?數(shù)字圖像處理概要

　　數(shù)字圖像處理是將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并利用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理。起源于20世紀(jì)20年代，20世紀(jì)60年—70年隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)字電視技術(shù)的普及和發(fā)展而迅速發(fā)展。在80年代——90年代才形成獨(dú)立的科學(xué)體系。早期數(shù)字圖像處理的目的是改善圖像的質(zhì)量，它以人為對(duì)象，以改善人的視覺效果為目的。目前該技術(shù)已廣泛用于科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生物醫(yī)學(xué)工程、航空航天、軍事、工業(yè)、機(jī)器人產(chǎn)業(yè)、政府職能機(jī)關(guān)文化文藝等多領(lǐng)域。并在其中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，已成為一門引人注目、前景廣闊的新型學(xué)科。

　　圖像是指物體的描述信息，數(shù)字圖像是一個(gè)物體的數(shù)字表示，圖像處理則是對(duì)圖像信息進(jìn)行加工以滿足人的視覺心理和應(yīng)用需求的行為。數(shù)字圖像處理是指利用計(jì)算機(jī)或其他數(shù)字設(shè)備對(duì)圖像信息進(jìn)行各種加工和處理， 它是一門新興的應(yīng)用學(xué)科，其發(fā)展速度異常迅速，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。

　　對(duì)圖像進(jìn)行處理（或加工、分析）的主要目的有三個(gè)方面：

　　（1）提高圖像的視感質(zhì)量，如進(jìn)行圖像的亮度、彩色變換，增強(qiáng)、抑制某些成分，對(duì)圖像進(jìn)行幾何變換等，以改善圖像的質(zhì)量。

　　（2）提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息，這些被提取的特征或信息往往為計(jì)算機(jī)分析圖像提供便利。提取特征或信息的過(guò)程是計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)視覺的預(yù)處理。提取的特征可以包括很多方面，如頻域特征、灰度或顏色特征、邊界特征、區(qū)域特征、紋理特征、形狀特征、拓?fù)涮卣骱完P(guān)系結(jié)構(gòu)等。

　　（3）圖像數(shù)據(jù)的變換、編碼和壓縮，以便于圖像的存儲(chǔ)和傳輸。不管是何種目的的圖像處理，都需要由計(jì)算機(jī)和圖像專用設(shè)備組成的圖像處理系統(tǒng)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、加工和輸出。 數(shù)字圖像處理過(guò)程

　　1、 圖像的數(shù)字化 通過(guò)取樣和量化將一個(gè)以自然形態(tài)存在的圖像變換為適于計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字形式。用矩陣的形式來(lái)表示圖像的各種信息。

　　2、圖像的的目的是在不改變圖像的質(zhì)量基礎(chǔ)上壓縮圖像的信息量，以滿足傳輸與存儲(chǔ)的要求。編碼多采用數(shù)字編碼技術(shù)對(duì)圖像逐點(diǎn)的進(jìn)行加工。

　　3、 圖像增強(qiáng)與復(fù)原

　　圖像增強(qiáng)的目的是將圖像轉(zhuǎn)換為更適合人和機(jī)器的分析的形式。常用的增強(qiáng)方法有：灰度等級(jí)直方圖處理；干擾抵制；邊緣銳化；偽彩色處理。

　　圖像復(fù)原的目的與圖像增強(qiáng)相同，其主要原則是為了消除或減少圖像獲取和傳輸過(guò)程中造成的圖像的損傷和退化，這包括圖像的模糊、圖像的干擾和噪聲等，盡可能的獲得原來(lái)的真實(shí)圖像。

　　無(wú)論是圖像增強(qiáng)還是圖像的復(fù)原，都必須對(duì)整副圖像的所有像素進(jìn)行運(yùn)算，出于圖像像素的大數(shù)量考慮，其運(yùn)算也十分的巨大。

　　編碼的目的是在不改變圖像的質(zhì)量基礎(chǔ)上壓縮圖像的信息量，以滿足傳輸與存儲(chǔ)的要求。編碼多采用數(shù)字編碼技術(shù)對(duì)圖像逐點(diǎn)的進(jìn)行加工。

　　4） 圖像的分割 圖像的分割是將圖像劃分為一些不重疊的區(qū)域。每個(gè)區(qū)域是像素的一個(gè)連續(xù)集。利用圖像的紋理特性，通過(guò)把像素分入特定的區(qū)域并尋求區(qū)域之間的邊界來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的分割。

