計算機數字處理技術在圖像處理中的應用

長沙學院 閻巍

近年來計算機技術的應用已經融入到了生產生活中，而在互聯網的大范圍覆蓋下，計算機技術在各個領域的應用都相對較為廣泛。而針對圖像的處理，計算機數字處理技術在不斷發展的過程中也在不斷優化對圖像的處理，尤其是在當前各種圖像處理軟件的盛行情況下，計算機數字處理技術在圖像處理中的應用具有一定的獨特優勢。本文在計算機數字處理技術的簡要概述基礎上，進一步對計算機數字圖像處理的系統結構進行分析，從而在相關應用中總結得出當前計算機數字處理技術存在的優勢，以此有效促進計算機數字處理技術關于圖像的處理。

圖像是當前我國信息技術、生命科學以及航空航天等重要技術中必不可少的一部分，這些技術的研究與應用都離不開圖像處理，因此，計算機圖像技術也隨著我國不斷發展的科學技術進一步全面滲透到各個科技領域。當前的數字圖像處理主要是利用計算機對圖像進行處理，具有較高的精度，處理的內容也相對較為豐富，可以在一定程度上通過計算機處理技術進行一系列較為復雜的非線性處理，能夠進一步優化處理內容，并且在處理速度上進行優化提升。圖像處理技術本就涉及到多個基礎理論知識，需要在一定嚴格的數據以及數理基礎上進行處理優化。

1 計算機數字處理技術的介紹

1.1 計算機數字處理技術的概念

計算機數字處理技術主要是在一系列數據基礎上對信息數據進行處理，而計算機數字處理技術針對圖像進行的處理主要是在計算機應用軟件的基礎上將對應的圖像信號進行轉換，即轉變為數字信號，以此有效幫助計算機快速進行數字信號的處理。在其計算機數字處理技術的應用上進行數字圖像的壓縮、平滑以及旋轉等相關操作。在傳統的數字圖像處理過程中，作為連續的圖像，可以被稱為模擬圖像。而數字圖像主要是依賴計算機對圖像進一步進行加工處理，在傳統圖像的基礎上進行圖像轉換，以此將圖像在空間以及幅值的離散化情況下轉換數字化的圖像，從而進行數字化圖像處理[1]。

當前計算機針對圖像的數字處理技術主要包括了對點運算、幾何處理、圖像增強、圖像復原以及圖像形態學處理等。計算機利用數字處理硬件的圖像轉換對模擬圖像進行數字信號的轉換，從而提高相對圖像的可使用性。其中，點運算主要是針對數字圖像的像素進行相關的數學運算，例如利用加減乘除法進行圖像像素的點運算，可以重新進行圖像素的計算，以此有效提高圖像的分辨率，實現圖像均衡的對應目標。而幾何處理則是根據圖像數據進行對應的坐標轉換，即在對應的圖像基礎上實現移動、縮小、放大以及旋轉等操作，并且能夠實現圖像的匹配以及對圖像進行扭曲校正等操作。一般情況下幾何處理是當前圖像處理中最為基礎的加工技術，尤其是縮放功能，是當前各種圖像處理軟件中的基本處理方式。對于圖像的處理而言，圖像增強以及圖像復原則是較為管理的處理工序，圖像增強主要是在原有圖像信息的表達程度上進行一定程度的削減，通常情況下利用直方圖增強方法或者是偽色彩增強方法。而圖像復原則是根據圖像的技術應用進一步針對圖像進行干擾剔除，盡可能將圖像的模糊性進行復原，恢復其原來的圖像面貌，通常情況下利用噪聲復原方法。除此以外，應用計算機進行圖像的處理，還需要掌握一定的形態學處理，即在圖像形態學的相關技術基礎上實現圖像的細化分析，進一步展現圖像的腐蝕效果。至于其他的圖像編碼、圖像重建等技術都是關于圖像信號轉變為數字信號的根本特性，利用壓縮編碼實現圖像的壓縮而有效減小空間占比，利用CT技術實現圖像的重建，并且運用模式識別對圖像進行模糊識別以及結構模式識別。

