数字图像处理的研究与应用

数字图像处理的研究与应用

机器视觉依赖于摄像头的信息采集与对获得的图像信息的处理，本文对数字图像信息处理的优点与方法进行了简单的介绍，对其应用领域中的作用进行了描述。

标签：数字图像处理；图像重现；特征提取

1 图像处理目的

利用采集装置采集的数字图像需要经过处理以达到提高图像的视觉质量以供人眼主观满意的效果。而且利于提取图像中目标的某些特征，以便于计算机分析或机器人识别。既能实现信息的可视化，也实现了信息安全的需要[1]。在大量的图像采集过程中为了存储和传输庞大的图像和视频信息，常常需要对这类数据进行有效的压缩。

2 数字图像处理的优点

2.1 重现性能好，数字图像处理在进行传输、存储、复制等处理中不会失真，从而能良好的保持原稿，由此可以实现良好的实现数字图像的再现。

2.2 数字化处理精度高，数据处理技术高速发展的今天，运用高能力的处理设备与技术，几乎可以把一副模拟图像处理为任意的二维数组。从原理上讲，只要在处理时改变程序中的数组参数，那么不论图像的精度有多高，处理总是能够实现。

2.3 数字信号处理技术适用面宽，无论来自来何种信息源的图像，他小可以到电子显微镜的图像，大到遥感卫星图像，在进行数字处理时，需先转换为二维数组编码表示的灰度图像，因而均可用计算机来处理。

2.4 数字图像处理的灵活性高，出于不同的需求，所以对同一图像往往需求不同的处理方法，所以所要运用到的图像处理技术也不一样。数字图像处理技术也衍生了许多不同的分支技术方法，可以充分满足需求者的要求。

2.5 信息压缩的潜力大，在图像处理过程中，同一幅图像画面上，经常有很多像素有相同或接近的灰度，且数字图像中各个像素是不独立的，具有很大的相关性。特别是在相邻的帧之间的相关性比帧内相关性一般说还要大些。因此，在压缩处理时的压缩潜力是很巨大的。

3 数字图像处理的主要研究内容

3.1 图像变换，由于数字图像的数字阵列很庞大，计算机在处理过程中需求的计算量也很大，所以在计算时需要很多的图像变换方法，如离散余弦变换、如

沃尔什变换、傅立叶变换等处理技术，运用间接变换方法使处理域由空间域变换为时间域，不仅可以减少计算量，也可以使处理更加有效。

3.2 压缩图像编码，图像在处理、传输时需求大量的存储空间与时间，为了实现图像的快速存储，在图像处理技术中采取编码压缩方式减少图像的数据量。由于数字图像具有良好的可重现性，因此压缩的图像可以实现完美的再现。图像编码压缩技术不仅是图像处理中最重要的方法，也是比较成熟的技术。

3.3 图像的增强和复原，为了提高图像的质量（如清晰度等），在图像处理过程中需要对图像进行增强和复原处理。在处理过程中为了提取有用的信息，可以对其有用部分实现增强而不考虑其他部分图像的降质。如为了或得高清晰，细节明显的图像，可以强化图像高频分量；为了减少噪声影响可以强化低频分量。

3.4 图像分割，为了提取图像中的某些有用部分，而这些具有明显特征的部分在图像中的某些特定区域，需要用到图像分割技术将其分割出来进行研究，这也是进一步进行图像识别、分析和理解的基础[2]。

3.5 图像描述，图像描述就是图像分割后，对于提取的部分区域的特征进行解释的方式，是图像识别和理解的必要前提。为了描述二值图像的特征，采用二维形状描述。二维形状描述包括区域描述和边界描述，主要应用于对图像的二维纹理进行描述。

3.6 图像分类（识别），图像分类（识别）主要是将预处理（增强、复原、压缩）过的图像信息特征提取，从而进行判决分类的过程。图像分类包括有统计模式分类和句法（结构）模式分类两种模式识别方法。在近年来受到重视的有图像识别模式和医学领域的人工神经网络识别模式。

4 数字图像处理的应用

数字图像处理应用于人类依靠图像获取外界的信息经过处理从而用来服务于生活。在科技高速发展的今天，在人类生活的各个领域都有数字图像处理的应用。目前数字图像处理技术传统的应用领域为航天、医学、交通、安全、工业生产方面等。

4.1 航空航天技术方面的应用，遥感卫星每天都会向地球发送很多信息，由于各种原因的影响，图像质量不一定都很好。因此，为了获取更确切的信息必须要對得到的各种数子图像信息进行处理与修复。由于卫星技术的发展，航空航天技术越来越贴近生活，大到气象信息、资源侦查，小到农作物估产、农作物病虫害监测。而在获取这些信息的过程中，数据处理起了非常大的作用。

4.2 医学与生物研究方面的应用，数字图像处理广泛应用于生物医学方面应用，例如我们经常听到的CT技术、X光技术，还有就是在医学的微图像的处理分析领域，如染色体分析，癌细胞、红细胞、白细胞分类，识别等。而将数字图像处理技术应用到染色体分析，植物生长特征研究对于生物研究具有重要意义。

4.3 军事公安方面，在现代战争中，在军事行动前期，都会敌方进行很多的侦查，会获取的大量信息。在信息的处理分析中都会用到数字图像处理技术。在战争中，导弹的精确末制导也需要图像处理技术[3]。而在公安办案中应用则更加普遍，类似指纹识别，脸部特征提取，事故分析，不完整图片修复，路边摄像头监控信息处理等很多方面主要依赖于数据图像的处理技术。

4.4 日常生活中的应用，伴随着各种科技产品进入普通家庭，数据图像处理技术成果也出现在我们周围，如指纹锁、电脑脸部识别、防伪码、条形码、水印等很多地方，这不仅提高了我们的生活质量，也提高了自身财产安全。

5 结束语

数字图像信息处理能力的发展伴随着计算机的飞速发展已经获得了巨大发展并产生了很多的分支科学。在完善与提高数字图像技术的同时也应该加强边缘学科的研究工作，使科学技术能更好地服务于日常生活。

参考文献

[1]龙丹，许勇.数字图像处理的汽车测距算法研究[J].中国西部科技，2008（1）.

[2]陈炳权，刘宏立，孟凡斌.数字图像处理技术的现状及其发展方向[J].吉首大学学报（自然科学版），2009（1）.

[3]宁天夫.数字图像处理技术的应用与发展[J].舰船电子工程，2009（1）.