摘 要：數(shù)字化圖像處理技術以直觀、具象、通用性強、精度高等特點，在通信與信息系統(tǒng)應用廣泛。由于數(shù)字圖像處理涉及多個學科知識的交叉融合，處理方式靈活，圖像傳輸可靠性強，特別是在人工智能領域，數(shù)字圖像處理技術為提升機器視覺感知與識別創(chuàng)造了條件，在航空、通信、安防、科技文化藝術等等領域發(fā)揮了重要作用。

關鍵詞：數(shù)字圖像處理;圖像增強;實踐應用

數(shù)字圖像處理技術以二維數(shù)據(jù)為信息源，通過對圖像信號的技術處理，來提升視覺圖像效果。數(shù)字圖像在信號采集、識別、處理及轉換等方面優(yōu)勢突出，應用領域更廣。如在航天領域，通過衛(wèi)星、航天器拍攝的航天圖像，轉換為數(shù)字信號并傳輸?shù)降孛嬖O備，由技術人員進行圖像提取、分析、增強、分割等處理，來獲得最佳的成像質(zhì)量，為開展科學規(guī)劃、建設、勘探提供影像指導。在通信領域，數(shù)字圖像處理技術在數(shù)字通信、網(wǎng)絡通信、光纖通信中，以圖像信號的產(chǎn)生、傳輸、交換、處理為主要方式，通過變換編碼、熵編碼等技術來優(yōu)化圖像信號，提高數(shù)據(jù)傳輸速率和質(zhì)量。在科技文化藝術領域，數(shù)字圖像處理技術廣泛應用于影視、游戲畫面編輯與創(chuàng)新設計中。

一、數(shù)字圖像處理特點與過程

隨著數(shù)字成像設備、數(shù)字圖像傳感器的廣泛應用，數(shù)字圖像處理技術也得到了快速發(fā)展。數(shù)字圖像在處理的特點表現(xiàn)在四方面：一是能夠確保圖像輸入輸出一致。在模擬圖像處理中，技術的應用可能會降低圖像質(zhì)量，而數(shù)字圖像卻能夠保證輸入輸出一致性。二是數(shù)字圖像在處理精度上更高。數(shù)字圖像是建立二維數(shù)據(jù)基礎上，可以實現(xiàn)圖像像素的多級處理。如16、32、64級。在傳統(tǒng)圖像處理中，因考慮到像素位數(shù)的處理難度，往往降低圖像精度。數(shù)字圖像在處理時，可以不受數(shù)組、像素位數(shù)的局限，從而獲得更高的圖像精度。三是應用范圍廣。數(shù)字圖像包括多種類型的圖像，如可見光圖像、X射線圖像、超聲波圖像、紅外線圖像等等。在處理方式上可以對數(shù)字圖像進行多種類型的轉換。四是靈活度高。數(shù)字圖像可以實現(xiàn)非線性處理，利用數(shù)字技術來分析圖像邏輯關系，進而實現(xiàn)圖像的壓縮、復原、匹配描述識別等需要。

在數(shù)字圖像處理應用中，主要包括四個階段。一是對圖像進行數(shù)字化處理，根據(jù)不同應用領域，借助于采集設備來獲得數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并將之轉存到圖像數(shù)據(jù)模塊，這一階段的圖像數(shù)據(jù)基本元素為像素。二是對圖像數(shù)據(jù)進行編碼處理，編碼的主要目標在于確保圖像質(zhì)量，通過合理的壓縮編碼，來優(yōu)化圖像數(shù)據(jù)格式及要求，以滿足傳輸、存儲等需要。三是對圖像的恢復處理。恢復圖像主要是為了改善數(shù)據(jù)“退化”現(xiàn)象，通過恢復處理來獲得更為完整的圖像數(shù)據(jù)。如圖像退化主要有離焦、光學系統(tǒng)像差等。第四階段是圖像分割，根據(jù)需要來劃分圖像。如將圖像像素注入指定區(qū)域;尋找圖像區(qū)域結果，提前有價值的圖像信息等。