1.2 計算機數字圖像處理技術的分類

關于計算機數字圖像的處理技術，在一定程度上實際上包含了一系列的程序與技術，主要是針對采集到的圖像進行分析處理，而在其處理過程中也是在分階段處理過程中實現圖像的加工。即在前期進行簡單的圖像旋轉、平移或者是裁剪等技術，中期進行圖像的增強分割以及復原，最后再利用識別分析以及編碼壓縮等技術進行處理。計算機數字圖像處理技術主要可以分為圖像去噪技術、圖像增強技術以及圖像壓縮技術等。圖像去噪技術主要是針對圖像采集過程中出現的一系列噪音，可能是固體本身存在的噪音，又或者是光量子的噪音。這些噪音在一定程度上都能夠影響到圖像的質量，充分阻礙了當前圖像處理技術人員的正常操作，因此，圖像去噪技術是目前計算機數字圖像處理過程中應用最為廣泛的技術，尤其是針對采集后的信息圖像，應嚴格進行去噪處理。圖像增強技術針對的則是采集后需要進行處理的圖像信息，在這類圖像的某些信息中往往存在重要信息與一部分不重要的信息，因此為了能夠有效突出關鍵信息，應對部分次要信息進行干擾的削減，圖像增強技術則可以廣泛應用。圖像增強技術能夠進一步優化圖像的處理，改善原來圖像的畫質，當前在計算機的圖像處理技術應用過程中，計算機針對圖像進行的一系列增強包括了對比度的增強、偽色彩的增強以及圖像的銳化程度等。計算機的圖像增強技術并非是在原有的圖像上進行信息的添加，而是進一步突出了圖像某部分的特性，強調圖像的關鍵信息。而圖像壓縮技術則是在實際上對圖像進行含數據在內的壓縮。通常情況下，依靠圖像壓縮技術能夠充分提高數字圖像的清晰度和真實度，有效保障在圖像的傳播過程中，其對應的圖像發生失真以及損失等情況[2]。

1.3 計算機數字圖像處理技術的應用

針對當前計算機數字圖像處理技術的應用，其主要是在圖像處理范圍內被廣泛應用。當前互聯網信息技術與生產生活愈發融合，計算機對數字圖像的處理技術也被廣泛應用于實際生活中。尤其是當前人們并未能夠從日常生活中深切感受到計算機圖像處理技術的重要性，但其實計算機對圖像的處理體現在生活中的方方面面。在工業生產方面，利用計算機數字圖像處理技術能夠有效提高印刷產品以及對應產品零部件的無損檢測。而在農業等生產方面的應用，數字圖像處理技術能夠幫助農業科技進行三維機器的設計，為其相關的系統提供準確的圖像數據基礎。而針對圖像處理技術在醫學領域的應用，則主要包括了在臨床醫學中的X射線斷層掃描以及CT掃描、核磁共振掃描等技術，利用圖像處理技術能夠優化超聲波圖像等的準確性，保證醫學領域的快速發展。與此同時，圖像處理技術還被遙感通信等領域涉及應用，主要急用計算機圖像處理技術對遙感技術中要求的圖像信息進行準確處理，在圖像的基礎上進一步將高質量的波段圖像傳送到氣象、軍事等各個部門，從而有效保證計算機數字圖像處理技術的發展。

2 圖像處理的數字處理技術分析

2.1 數字圖像處理的系統結構

針對當前我國數字圖像處理技術中的計算機應用情況，由于計算機對數字圖像進行處理的過程依賴于程序進行，其處理系統具有一定的結構，主要包括有圖像采集、圖像存儲、圖像顯示以及圖像處理等模塊。關于圖像的采集模塊。主要是利用各種方式得到對應的圖像數據信息，同時進行數據的獲取和模數轉換等，一般情況下可以通過超聲波成像等獲取到相關圖像。與此同時，圖像的處理模塊主要是對模擬圖像進行轉換，將其轉換為數字矩陣，再通過其他不同的處理算法對矩陣進行分析處理，以此達到理想中的處理效果。而圖像顯示模塊則是通過當前計算機的顯示設備或者是對應的打印設備準備輸出圖像，利用彩色打印機或者彩色等離子顯示器等進行圖像的顯示。這就是計算機關于數字圖像處理的一整個處理系統結構，具有較強的執行性和準確性。

2.2 數字圖像處理分析

針對當前計算機的數字圖像處理技術，其邊緣檢測實際上是對圖像的邊緣化進行明暗、色彩以及紋理等的處理。邊緣通常情況下指的是物體的輪廓或者是物體不同的表面之間存在的交界在圖像中的對應反應，而在計算機對數字圖像的處理過程中，對于圖像邊緣的檢測通常以不同的灰度、色彩等特性區域來進行劃分。邊緣作為圖像處理過程中較為關鍵的對象，在一般情況下發生于灰度突然變化的部分（如圖1所示），與此同時，圖像的邊緣實際上是有一定寬度的，并且其灰度常常較為緩慢地發生變化（如圖1所示）。而在圖像的采集過程中，由于常受到部分噪音的干擾，邊緣的檢測在通常情況下也會受到一定的影響，其邊緣較經常模糊不清。兩邊對應灰度相同或者是相近（如圖1所示），其對應的邊緣檢測方法也大不相同[3]。

