呂博云

（沈陽(yáng)市第二十中學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

數(shù)字圖像處理技術(shù)及應(yīng)用研究

呂博云

（沈陽(yáng)市第二十中學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

用計(jì)算機(jī)或者其他數(shù)字技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行處理的方法稱(chēng)為“數(shù)字圖像處理”。將著重分析數(shù)字圖像處理相對(duì)于傳統(tǒng)圖像處理的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)數(shù)字圖像處理的主要技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)行研究。

數(shù)字圖像；圖像壓縮；圖像復(fù)原；圖像分割

數(shù)字圖像處理，即使用計(jì)算機(jī)或者其他數(shù)字技術(shù)處理圖像，通過(guò)計(jì)算機(jī)可以復(fù)原、增強(qiáng)、分割圖片中的內(nèi)容，提取圖片中的特征及消除噪聲。近幾年，數(shù)字化發(fā)展迅速，被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，數(shù)字圖像如何采集、識(shí)別，數(shù)字圖像處理相對(duì)于傳統(tǒng)圖像處理的優(yōu)勢(shì)，數(shù)字圖像在生活中的作用等都是本文即將研究和探討的內(nèi)容。

1 數(shù)字圖像的優(yōu)點(diǎn)

1.1 圖像的質(zhì)量輸出輸入一致

傳統(tǒng)的模擬圖像處理操作可能會(huì)降低圖像的質(zhì)量，而數(shù)字圖像處理圖片就不存在這個(gè)問(wèn)題，數(shù)字圖像處理能夠確保圖像的質(zhì)量輸出輸入的一致性。

1.2 圖像處理精確度提高

相較于傳統(tǒng)的圖像處理，數(shù)字圖像處理精確度得到了質(zhì)的提高。近幾年，圖像數(shù)字化技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，質(zhì)量高的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)模擬圖像的二維數(shù)組轉(zhuǎn)化。目前研發(fā)使用的掃描儀量化水平很高，它可以將圖片的像素灰階，即亮度的明暗程度處理成16，32，64級(jí)層次，使傳送的圖片更清晰。傳統(tǒng)圖像處理由于圖像的數(shù)組太多，像素位數(shù)等難以處理，降低了精準(zhǔn)度。而數(shù)字圖像處理則不會(huì)那樣，因?yàn)橛?jì)算機(jī)不受數(shù)組、像素位數(shù)的限制。模擬圖像處理不僅精準(zhǔn)度較低，還需要投入大量的時(shí)間和財(cái)力，數(shù)字圖像處理成功解決了模擬圖像處理不能解決的問(wèn)題。

1.3 適用范圍廣

數(shù)字圖像可以處理多種類(lèi)型的圖像，適用范圍廣。圖像可以是可見(jiàn)光圖像，也可是Χ射線圖像、超聲波圖像、紅外圖像等不可見(jiàn)光的圖像。數(shù)字圖像不僅可以處理較多類(lèi)型的圖像，還可以處理不同尺寸的圖像，無(wú)論是微小的電子顯微鏡圖像，還是龐大的航空照片，它都可以輕松解決。只要這些圖片能實(shí)現(xiàn)模擬圖像的二維數(shù)組轉(zhuǎn)化，計(jì)算機(jī)就能克服數(shù)組、像素位數(shù)的限制。

圖像經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理轉(zhuǎn)變?yōu)榛译A圖像，就可以用二維數(shù)組表示。灰度圖像是一種具有從黑到白256級(jí)灰度色階或等級(jí)的單色圖像。彩色圖像由紅色、綠色、藍(lán)色3個(gè)通道組成，而這3個(gè)通道的縮覽圖又都是以灰度顯示的，因此灰度圖像可以組合彩色圖像。

1.4 靈活性較高

數(shù)字圖像還可以解決傳統(tǒng)模擬圖像不能解決的非線性圖像處理問(wèn)題，具有較高的靈活性。只要運(yùn)用合適的公式，找到邏輯關(guān)系，計(jì)算機(jī)就可以分析光學(xué)不能分析的非線性結(jié)構(gòu)。圖像處理技術(shù)的主要內(nèi)容包括圖像壓縮、增強(qiáng)復(fù)原、匹配描述識(shí)別3個(gè)部分，需要進(jìn)行大量的步驟處理。

2 數(shù)字圖像處理技術(shù)

2.1 圖像壓縮

處理大量原圖像需要大量時(shí)間，圖像占據(jù)的空間也很大。圖像壓縮可以削減圖像占用的數(shù)據(jù)量，減少圖像中的多余信息，利用人們視覺(jué)心理特性編碼，縮短操作時(shí)間，提高處理的效率。數(shù)字圖像編碼壓縮總體來(lái)說(shuō)可以分為有損編碼、無(wú)損編碼或者分為變換編碼、統(tǒng)計(jì)編碼，應(yīng)用于多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)、電視技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信等領(lǐng)域。