二、數(shù)字圖像處理技術

在數(shù)字圖像采集過程中，由于受到設備硬件條件的限制，加之采集環(huán)境惡劣，可能會出現(xiàn)成像距離遠、曝光值不達標、圖像信息在形成、傳輸、接受、存儲等過程中受到干擾等，最終影響圖像質(zhì)量。通常，在分析圖像質(zhì)量時，需要從圖像的對比度、色彩失真度、分辨率，以及視覺效果等方面來考查。如某手機攝像頭與探月成像設備相比，兩者的分辨率相差很大;在不同天氣條件下，也可能對圖像帶來模糊、朦朧、對比度下降、色彩失真等干擾。所以，在數(shù)字圖像處理技術中，圖像增強技術應用較廣。圖像增強技術，本身就是為了提高圖像質(zhì)量，改善圖像清晰度、對比度、可見度，為提升視覺效果創(chuàng)造條件。濾波技術是一種重要的圖像處理技術，通過濾波技術能夠對圖像中的部分分量進行處理。如平滑濾波可以消除圖像中的噪聲;銳化濾波可以提高圖像銳利度。

在平滑濾波技術中，主要是對圖像中的每一個像素進行卷積遍歷后得到平滑圖像。對高頻分量的濾除稱為低通濾波，可以直接用于模糊圖像，來消除圖像噪聲，不過，圖像在低通濾波后，紋理信息被模糊化，邊緣信息受到破壞。從視覺效果來看，平滑濾波模板尺寸越大，去噪效果越好，但圖像越模糊。為此，我們通常調(diào)整平滑模板各位置的權重系數(shù)，來降低模糊程度。在圖像處理中，越接近模板中心的像素，所占權重應越大，而模板邊緣的權重要小。在實際平滑濾波處理中，各模板系數(shù)均為整數(shù)，周邊系數(shù)為1，內(nèi)部系數(shù)按比例增加，中心系數(shù)最大。銳化濾波主要是對圖像邊緣進行處理，在數(shù)字圖像處理時，通常對被模糊后的細節(jié)進行銳化處理，來降低模糊程度。銳化濾波有兩種，一種是高通濾波，與低通濾波原理相似;另一種是微分銳化，包括梯度銳化、拉普拉斯銳化等。在圖像處理技術中，在圖像邊緣，物體與背景相交處，梯度變化大，而背景或物體部分，梯度變化小。在梯度模板類型上，Robert模板為交叉梯度，Sobel模板是基于Sobel梯度應用較廣。梯度算子總有兩個不同方向的模板，來響應不同方向的邊緣信息。拉普拉斯算子為一個模板，包含了不同方向的邊緣響應信息，可以實現(xiàn)對圖像細微處的優(yōu)化處理，增進圖像細節(jié)表現(xiàn)力。同時，拉普拉斯模板在進行濾波處理時，邊緣響應度高，對圖像進行增強處理后，保留了邊緣圖像結構特征。不過，梯度模板與拉普拉斯模板在進行圖像銳化時，往往還會增加圖像噪聲。

三、結語

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等新型技術的應用，數(shù)字圖像處理技術也獲得更大發(fā)展。通過分析圖像處理技術，來實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)信息的壓縮、復原、分割等。圖像增強是圖像處理的重要內(nèi)容，在圖像增強處理中要結合數(shù)字圖像類型、特點及 要求，把握好整體與局部特征關系。選擇合適的增強處理技術，來提升圖像質(zhì)量，滿足特殊分析需要。另外，在數(shù)字圖像處理方法上，還要結合圖像可視化特征，引領學生了解各類算法原理，掌握圖像處理技巧和實踐能力。

參考文獻：

[1]單亮亮，楊英寶，朱熹，張希澤，曹晨，潘鑫.數(shù)字圖像混合噪聲濾波算法研究[J].地理空間信息，2018，16（07）：13-15+9.

[2]關雪梅.Matlab圖像濾波處理技術研究[J].安陽師范學院學報，2018（05）：37-39+94.

作者簡介：梅夢麗（1991-），女，江西撫州人，助教，研究方向：數(shù)字圖像處理。