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        關(guān)于計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)的若干思考

        2016-01-04 15:53:21陶姿邑陜西中醫(yī)藥大學(xué)陜西咸陽(yáng)712046
        山東工業(yè)技術(shù) 2016年1期
        關(guān)鍵詞:數(shù)字圖像處理技術(shù)思考

        陶姿邑(陜西中醫(yī)藥大學(xué),陜西 咸陽(yáng) 712046)

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        關(guān)于計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)的若干思考

        陶姿邑
        (陜西中醫(yī)藥大學(xué),陜西咸陽(yáng)712046)

        摘 要:數(shù)字圖像處理是利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行處理的技術(shù),早在上世紀(jì)中期便已出現(xiàn)。進(jìn)行數(shù)字圖像處理的方法包括對(duì)圖像質(zhì)量的增強(qiáng)、壓縮、復(fù)原、編碼等。本文針對(duì)數(shù)字圖像處理的相關(guān)概念及技術(shù)等進(jìn)行了分析探討。

        關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī);數(shù)字圖像;思考;處理技術(shù)

        0 引言

        計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)覆蓋范圍廣,學(xué)科交叉性強(qiáng),涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、數(shù)學(xué)科學(xué)、光物理學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域,在環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)、農(nóng)牧業(yè)、國(guó)防軍事、多媒體等方面都有著十分廣泛的應(yīng)用。在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下,以及離散數(shù)學(xué)等理論的完善中,計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

        1 數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展概況

        圖像處理技術(shù)最早應(yīng)用于提高圖像質(zhì)量,將低質(zhì)量的圖像經(jīng)過(guò)改善處理,輸出高質(zhì)量的圖像。上世紀(jì)20年代,第一次應(yīng)用于從英國(guó)到美國(guó)海底電纜傳輸圖片的質(zhì)量提高。數(shù)字圖像處理成為一門(mén)學(xué)科是在上世紀(jì)60年代。1962年,計(jì)算機(jī)圖形這一術(shù)語(yǔ)被首次提出,將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)作為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科開(kāi)始了研究。計(jì)算機(jī)圖形涉及到數(shù)字化轉(zhuǎn)換、幾何平移變形、實(shí)物模型構(gòu)建、色彩調(diào)度、色彩轉(zhuǎn)換以及曲線(xiàn)運(yùn)用等多個(gè)方面,所以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一門(mén)具備研究性的領(lǐng)域。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中,計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理是一個(gè)相對(duì)年輕的學(xué)科,涉及范圍極其廣泛,比如圖形交互技術(shù)、圖形硬件、科學(xué)計(jì)算可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)等等。

        2 數(shù)字圖象處理的主要研究方向

        (1)圖像變換。圖像變換包括圖像的拉伸、收縮、旋轉(zhuǎn)、扭曲等。圖像的變換一般不直接在空間域中進(jìn)行,而是進(jìn)行變換域處理,即對(duì)空間域處理的變換。包括傅里葉變換、沃爾什-阿達(dá)瑪變換等,這種處理方式降低了計(jì)算工作量,而且處理更加有效。

        (2)圖像編碼。圖像編碼是利用編碼技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行壓縮的一種方法,通過(guò)壓縮算法,在盡可能保證圖像不失真的情況下減少圖像的比特?cái)?shù),降低圖像的存儲(chǔ)占用空間,方便圖像的傳輸、處理等。在圖像壓縮技術(shù)中,最重要的就是編碼算法,常見(jiàn)的編碼算法包括預(yù)測(cè)編碼、變換域編碼等。

        (3)圖像增強(qiáng)及復(fù)原技術(shù)。圖像增強(qiáng)及復(fù)原技術(shù)是數(shù)字圖像處理技術(shù)的最原始目的。通過(guò)圖像增強(qiáng)及復(fù)原,可以提高圖像的清晰度,增強(qiáng)圖像的質(zhì)量。比如對(duì)圖像的高頻分量進(jìn)行強(qiáng)化,突出物體的輪廓細(xì)節(jié),或者對(duì)圖像的低頻分量進(jìn)行強(qiáng)化,降低圖像噪聲等。

        (4)圖像分割。圖像分割技術(shù)也是數(shù)字圖像處理中非常重要的一項(xiàng)。圖像分割就是將具有特征意義的邊緣區(qū)域從圖像中進(jìn)行提取,以為進(jìn)行圖像的識(shí)別、分析提供條件。這項(xiàng)技術(shù)在人工智能領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,雖然已經(jīng)有所發(fā)展,但是缺少一種普適性的圖像分割方法,在人工智能發(fā)展迅速的今天,圖像分割也成為熱點(diǎn)研究問(wèn)題之一。

        (5)圖像描述。進(jìn)行圖像識(shí)別的重要前提就是圖像描述。一般來(lái)說(shuō),圖像描述主要包括兩類(lèi)區(qū)域描述方法:利用外部特征的邊界描述和利用內(nèi)部特征的區(qū)域描述。這是二維描述的方法,在三維技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下,體積描述、表面描述等方法也已經(jīng)被提出。