2.2 圖像復(fù)原

利用退化過(guò)程的先驗(yàn)知識(shí)，可以恢復(fù)已退化圖像的本來(lái)面目。圖像復(fù)原不僅僅是修復(fù)受損圖像，還可以提高圖像的質(zhì)量。圖像復(fù)原技術(shù)可以解決成像過(guò)程中存在的“退化”現(xiàn)象，即成像系統(tǒng)受到各種因素的影響，導(dǎo)致圖像的質(zhì)量不能夠達(dá)到理想要求。圖像的復(fù)原和圖像的增強(qiáng)相似，都是為了提高圖像的整體質(zhì)量。

2.3 圖像分割

圖像從處理到分析最重要的過(guò)程就是圖像分割。圖像分割可以把圖像分割成多個(gè)特殊的、具有特點(diǎn)屬性的區(qū)域，從中提取需要的部分分析研究。人們研究圖像分割技術(shù)由來(lái)已久，借助各種理論至今已提出了上千種類(lèi)型的分割算法，但是目前還未提出通用的公式算法。

3 數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用

3.1 在航空技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用

數(shù)字圖像可以處理多種類(lèi)型的圖像，適用范圍廣，可以處理數(shù)據(jù)量龐大的航空?qǐng)D像。處理過(guò)程如下：衛(wèi)星、航天器等拍攝的照片，先在太空中轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)儲(chǔ)存在磁帶中，由航天器從拍攝地點(diǎn)運(yùn)輸?shù)降厍?，交于相關(guān)技術(shù)人員處理。提取、傳遞、分析等圖像處理過(guò)程技術(shù)要求很高，因?yàn)橛绊懗上裣到y(tǒng)的因素很多，圖像受損的概率高。數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)航空技術(shù)領(lǐng)域的影響很大，人們通過(guò)圖像分析展開(kāi)一系列的勘探、建設(shè)、規(guī)劃等活動(dòng)。數(shù)字圖像處理技術(shù)是一個(gè)跨學(xué)科的領(lǐng)域，盡管其發(fā)展歷史不長(zhǎng)，但卻受到了各領(lǐng)域研究人員的關(guān)注。

3.2 在通信工程領(lǐng)域的應(yīng)用

通信工程又稱(chēng)作“電信工程”，是電子工程的一個(gè)重要分支，目前該領(lǐng)域發(fā)展迅速并且擁有很大的潛力，尤其是數(shù)字通信、光纖通信、網(wǎng)絡(luò)通信等，讓人們的信息傳遞和信息獲取達(dá)到了前所未有的便捷、快速。通信工程主要以研究信號(hào)的產(chǎn)生、信息的傳輸、交換和處理為主，圖像通信是信息傳遞的重要步驟，其技術(shù)難度很大，因?yàn)閳D像占用的數(shù)據(jù)量巨大，傳輸?shù)乃俾室笠埠芨摺Ｄ壳?，?shù)字圖像處理采取變換編碼、熵編碼等技術(shù)處理通信圖像，效果顯著，但是仍存在較大的不足。

3.3 在軍事維穩(wěn)領(lǐng)域的應(yīng)用

數(shù)字圖像處理技術(shù)可以幫助公安系統(tǒng)分析大量的指紋、人像、監(jiān)控等數(shù)據(jù)，減少人力、時(shí)間的投入，提高公安辦案的效率。另外，數(shù)字圖像處理還被運(yùn)用于導(dǎo)彈、槍械等軍事武器的制作中。

3.4 在文化藝術(shù)方面的應(yīng)用

數(shù)字圖像處理技術(shù)能夠有效促進(jìn)文化藝術(shù)的發(fā)展，涉及文化藝術(shù)的多個(gè)方面。數(shù)字圖像先進(jìn)的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)可以有效改進(jìn)電視劇、電影、電子游戲的畫(huà)面感，有助于文藝品、服裝、發(fā)型等的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，還可以修復(fù)文物照片，分析運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練數(shù)據(jù)等。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，不管是在航天、通信領(lǐng)域，還是在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、軍事領(lǐng)域，均有涉及。近年來(lái)，數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展迅猛，解決了不少傳統(tǒng)方法未能解決的難題，但仍存在較多不足，理論指導(dǎo)、研究體系還不夠完善，因此研究人員不能懈怠，不能止步于現(xiàn)有的研究，而要積極鉆研，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和錯(cuò)誤，尋求更好的發(fā)展。

［1］秦晴，楊曉元，王育民，等.一種新的數(shù)字圖像隱秘檢測(cè)方案［J］.計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用，2004，40（32）：73-75.

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TP391.41

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.146

2095－6835（2018）02－0146－02

劉曉芳〕