圖1 邊緣和灰度值模型示意圖Fig.1 Schematic diagram of edge and gray value model

計算機處理數字圖像的過程中，除了要對邊緣進行檢測外，還應對濾波進行處理。通常情況下，在圖像輸入計算機的過程中，周圍環境以及對應的輸入轉換器都會對其圖像產生一定的噪聲干擾，進而導致圖像在輸入過程中產生部分失真的現象。為了有效消除當前的失真情況，并且有效避免噪聲的相關干擾，則將對圖像進行一定程度上的正規化處理，即將圖像的失真情況進行校正，并且在模糊識別的基礎上去掉模糊的成分，幫助圖像恢復原貌。對于圖像的噪聲成分消除操作，是圖像的濾波操作。主要是為了有效對圖像進行特征識別模式，進一步符合計算機的適應度要求，消除數字圖像中混雜的各種噪聲。當前的濾波操作技術要求應在嚴格保證原圖像輪廓邊緣等重要信息的基礎上盡可能大地使圖像清晰化，提高視覺效果。

最后，關于計算機數字處理技術在圖像處理中的應用，更為重要的是對圖像進行的像素細分工作，目前我國的圖像測量系統主要由照明系統、光學成像系統以及計算機等組成。而對于相關數字圖像的處理，應進一步要求對系統的精度進行充分分析研究，目前的圖像測量系統精度受到較多因素的影響，因此越來越多的人關注到圖像測量軟件的算法問題。尤其是針對邊緣檢測的算法，其對圖像精度的確定要求較為嚴格。伴隨著我國工業技術生產的不斷發展與提高，數字圖像的處理技術也在不斷優化發展，其中關于邊緣檢測的精度以及對應的分辨率的檢測主要是利用邊緣鄰域灰度分布的矩來進行擬合邊緣的估計。針對當前二維空間中的理想邊緣模型（如圖2所示），對應計算機對圖像邊緣像素的處理，主要是利用二維空間的灰度矩來有效確定邊緣的位置，其方法較為簡單便捷，也具有一定的精確度，能夠適用于任意尺寸的窗口，精度也不受圖像恢復數據加性或者乘性的影響[4]。

圖2 二維理性邊緣模型圖Fig.2 2D rational edge model diagram

2.3 計算機數字處理技術在圖像處理中的應用

計算機數字處理技術實際上旨在對數據進行相關處理，而應用于圖像處理則需要將對應的圖像與數字信號進行轉換應用，繼而在計算機相關算法的運用過程中充分提高數字圖像處理技術的加工應用。計算機的加工基礎主要建立在一定程序系統結構上，而圖像處理旨在對圖像進行加工，而圖像信號在計算機的處理過程中具有一定的局限性，因此通常情況下都將圖像信息與數字信息進行合理轉換。以此提高計算機對數字圖像信號的充分把握與處理。數字圖像處理技術主要利用計算機的相關技術軟件進行分析處理，能夠應用計算機的對應算法進行圖像的測量、增強以及繪制，尤其是針對當前信息技術不斷發展的現代化社會，關于圖像信息處理技術的發展能夠從多個方面進行深入研究。例如，在計算機圖像的灰度處理過程中，能夠在算法基礎上實現灰度圖像的代開，初始化對應的DIB對象，同時創建相關的內存緩沖區，并且載入對應的DIB對象，接著進行原始圖像的灰度值統計分析，有效將當前的圖像的原始灰度值映射到新的灰度值上，進而產生新的圖像，以此達到對圖像的有效處理。計算機在數字圖像處理中的應用較為廣泛，也大大提高了圖像的處理效果[5]。

3 結語

關于目前計算機數字處理技術在圖像處理中的應用，其所涉及的研究方面較為廣泛，基于計算機處理技術下的圖像處理涉及到了當前生產生活中的方方面面。而圖像處理技術不僅只是做好圖像的優化，還應在一定程度上提高信息處理的準確性，在速度優化的基礎上進一步實現圖像的快速處理。計算機憑借自身準確快速的優勢不斷提高其在圖像處理技術中的地位，在目前的現代化發展社會中發揮著重大作用。計算機數字處理在圖像處理技術中的應用越來越廣泛，也越來越受到人們的廣泛關注。對數字圖像處理技術進行分析研究，從而有效提高圖像處理的快速性和準確性，以此推動計算機數字處理技術在圖像處理中的發展。

引用

[1] 張婧.計算機技術在圖形圖像處理中的應用與關鍵技術[J].電子技術與軟件工程,2021(9):122-123.

[2] 陳巖巖.計算機技術在圖形圖像處理中的應用[J].湖北開放職業學院學報,2019,32(15):111-112.

[3] 文晶.計算機技術在圖形圖像處理中的應用[J].科學技術創新, 2019(2):87-88.

[4] 黃碧云.計算機圖形圖像處理技術在視覺傳達系統中的應用研究[J].數字技術與應用,2019,37(6):107-108.

[5] 鄧鵬飛.計算機技術在圖像處理中的應用[J].計算機光盤軟件與應用,2012,15(16):76+84.