        (6)圖像識(shí)別。圖像識(shí)別是人工智能中重要的研究方向,屬于模式識(shí)別。在對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理后,進(jìn)行圖像分割,提取相應(yīng)特征,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖片分類(lèi)。在經(jīng)過(guò)訓(xùn)練集訓(xùn)練的基礎(chǔ)上,能夠?qū)D片進(jìn)行正確的分類(lèi)。

        3 數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

        (1)太空探索。太空探索需要進(jìn)行大量的照片拍攝,然而這些照片在傳回時(shí)并不想我們?cè)谛侣劽襟w上見(jiàn)到的那樣清晰、多彩。照片在經(jīng)過(guò)數(shù)字圖像處理之后,才能夠進(jìn)行精確的分析。

        (2)衛(wèi)星勘測(cè)。目前,世界各國(guó)都發(fā)射了大量衛(wèi)星進(jìn)行大氣監(jiān)測(cè)、礦產(chǎn)探測(cè)、石油探測(cè)、水資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)等,這些技術(shù)取得良好效果的基礎(chǔ)在于數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

        (3)生物醫(yī)學(xué)。生物醫(yī)學(xué)工程中對(duì)數(shù)字圖像處理技術(shù)的依賴(lài)性也很大,如進(jìn)行CT顯像、顯微圖像分析、超聲波圖像處理、立體定向放射治療等眾多方面都離不開(kāi)數(shù)字圖像處理技術(shù)。

        (4)軍事公安。在軍事上,數(shù)字圖像技術(shù)主要應(yīng)用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、軍事偵察以及模擬訓(xùn)練等方面。在公安業(yè)務(wù)上,主要應(yīng)用于交通牌照識(shí)別、指紋分析、圖片復(fù)原等。

        (5)通信互聯(lián)?;ヂ?lián)網(wǎng)的高速發(fā)展也離不開(kāi)數(shù)字圖像處理技術(shù)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)互聯(lián)通信時(shí),最難以處理的數(shù)據(jù)便是圖像數(shù)據(jù),因?yàn)閳D像數(shù)據(jù)量十分巨大,要實(shí)現(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)傳輸(如直播),必須借助圖像的壓縮編碼技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。高效的編碼方式能夠在保證圖像傳輸流暢的同時(shí),質(zhì)量不會(huì)降低。

        (6)新興領(lǐng)域。機(jī)器人作為新興智能領(lǐng)域的代表,受到圖像處理技術(shù)的影響也十分巨大。通過(guò)數(shù)字圖像處理技術(shù),可以給與機(jī)器人視覺(jué)分析,從而進(jìn)行機(jī)器人的自動(dòng)化操作。

        4 數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展方向

        數(shù)字圖像處理是目前計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中十分活躍的研究方向,雖然這一領(lǐng)域的發(fā)展十分迅速,但仍有以下幾個(gè)方面是需要進(jìn)一步加強(qiáng)的。

        (1)加強(qiáng)學(xué)科交叉聯(lián)合研究。數(shù)字圖像處理的理論涉及面廣、應(yīng)用面廣,必須聯(lián)合相關(guān)學(xué)科共同開(kāi)發(fā),才能夠取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。

        (2)提高計(jì)算精度和性能。數(shù)字圖像處理技術(shù)中,一個(gè)十分矛盾的問(wèn)題就是計(jì)算精度和處理速度之間如何平衡。圖像處理需要經(jīng)過(guò)大量的數(shù)據(jù)計(jì)算,運(yùn)算量遠(yuǎn)大于文本處理,所以需要在提高運(yùn)算精度的同時(shí)提高運(yùn)算的速度。

        (3)不斷提出新的圖像處理方法,強(qiáng)化理論研究。數(shù)字圖像處理在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域還是一個(gè)年輕的學(xué)科,還有許多理論值得探索、發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用,逐步形成自己的理論體系。

        參考文獻(xiàn):

        [1]許錄平.數(shù)字圖像處理[M].科學(xué)出版社,2010.

        [2]范秋生探索計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展[J].煤炭技術(shù), 2013(09).

        [3]李飛鵬,胡云峰.《數(shù)字圖像處理》實(shí)踐教學(xué)改革與效果分析[J].中國(guó)科技信息,2010(20).

        [4]胡伏原,王儉.《數(shù)字圖像處理》教學(xué)改革探索[J].中國(guó)科技信息,2009(14).

        [5]王江濤,陳得寶,楊一軍.面向?qū)嶋H應(yīng)用的數(shù)字圖像處理教學(xué)探討[J].淮北煤炭師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010(04).

        作者簡(jiǎn)介:陶姿邑(1985-),女,陜西咸陽(yáng)人,本科,工程師,研究方向:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

        DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.142

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