　　5） 圖像的分析

　　從圖像中抽取某些有用的度量、數(shù)據(jù)和信息，以的到某種數(shù)值結(jié)果。圖像分析用圖像分割方法抽取圖像的特征然后對(duì)圖像進(jìn)行符號(hào)化的描述，這種描述不僅能對(duì)圖像是否存在某一特定的對(duì)象進(jìn)行回答，還能對(duì)圖像內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的描述。

　　圖像處理的各個(gè)內(nèi)容是有聯(lián)系的，一個(gè)實(shí)用的圖像處理系統(tǒng)往往結(jié)合了幾種圖像處理技術(shù)才能得到需要的結(jié)果，而圖像數(shù)字化則是講一個(gè)圖像變換為適合計(jì)算機(jī)處理的第一步。圖像編碼可用以傳播和儲(chǔ)存圖像。圖像增強(qiáng)和復(fù)原可以使圖像處理的最后目的也可以為進(jìn)一步的處理準(zhǔn)備。通過(guò)圖像分割得出的圖像特征也可以作為最終的結(jié)果，也同樣可以作為進(jìn)一步圖像分析的基礎(chǔ)。

　　數(shù)字圖像處理的發(fā)展現(xiàn)狀

　　當(dāng)前，圖像處理面臨的主要任務(wù)是研究新的處理方法，構(gòu)造新的處理系統(tǒng)，開拓更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。需要進(jìn)一步研究的問題主要有：

　　1、在進(jìn)一步提高精度的同時(shí)著重解決處理速度問題。如， 在航天遙感、氣象云圖處理方面，巨大的數(shù)據(jù)量和處理速度仍然是主要矛盾之一。

　　2、加強(qiáng)軟件研究、開發(fā)新的處理方法，特別要注意移植和借鑒其他學(xué)科的技術(shù)和研究成果，創(chuàng)造新的處理方法

　　3、加強(qiáng)邊緣學(xué)科的研究工作，促進(jìn)圖像處理技術(shù)的發(fā)展。如，人的視覺特性、心理學(xué)特性等的研究，如果有所突破，將對(duì)圖像處理技術(shù)的發(fā)展起到極大的促進(jìn)作用。

　　4、加強(qiáng)理論研究，逐步形成圖像處理科學(xué)自身的理論體系。

　　5、圖像處理領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化。圖像的信息量大、數(shù)據(jù)量大， 因而圖像信息的建庫(kù)、檢索和交流是一個(gè)重要的問題。就現(xiàn)有的情況看， 軟件、硬件種類繁多，交流和使用極為不便，成為資源共享的嚴(yán)重障礙。應(yīng)建立圖像信息庫(kù)，統(tǒng)一存放格式，建立標(biāo)準(zhǔn)子程序，統(tǒng)一檢索方法。

　　圖像處理技術(shù)未來(lái)的發(fā)展前景

　　1、超高速、高分辨率、立體化、多媒體、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展 提高硬件速度，不僅提高計(jì)算機(jī)的速度，而且A/D和D/A的速度

　　要實(shí)時(shí)化；提高分辨率，主要提高采集分辨率和顯示分辨率；立體化，圖像是二維信息，信息量更大的三維圖像將隨計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展將的到廣泛應(yīng)用；多媒體化，20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的多媒體技術(shù)，其關(guān)鍵就是圖像數(shù)據(jù)的壓縮。智能化，是計(jì)算機(jī)識(shí)別和理解按照人類的認(rèn)識(shí)和思維方式工作，能夠考慮到主觀概率和非邏輯思維；標(biāo)準(zhǔn)化，以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的處理與傳輸。

　　2、圖像與圖形相結(jié)合朝著三維成像或多維成像的方向發(fā)展

　　3、新理論和新算法的研究 圖像處理科學(xué)經(jīng)過(guò)初創(chuàng)造期、發(fā)展期、普及期和廣泛應(yīng)用期，近年來(lái)引入了一些新的理論提出了一些新的算法，如：Wavelet、Fractal、Mor-phology、遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，其中Fractal廣泛應(yīng)用于圖像處理、圖形處理、紋理分析，同時(shí)還用于物理、數(shù)學(xué)、生物、神經(jīng)和音樂等方面。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理顯得越來(lái)越重要。數(shù)字圖像處理技術(shù)正在向處理算法更優(yōu)化、處理速度更快、處理后的圖像清晰度更高的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)圖像的智能生成、處理、識(shí)別和理解是數(shù)字圖像處理的最終目標(biāo)。小至個(gè)人的生活、工作，大到宇宙探測(cè)和遙感技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)字圖像處理技術(shù)是其他任何技術(shù)都無(wú)法替代的，它將獨(dú)立占有一席天地，所以我們?nèi)沃囟肋h(yuǎn)，努力去探究這門技術(shù)，讓它發(fā)揮得更加淋漓盡致