對計算機(jī)的響應(yīng)速度造成非常大的影響，影響到計算機(jī)的工作效率。因此，只有利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的優(yōu)化，才能進(jìn)一步保障數(shù)據(jù)的有效性和安全性。計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)作為一項(xiàng)新興的先進(jìn)技術(shù)，具有處理精確度高、處理速度快和靈活性高等優(yōu)勢，能夠進(jìn)一步提高計算機(jī)圖像的處理與識別效果，并可按照人們的具體需要來改變處理與識別的側(cè)重點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)在不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，例如智能交通領(lǐng)域、有色金屬領(lǐng)域、公安偵察領(lǐng)域和醫(yī)學(xué)醫(yī)療領(lǐng)域等，在未來具有廣闊的發(fā)展前景。

1 計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)概述

計算機(jī)圖像處理和識別主要在進(jìn)行圖像采集后再進(jìn)行，其中，圖像處理的過程主要包括灰度化、二值化、去噪、傾斜度校正、字符切割和歸一化；圖像識別的過程主要包括提取字符特征、樣本訓(xùn)練和識別。具體的圖像處理和識別流程如圖1所示。

圖1 圖像處理與圖像識別流程圖

計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)與人類的圖像識別具有較高的相似度，人們在進(jìn)行圖像識別時，通常要對圖像的內(nèi)容的顏色、形狀和大小進(jìn)行直觀感受，將信號傳遞給大腦神經(jīng)系統(tǒng)，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)圖像信息的提??；計算機(jī)圖像處理和識別則主要通過將計算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中樞轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)存儲的方式來實(shí)現(xiàn)對圖像的處理和識別[1]。但在具體應(yīng)用中，由于計算機(jī)缺乏人類的直觀感受能力，因此會導(dǎo)致圖像處理與識別的結(jié)果缺乏良好的主觀性，其識別結(jié)果通常會與人們的識別結(jié)果有一定的出入。

2 計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)的研究范圍和需要用到的基本概念

2.1 研究范圍

圖像是進(jìn)行信息交換和信息接收的重要方式，涉及我們生活中的各個方面，因此對于計算機(jī)圖像的處理和識別技術(shù)也與我們的生活具有很深的聯(lián)系。計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)需要用到形態(tài)數(shù)學(xué)、集合論和立體學(xué)等知識，從而利用模擬技術(shù)、光學(xué)技術(shù)來完成對圖像的高效處理和精確識別。其研究范圍主要涉及以下幾個方面。

（1）圖像的數(shù)字化：圖像的數(shù)字化主要是以數(shù)字的形式來實(shí)現(xiàn)對光學(xué)圖像的表達(dá)，數(shù)字信號具有精確度高和不易失真的特性，能夠使得圖像內(nèi)容在保持完整的同時，讓計算機(jī)進(jìn)行精確的處理。

（2）圖像的編碼：主要指通過對圖像進(jìn)行合理的編碼，能夠進(jìn)一步簡化圖像信息，從而確保在傳輸時圖像信息能夠?qū)崿F(xiàn)良好的壓縮。由于在圖像編碼期間，部分冗余的圖像信息會對編碼工作產(chǎn)生干擾，因此相關(guān)編碼人員要做好對冗余圖像的清除處理，從而提高編碼的準(zhǔn)確率。

（3）圖像的分析：圖像的分析主要指對圖像產(chǎn)生的看法和對圖像信息傳達(dá)意義的探究。

（4）圖像的增強(qiáng)：通過對圖像信息中的信號進(jìn)行放大，從而實(shí)現(xiàn)圖像效果的提升，使得圖像更加清晰，更加容易識別。

（5）圖像的恢復(fù)：主要指利用AI修復(fù)技術(shù)，將因傳輸、壓縮和處理不當(dāng)導(dǎo)致的已經(jīng)模糊和退化的圖像進(jìn)行復(fù)原的操作。

（6）圖像的重建：主要指對三維圖像的立體結(jié)構(gòu)進(jìn)行解構(gòu)，并以二維圖像的形式表現(xiàn)出來，通過對二維圖像的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)和完善，從而實(shí)現(xiàn)三維圖像的重新建立的過程。

2.2 需要用到的基本概念

（1）設(shè)備分辨率。設(shè)備分辨率又名輸出分辨率，主要指所有輸出設(shè)備在每英寸圖像上能夠產(chǎn)生的點(diǎn)數(shù)，主要包括顯示器屏幕分辨率、打印機(jī)分辨率和掃描儀分辨率等。

（2）屏幕分辨率。屏幕分辨率主要指能夠在顯示屏幕上通過肉眼觀察圖像來分辨出來的程度，通常屏幕的分辨率的大小都由計算機(jī)的顯卡來決定。分辨率的大小主要由像素之寬和像素之高的乘積表示，例如，一塊顯卡的像素寬為1024點(diǎn)，像素高為768點(diǎn)，則屏幕分辨率將表示為1024×768。

