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認(rèn)識數(shù)字圖像處理
（作者未知） 2012/4/1
內(nèi)容摘要：數(shù)字圖像處理是指將圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并利用計算機(jī)對其進(jìn)行處理的過程。圖像處理最早出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，當(dāng)時的電子計算機(jī)已經(jīng)發(fā)展到一定水平，人們開始利用計算機(jī)來處理圖形和圖像信息。數(shù)字圖像處理作為一門學(xué)科大約形成于20世紀(jì)60年代初期。早期的圖像處理的目的是改善圖像的質(zhì)量，它以人為對象，以改善人的視覺效果為目的。圖像處理中，輸入的是質(zhì)量低的圖像，輸出的是改善質(zhì)量后的圖像，常用的圖像處理方法有圖像增強(qiáng)、復(fù)原、編碼、壓縮等。如今，數(shù)字圖像處理正與當(dāng)今社會的各個方面緊緊相連，密不可分。讓我們一起來認(rèn)識數(shù)字圖像處理技術(shù)。
關(guān)鍵詞：基本概況及簡要發(fā)展 常用方法 實際應(yīng)用 未來發(fā)展
引言：圖像處理就是對圖像信息進(jìn)行加工處理，以滿足人的視覺心理和實際應(yīng)用的要求。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)得到極大的重視和長足的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新理論、新方法、新算法、新手段和新設(shè)備，并已在科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、教育、娛樂、管理和通信等方面得到了廣泛的應(yīng)用，對推動社會發(fā)展和改善人們生活水平都起到了重要作用。本文通過簡要地介紹圖像的概念進(jìn)而引出數(shù)字圖像處理的內(nèi)容，最后論述數(shù)字圖像處理在社會中的應(yīng)用。通過本文我們可以宏觀的對數(shù)字圖像處理有一個全面的了解。
一、數(shù)字圖像處理的基本概況及簡要發(fā)展
數(shù)字圖像處理，即Digital Image Processing，是通過計算機(jī)對圖像進(jìn)行去除噪聲、增強(qiáng)、復(fù)原、分割、提取特征等處理的方法和技術(shù)。數(shù)字圖像處理的產(chǎn)生和迅速發(fā)展主要受三個因素的影響：一是計算機(jī)的發(fā)展；二是數(shù)學(xué)的發(fā)展（特別是離散數(shù)學(xué)理論的創(chuàng)立和完善）；三是廣泛的農(nóng)牧業(yè)、林業(yè)、環(huán)境、軍事、工業(yè)和醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用需求的增長。
20世紀(jì)20年代，圖像處理首次應(yīng)用于改善倫敦和紐約之間海底電纜發(fā)送的圖片質(zhì)量。到20世紀(jì)50年代，數(shù)字計算機(jī)發(fā)展到一定的水平后，數(shù)字圖像處理才真正引起人們的興趣。1964年美國噴氣推進(jìn)實驗室用計算機(jī)對“徘徊者七號”太空船發(fā)回的大批月球照片進(jìn)行處理，收到明顯的效果。20世紀(jì)60年代末，數(shù)字圖像處理具備了比較完整的體系,形成了一門新興的學(xué)科。20世紀(jì)70年代，數(shù)字圖像處理技術(shù)得到迅猛的發(fā)展，理論和方法進(jìn)一步完善，應(yīng)用范圍更加廣泛。在這一時期，圖像處理主要和模式識別及圖像理解系統(tǒng)的研究相聯(lián)系，如文字識別、醫(yī)學(xué)圖像處理、遙感圖像的處理等。20世紀(jì)70年代后期到現(xiàn)在，各個應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?shù)字圖像處理提出越來越高的要求，促進(jìn)了這門學(xué)科向更高級的方向發(fā)展。特別是在景物理解和計算機(jī)視覺（即機(jī)器視覺）方面，圖像處理已由二維處理發(fā)展到三維理解或解釋。近年來，隨著計算機(jī)和其它各有關(guān)領(lǐng)域的迅速發(fā)展，例如在圖像表現(xiàn)、科學(xué)計算可視化、多媒體計算技術(shù)等方面的發(fā)展，數(shù)字圖像處理已從一個專門的研究領(lǐng)域變成了科學(xué)研究和人機(jī)界面中的一種普遍應(yīng)用的工具。
圖像處理工具箱提供一套全方位的參照標(biāo)準(zhǔn)算法和圖形工具，用于進(jìn)行圖像處理、分析、可視化和算法開發(fā)�？捎闷鋵τ性雸D像或退化圖像進(jìn)行去噪或還原、增強(qiáng)圖像以獲得更高清晰度、提取特征、分析形狀和紋理以及對兩個圖像進(jìn)行匹配。工具箱中大部分函數(shù)均以開放式MATLAB語言編寫。這意味著可以檢查算法、修改源代碼和創(chuàng)建自定義函數(shù)。圖像處理工具箱在生物測定學(xué)、遙感、監(jiān)控、基因表達(dá)、顯微鏡技術(shù)、半導(dǎo)體測試、圖像傳感器設(shè)計、顏色科學(xué)及材料科學(xué)等領(lǐng)域為工程師和科學(xué)家提供支持。它也促進(jìn)了圖像處理技術(shù)的教學(xué)。
二、數(shù)字圖像處理常用方法
1、圖像變換：由于圖像陣列很大，直接在空間域中進(jìn)行處理，涉及計算量很大。因此，往往采用各種圖像變換的方法，如傅立葉變換、沃爾什變換、離散余弦變換等間接處理技術(shù)，將空間域的處理轉(zhuǎn)換為變換域處理，不僅可減少計算量，而且可獲得更有效的處理（如傅立葉變換可在頻域中進(jìn)行數(shù)字濾波處理）。目前新興研究的小波變換在時域和頻域中都具有良好的局部化特性，它在圖像處理中也有著廣泛而有效的應(yīng)用。
2、圖像編碼壓縮：圖像編碼壓縮技術(shù)可減少描述圖像的數(shù)據(jù)量（即比特數(shù)），以便節(jié)省圖像傳輸、處理時間和減少所占用的存儲器容量。壓縮可以在不失真的前提下獲得，也可以在允許的失真條件下進(jìn)行。編碼是壓縮技術(shù)中最重要的方法，它在圖像處理技術(shù)中是發(fā)展最早且比較成熟的技術(shù)。
3、圖像增強(qiáng)和復(fù)原：圖像增強(qiáng)和復(fù)原的目的是為了提高圖像的質(zhì)量，如去除噪聲，提高圖像的清晰度等。圖像增強(qiáng)不考慮圖像降質(zhì)的原因，突出圖像中所感興趣的部分。如強(qiáng)化圖像高頻分量，可使圖像中物體輪廓清晰，細(xì)節(jié)明顯；如強(qiáng)化低頻分量可減少圖像中噪聲影響。圖像復(fù)原要求對圖像降質(zhì)的原因有一定的了解，（未完，下一頁）
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