数字图像处理技术.doc

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1、数字图像处理技术一．数字图像处理概述数字图像处理是指人们为了获得一定的预期结果和相关数据利用计算机处理系统对获得的数字图像进行一系列有目的性的技术操作。数字图像处理技术最早出现在上个世纪中期，伴随着计算机的发展，数字图像处理技术也慢慢地发展起来。数字图像处理首次获得成功的应用是在航空航天领域，即1964年使用计算机对几千张月球照片使用了图像处理技术，并成功的绘制了月球表面地图，取得了数字图像处理应用中里程碑式的成功。最近几十年来，科学技术的不断发展使数字图像处理在各领域都得到了更加广泛的应用和关注。许多学者在图像处理的技术中投入了大量的研究并且

2、取得了丰硕的成果，使数字图像处理技术达到了新的高度，并且发展迅猛。二．数字图象处理研究的内容一般的数字图像处理的主要目的集中在图像的存储和传输，提高图像的质量，改善图像的视觉效果，图像理解以及模式识别等方面。新世纪以来，信息技术取得了长足的发展和进步，小波理论、神经元理论、数字形态学以及模糊理论都与数字处理技术相结合，产生了新的图像处理方法和理论。比如，数学形态学与神经网络相结合用于图像去噪。这些新的方法和理论都以传统的数字图像处理技术为依托，在其理论基础上发展而来的。数字图像处理技术主要包括：⑴图像增强图像增强是数字图像处理过程中经常采用的一

3、种方法。其目的是改善视觉效果或者便于人和机器对图像的理解和分析，根据图像的特点或存在的问题采取的简单改善方法或加强特征的措施就称为图像增强。⑵图像恢复图像恢复也称为图像还原，其目的是尽可能的减少或者去除数字图像在获取过程中的降质，恢复被退化图像的本来面貌，从而改善图像质量，以提高视觉观察效果。从这个意义上看，图像恢复和图像增强的目的是相同的，不同的是图像恢复后的图像可看成时图像逆退化过程的结果，而图像增强不用考虑处理后的图像是否失真，适应人眼视觉和心理即可。⑶图像变换图像变换就是把图像从空域转换到频域，就是对原图像函数寻找一个合适变换的数学问题

4、，每个图像变换方法都存在自己的正交变换集，正是由于各种正交换集的不同而形成不同的变换。图像变换分为可分离变换和统计变换两大类。⑷图像压缩数字图像需要很大的存储空间，因此无论传输或存储都需要对图像数据进行有效的压缩，其目的是生成占用较少空间而获得与原图十分接近的图像。⑸图像分割图像分割的目的是把一个图像分解成它的构成成分，图像分割是一个十分困难的过程。图像分割的方法主要有两类：一种是假设图像各成分的强度值是均匀的，并利用这个特性。另一种方法是寻找图像成分之间的边界，利用的是图像的不均匀性。⑹边缘检测边缘检测技术用于检测图像中的线状局部结构。边缘是

5、图像中具有不同平均灰度等级的两个区域间的边界，因此，大多数的检测技术应用某种形式的梯度算子。图像边缘是图像的基本特征之一，蕴含了图像丰富的内在信息，它广泛应用于图像分割、图像分类、图像配准和模式识别中。在大多数的实际应用中，边缘检测是当做一个局部滤波运算完成的。三．数字图像处理系统不论是对什么图像进行数字处理，它的基本思想和操作方法都是一样的。数字图像处理系统主要由三个基本部件构成，分别是计算机（用于处理图像程序的执行和运算）、数字化设备（主要用于图像模式转化）和显示设备（用于图像处理过程中图像的显示）。图像处理过程中按照步骤进行划分的数字图像

6、处理系统如下图所示：图像输入数字化预处理特征提取图像分割图像识别结果输出初始人机交互视频图像数字图像压缩图像二值图像实体位置坐标由于数字图像处理系统的灵活性和方便性，所以数字图像处理已成为图像处理的主流。常见的数字图像处理有：图像的采集、数字化、编码、增强、恢复、变换、压缩、存储、传输、分析、识别、分割等。图像处理的各个内容是相互联系的，一个实用的图像处理系统往往结合几种图像处理技术才能得到所需的结果，图象数字化是将一个图像变换为适合计算机处理的形式的第一步，图像编码可用以传输和存储图像，图像增强和复原可以是图像处理的最后目的，也可以是为进一步

7、的处理做准备。通过图像分割得到的图像特征可以作为最后结果，也可以作为下一步图像分析和识别的基础。四．数字图像处理技术1.图像数字化图像数字化是计算机处理图像之前的基本步骤，目的是把真实的图像转变成计算机能够接受的存储格式，数字化过程分为采样和量化两个步骤。图像在某个空间上的离散化状态称为采样，即用空间上部分点的灰度值来表示图像，这些点称为样点。采样的实质就是要用多少点来描述一幅图像，采样结果质量的高低用图像分辨率来衡量。采样方法可分为两种：点阵采样（直接对表示图像的二维函数值进行采样）和正交系数采样（对图像函数进行正交变换，用其变换系数作为采样

8、值）。量化是指要使用多大范围的数值来表示图像采样后的每个点，这个数值范围包括了图像上所能使用的颜色总数。量化的结果是图像能够容纳的颜色总数。所以，量化