（3）打印機(jī)分辨率。主要指打印機(jī)進(jìn)行打印的極限能力，能夠決定輸出的質(zhì)量效果。

（4）掃描儀分辨率。主要指掃描儀的極限解析能力，與輸出的質(zhì)量效果也具有一定的關(guān)聯(lián)性。

（5）圖像分辨率。圖像的分辨率主要指在圖像中存儲信息的量，與圖像的尺寸共同決定了圖像文件在具體輸出中的大小和質(zhì)量，通常由每英寸的ppi來進(jìn)行輸出圖像文件的衡量。

（6）網(wǎng)屏分辨率。網(wǎng)屏分辨率又稱網(wǎng)屏頻率，與灰度和分色相關(guān)，主要指在灰度圖像打印或分色圖像打印中使用的網(wǎng)屏中每英寸所承載的點(diǎn)數(shù)。

（7）位分辨率。位分辨率又名位深，是衡量圖像像素存儲信息位數(shù)的主要方式，能夠決定在屏幕上每次顯示顏色的種類。

3 計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)的優(yōu)勢分析

3.1 精確度高

計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)具有精確度高的特點(diǎn)，在運(yùn)用過程中，可以在同一時間分別處理與識別多張不同的圖像，并能夠從海量圖像中迅速篩選出有效完整的圖像信息，與傳統(tǒng)的人工圖像處理和識別方式相比，具有更高的精確度。不過，由于計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)在應(yīng)用過程中缺乏良好的主觀性，會影響到實(shí)際的識別效果，因此在應(yīng)用計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)時，還應(yīng)考慮到人工圖像處理和識別的作用，結(jié)合好兩種方式進(jìn)行處理和識別，從而提高整體的應(yīng)用效果。

3.2 處理速度快

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們在日常生活中可以接觸到的數(shù)據(jù)信息量也越來越大，對圖像的處理和識別的速度要求也越來越高，由于計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)對于圖像數(shù)據(jù)的處理速度很快，能夠進(jìn)一步節(jié)省處理和識別的時間，從而在許多領(lǐng)域都能發(fā)揮出重要作用，因此，要進(jìn)一步加大對計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)的運(yùn)用，從而提高數(shù)據(jù)處理和識別的效率，進(jìn)而在許多領(lǐng)域都能發(fā)揮出其重要作用，為各行各業(yè)提供更多的便利。

3.3 具有很好的靈活性

計算機(jī)圖像處理與識別技術(shù)具有很好的靈活性，技術(shù)人員在具體應(yīng)用時，可以進(jìn)行智能化的圖像處理和識別設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)圖像的自動化處理和識別，并應(yīng)用于不同的工作場景。通過應(yīng)用計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)，不僅能夠進(jìn)一步減輕技術(shù)人員的工作強(qiáng)度，還能夠使得圖像處理和識別的操作適用性更強(qiáng)，能夠進(jìn)一步提高技術(shù)人員工作的靈活度，并提高計算機(jī)圖像處理和識別的準(zhǔn)確度和適用性[2]。

4 計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)應(yīng)用過程

計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)的應(yīng)用過程主要涵蓋了圖像信息的獲取、圖像的預(yù)處理、特征點(diǎn)的抓取和圖像信息的分類四個過程。其中，圖像的獲取主要指計算機(jī)通過內(nèi)部的各種傳感器來捕獲圖像信息，并將其同步轉(zhuǎn)化為特定的數(shù)字信號，為接下來的應(yīng)用打好基礎(chǔ)；計算機(jī)在完成對圖像信息的獲取后，需要立即進(jìn)行圖像的預(yù)處理操作，從而提取出具有價值的圖像信息，并上傳到圖像識別模塊完成識別；通過進(jìn)行圖像中特征點(diǎn)的抓取，能夠進(jìn)一步加強(qiáng)對有價值圖像信息的獲取能力，并實(shí)現(xiàn)對冗余圖片信息的精簡，從而提高后續(xù)的圖像處理和識別效率；在精簡圖像信息后，可以設(shè)置一個識別規(guī)則，從而實(shí)現(xiàn)對海量圖像信息的分類處理，并進(jìn)一步完成對目標(biāo)圖像的精準(zhǔn)定位，使得計算機(jī)圖像處理和識別圓滿完成。

5 計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)的具體應(yīng)用

5.1 智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用

由于計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)在應(yīng)用過程中具有精確度高和處理速度快的優(yōu)勢，因此在智能交通領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。通過應(yīng)用計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)，能夠進(jìn)一步提升智能交通領(lǐng)域中的車輛定位、輔助駕駛和智能調(diào)校的能力，從而使得在交通領(lǐng)域的圖像信息都能夠得到快速和精準(zhǔn)地處理和識別[3]。例如，在車輛的輔助駕駛方面，通過應(yīng)用計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時識別路況信息，從而對車輛即將面臨的風(fēng)險狀況做出及時的預(yù)測和判斷并做出預(yù)警，能夠有效控制車輛事故問題的發(fā)生，進(jìn)一步保證車輛中人員的生命安全。此外，計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)還能夠做到準(zhǔn)確識別道路上的車輛信息，對于車輛的行駛軌跡的分析與預(yù)測都能夠起到很好的輔助作用，能夠進(jìn)一步提升對違法車輛的識別和處理能力，從而進(jìn)一步強(qiáng)化交通管理，維護(hù)交通安全。

