周冠林

【摘 要】 目前，圖像處理技術(shù)得到較好的發(fā)展，本文以數(shù)字圖像處理技術(shù)為研究對象，對其發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行簡述，并對此技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)以及制約因素進(jìn)行系統(tǒng)的分析，概述了此項(xiàng)技術(shù)在日后發(fā)展中的應(yīng)用范圍。通過對數(shù)字圖像處理技術(shù)的分析，讓我們更深入的了解此項(xiàng)技術(shù)，為日后的研究提供一定的理論基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字圖像處理 技術(shù) 發(fā)展

就圖像處理技術(shù)而言，可分為模擬圖像與數(shù)字圖像處理兩大類。數(shù)字圖像處理技術(shù)在發(fā)展的過程中，涉及多門學(xué)科，其中包括生物學(xué)、計(jì)算機(jī)、信息科學(xué)等。因此，數(shù)理與邊緣學(xué)科與圖像處理技術(shù)的關(guān)系越來越密切。在最近幾年中，數(shù)字圖像處理技術(shù)逐步趨于完善，在遙感、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域中被廣泛使用，并促進(jìn)相關(guān)學(xué)科得到較好的發(fā)展。

1 數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

在上世紀(jì)六十年代，隨著VLS與計(jì)算機(jī)的發(fā)展產(chǎn)生了數(shù)字圖像處理技術(shù)，并不斷完善、成熟的一項(xiàng)新技術(shù)。不管是在理論還是實(shí)際方面，都取得了較好的進(jìn)步。在早期，圖像處理主要是為了使圖片的質(zhì)量更加完善。輸入圖像的質(zhì)量較低，而輸出圖片的質(zhì)量較高，通常采用復(fù)原、壓縮等方式進(jìn)行處理。此項(xiàng)技術(shù)首次應(yīng)用成功是在美國的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室中。此后，在航空領(lǐng)域中得到很好的應(yīng)用，促進(jìn)了此門學(xué)科的發(fā)展。除此之外，數(shù)字圖像處理技術(shù)在醫(yī)學(xué)上也得到了很好的應(yīng)用。自上世紀(jì)七十年代中期之后，計(jì)算機(jī)與智能化得到很好的發(fā)展，也促進(jìn)了圖像處理技術(shù)的進(jìn)步。人們開始研究怎樣通過計(jì)算機(jī)，對圖像進(jìn)行系統(tǒng)的解釋，這被稱作計(jì)算機(jī)視覺或圖像理解。上世紀(jì)幾十年代，數(shù)字圖像處理技術(shù)得到大力發(fā)展。截止目前，此項(xiàng)技術(shù)在醫(yī)療設(shè)備、地理信息系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域中被廣泛使用。

2 數(shù)字圖像處理技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）再現(xiàn)性較好。數(shù)字圖像處理技術(shù)不會(huì)因?yàn)楦鞣N變換操作而造成圖片出現(xiàn)質(zhì)量退化的現(xiàn)象，始終確保圖像可以真實(shí)的再現(xiàn)。（2）處理精度高。根據(jù)當(dāng)前技術(shù)，基本上能夠把一副模擬的圖像通過數(shù)字化做各種二維數(shù)組，與圖像數(shù)字化設(shè)備能力有直接的關(guān)系。從理論上來講，不管圖像擁有多高的精度，總可以完成實(shí)現(xiàn)，只要在處理的過程中，將程序的數(shù)組參數(shù)改變就可以了。（3）適用面寬。圖像可以有多種信息源產(chǎn)生。就圖像而言，如果其信息源來源不同，只要變更數(shù)字編碼的形式之后，都可以采用二維數(shù)組所表示的圖像來組成，所以全部可以采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。（4）靈活性高。 就圖像光學(xué)處理而言，在原理上來說其只能線性運(yùn)算，對處理目標(biāo)產(chǎn)生一定的約束。但是對于數(shù)字圖像處理而言，它不僅可以很好的進(jìn)行線性運(yùn)算，而且可以進(jìn)行非線性處理。（5）信息壓縮具有較大的潛力。在數(shù)字圖像中，像素并不是獨(dú)立的，他們之間存在很大的相關(guān)性。在圖像畫面中，常常會(huì)出現(xiàn)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(gè)像素，他們的關(guān)系系數(shù)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(fā)展的因素

截至目前，數(shù)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(jì)算的存儲(chǔ)容量、計(jì)算的速度有較高的要求。對于數(shù)字圖像處理而言，其占用的頻帶比較寬，和音頻信息進(jìn)行對比，前者要大于后者幾個(gè)數(shù)量級。因此在成像、存儲(chǔ)等多個(gè)過程的實(shí)現(xiàn)中，成本較高，難度大。因?yàn)閳D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(fù)現(xiàn)。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(jìn)行合理的假定。

3 數(shù)字圖像處理技術(shù)研究的內(nèi)容

3.1 研究的主要內(nèi)容

（1）圖像變換。因?yàn)閳D像擁有較大的陣列，在空間域中直接進(jìn)行處理，計(jì)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(jì)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(shí)域中具備較好的局部化特性，被廣泛應(yīng)用于圖像中。（2）圖像編碼壓縮。就圖像編碼壓縮這一技術(shù)來講，可以減少圖像描述產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量，這樣可以節(jié)省存儲(chǔ)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(shù)中，編碼是最為主要的方法。（3）圖像增強(qiáng)和復(fù)原。 圖像的增強(qiáng)以及復(fù)原主要是為了完善圖片質(zhì)量。對于圖像增強(qiáng)而言，其對圖像降質(zhì)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(fù)原來講，他要求了解圖像降質(zhì)，并建立降質(zhì)模型，然后通過濾波方法，重建或者恢復(fù)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(dāng)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(chǔ)。對于一般的圖像來講，通常采用二維形狀進(jìn)行描述。隨著研究的逐步深入，對三維物體進(jìn)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(jìn)行預(yù)處理之后，進(jìn)行特征提取與圖像分割，然后進(jìn)行分類，一般都采用較為經(jīng)典的模式識別方式。

3.2 未來研究重點(diǎn)

（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(guān)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(yīng)的壓縮算法是目前研究的重點(diǎn)。（2）三維重建。隨著計(jì)算機(jī)的不斷進(jìn)步，產(chǎn)品設(shè)計(jì)也向三維空間進(jìn)行發(fā)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(xiàn)實(shí)。計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展使虛擬現(xiàn)實(shí)成為可能。會(huì)議系統(tǒng)、可視電話等方面的發(fā)展都為虛擬現(xiàn)實(shí)提供了發(fā)展機(jī)遇。

4 結(jié)語

當(dāng)前，在工業(yè)生產(chǎn)、資源環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域中數(shù)字圖像處理技術(shù)都起到不可或缺的作用，創(chuàng)造了極大的社會(huì)價(jià)值，但是仍不能滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需要。隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，在多個(gè)方面都要更深入的探索，所以數(shù)字圖像處理技術(shù)一定會(huì)向著更好的方向發(fā)展。

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