5.2 有色金屬領(lǐng)域的應(yīng)用

有色金屬作為常見的金屬類物質(zhì)，類型眾多，并在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，能夠?yàn)槿藗兲峁┐罅吭谌粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡慕饘佼a(chǎn)品。以常見的有色金屬銅為例，其在自然界中主要是以銅礦的形式而存在，由于銅礦種類眾多，且成分復(fù)雜，組成結(jié)構(gòu)也各式各樣，這給銅礦的檢測工作帶來了很大的難度，因此在進(jìn)行銅礦探測時，可采用計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)，結(jié)合物理和化學(xué)等檢測方式，從而將銅礦的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)數(shù)據(jù)充分錄入到計算機(jī)中，并尋找銅元素的特征點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對銅礦的精確分析，進(jìn)一步提高檢測效率[4]。

5.3 公安偵察領(lǐng)域的應(yīng)用

在公安偵察領(lǐng)域，計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)的應(yīng)用具有良好的效果，能夠?yàn)楣矀刹旃ぷ魈峁└嗟募夹g(shù)支持。例如，在進(jìn)行嫌疑人員的排查工作時，通過應(yīng)用計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)，能夠快速地進(jìn)行面容甄別，進(jìn)而迅速鎖定嫌疑人員的面容相貌和行蹤軌跡，從而進(jìn)一步縮小排查范圍，提高案件的偵破速度；在面對一些信息不全、內(nèi)容有缺失的圖像信息時，利用計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)對殘缺圖像信息的修復(fù)，使得圖像信息內(nèi)容更加完整，從而為案件的偵破提供更多線索，進(jìn)一步提升案件的偵破效率。

5.4 醫(yī)學(xué)醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷發(fā)展，信息化技術(shù)在醫(yī)學(xué)醫(yī)療領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，在為醫(yī)學(xué)醫(yī)療領(lǐng)域提供了便利的同時，也帶來了大量繁雜的冗余數(shù)據(jù)，對于這些無效數(shù)據(jù)，可以采用計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)進(jìn)行篩選，從而提取出有價值的信息，及時清除無效信息，進(jìn)一步提高醫(yī)療工作的效率。由于醫(yī)學(xué)醫(yī)療工作中對于圖像信息的應(yīng)用較多，會產(chǎn)生大量的圖像信息數(shù)據(jù)，因此在醫(yī)學(xué)醫(yī)療領(lǐng)域中具體應(yīng)用計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)時，一定要做好分類工作再進(jìn)行圖像處理和識別，從而使得圖像信息的特征點(diǎn)更加明顯，對圖像處理和識別的工作更加準(zhǔn)確高效，為醫(yī)護(hù)人員提供更加完備的數(shù)據(jù)支持，進(jìn)一步提升醫(yī)院的診療效率。此外，通過深入應(yīng)用計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)，還能進(jìn)一步提高3D超聲成像、虛擬內(nèi)窺鏡、核磁共振影像分析的能力，使得醫(yī)護(hù)人員獲得的圖像信息更加真實(shí)準(zhǔn)確，有助于為患者開展更加精細(xì)的治療工作[5]。

5.5 藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用

計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域中依然具有獨(dú)特的優(yōu)勢，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與革新，相關(guān)的圖像處理和識別技術(shù)能夠?qū)τ谒囆g(shù)設(shè)計起到良好的輔助作用。例如，房屋設(shè)計師在以往進(jìn)行房屋內(nèi)飾的藝術(shù)設(shè)計時，主要通過在計算機(jī)上利用手工繪圖的方式來完成，而在設(shè)計過程中由于計算機(jī)本身通常缺乏對繪圖圖像的處理和識別能力，因此會導(dǎo)致設(shè)計過程中難以及時發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的失誤，到最終發(fā)現(xiàn)時，往往需要對整個設(shè)計繪圖的結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分來實(shí)現(xiàn)修復(fù)，不僅需要消耗大量的時間，便其利性也無法得到保證。而借助計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)，計算機(jī)能夠在設(shè)計師進(jìn)行設(shè)計繪圖的過程中及時對出現(xiàn)問題的部分進(jìn)行識別，并協(xié)助設(shè)計師完成相應(yīng)的處理，從而在不消耗更多時間的基礎(chǔ)上，顯著提升最終的實(shí)際設(shè)計效果[6]。

6 結(jié)語

綜上所述，計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)作為信息時代發(fā)展背景下的新興技術(shù)，在眾多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，并在一定程度上推動了我國數(shù)據(jù)信息化處理的高效發(fā)展。在未來，隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，計算機(jī)圖像處理和識別技術(shù)的前景也會更加廣闊，能夠在更多領(lǐng)域作出積極的貢獻(xiàn)，進(jìn)一步推動社會的發(fā)展與進(jìn)步，從而進(jìn)一步提高人們的生活水平。