1、圖像及圖像處理概念

圖像是使用各種傳感器手段觀測(cè)客觀世界獲得，可以直接或間接作用于人眼產(chǎn)生視覺的實(shí)體。主要包括：

1）各類圖片，如可見光照片、X光片、遙感圖片；

2）各類光學(xué)圖片，如電視、電影等；

3）客觀世界在人們心目的描述及想象，如繪畫、繪圖等。

數(shù)字圖像：主要是為了便于計(jì)算機(jī)處理，將連續(xù)圖像在坐標(biāo)空間和性質(zhì)空間離散化，這種離散圖片就是數(shù)字圖像。

圖像中的基本單元就是圖像的元素，簡(jiǎn)稱像素（Pixel）。

2、數(shù)字圖像處理技術(shù)

指應(yīng)用計(jì)算機(jī)合成、變換已有的數(shù)字圖像，從而產(chǎn)生新效果后并加工處理的圖像重新輸出，即數(shù)字圖像處理。

?圖像處理科學(xué)的意義

1）圖像作為重要信息來源占據(jù)了人類獲取信息的70%；

2）視覺信息的特點(diǎn)：信息量大，傳播速度快，作用距離遠(yuǎn)；

3）圖像信息來源多：除可見光成像，還有很多非可見光成像。如γ射線、X射線、紫外線、微波。

3、數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)

1）圖像信息量大

每個(gè)像素的灰度級(jí)一般為8位，高精度的有12位和16位。

分辨率為每個(gè)圖像的像素點(diǎn)數(shù)量。一般分辨率的圖像像素為256*256、512*512

數(shù)據(jù)量為：256*256*8=64K，512*512*8=256K

高分辨率圖像像素?cái)?shù)據(jù)量為：1024*1024*8=1M，2048*2048*8=4M

2) 圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng)

一般來說涉及通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電視技術(shù)、電子技術(shù)，至于涉及到的數(shù)學(xué)、物理學(xué)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)就更多。

3) 圖像信息理論與通信理論密切相關(guān)

圖像理論是把通信中的一維問題推廣到二維空間上來研究的。

通信研究的是一維時(shí)間信息，時(shí)間域和頻率域的問題。任何一個(gè)隨時(shí)間變化的波形都是由許多頻率不同、振幅不同的正弦波組合而成的。

圖像研究的是二維空間信息，研究的是空間域和空間頻率域（或變換域）之間的關(guān)系。任何一幅平面圖像是由許多頻率、振幅不同的X-Y方向的空間頻率波相疊加而成。

4、數(shù)字圖像處理的主要方法

1）空域法

圖像被認(rèn)為是平面中各像素組成的集合，直接對(duì)這一二維函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。主要有兩大類：

· 域處理法：包括梯度運(yùn)算，拉普拉斯算子運(yùn)算，平滑算子運(yùn)算和卷積運(yùn)算。

· 點(diǎn)處理法：包括灰度處理，面積、周長(zhǎng)、體積、重心運(yùn)算等等。

2）變換域法

數(shù)字圖像處理的變換域處理方法是首先對(duì)圖像進(jìn)行正交變換，然后在施行各種處理，處理后再反變換到空間域，得到處理結(jié)果。 包括濾波、數(shù)據(jù)壓縮、特征提取等處理。

5 數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容

完整的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)大體上可分為如下幾個(gè)方面：

1）圖像的信息的獲取

把一幅圖像轉(zhuǎn)換成適合輸入計(jì)算機(jī)和數(shù)字設(shè)備的數(shù)字信號(hào)。需要兩個(gè)部件以獲取數(shù)字圖像：

物理設(shè)備，該設(shè)備對(duì)我們希望成像的物體發(fā)射的能量很敏感。

數(shù)字化器，是一種把物理感知裝置的輸出轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式的設(shè)備。

常見的圖像輸入設(shè)備有：掃描儀、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、圖像采集卡等

2）圖像信息的存儲(chǔ)

主要有三類：

處理過程中使用的快速存儲(chǔ)器；

·計(jì)算機(jī)內(nèi)存的幀緩存，通?？纱鎯?chǔ)多幅圖像并可以視頻速度讀取，可以允許對(duì)圖像進(jìn)行放大、縮小，以及垂直翻轉(zhuǎn)和水平翻轉(zhuǎn)。

用于比較快的重新調(diào)用的在線或聯(lián)機(jī)存儲(chǔ)器；

·磁盤，可存儲(chǔ)幾個(gè)G byte的數(shù)據(jù)；

·磁光存儲(chǔ)器，可在51／4英寸的光片上存儲(chǔ)上G byte的數(shù)據(jù)；

·光盤塔，一個(gè)光盤塔可放幾十個(gè)到幾百個(gè)光盤，利用機(jī)械裝置插入或從光盤驅(qū)動(dòng)器中抽取光盤。

不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)庫（檔案庫）存儲(chǔ)器；

·磁帶，長(zhǎng)13英尺的磁帶可存儲(chǔ)近1G byte的數(shù)據(jù)，但儲(chǔ)藏壽命較短。

·一次寫多次讀（WORM）光盤?？稍?2英寸的光盤上存儲(chǔ)6G byte數(shù)據(jù)，在14英寸的光盤上存儲(chǔ)10G byte數(shù)據(jù)，并易于儲(chǔ)藏。

3）圖像信息的傳送

可分為系統(tǒng)內(nèi)部傳送與遠(yuǎn)距離傳送：

內(nèi)部傳送：

指在不同設(shè)備間交換圖像數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在有許多用于局域通信的軟件和硬件以及各種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。多采用DMA(Direct Memory Access)技術(shù)以解決速度問題。

外部遠(yuǎn)距離傳送：

主要問題是圖像數(shù)據(jù)量大而傳輸通道比較窄。

這一狀況由于光纖和其他寬帶技術(shù)的發(fā)展，正在迅速得到改進(jìn)。另一方面，解決這個(gè)問題需要依靠對(duì)圖像數(shù)據(jù)壓縮。

4）圖像的輸出與顯示

圖像處理的最終目的是為人或機(jī)器提供一幅更便于解釋和識(shí)別的圖像。因此圖像的輸出也是圖像處理的重要內(nèi)容之一。

主要分兩類：

硬拷貝（記錄圖像）。如激光打印機(jī)、膠片照相機(jī)、熱敏裝置、噴墨裝置和數(shù)字單元（如CD-ROM）等。

軟拷貝。如CRT (Cathode Ray Tube)顯示、液晶顯示器（LCD）、場(chǎng)致發(fā)光顯示（FED）。

6.數(shù)字圖像處理

主要包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容：

（1）幾何處理（Geometrical Image Processing）

主要包括坐標(biāo)變換，圖像的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)，多個(gè)圖像配準(zhǔn)，全景畸變校正，扭曲校正，周長(zhǎng)、面積、體積計(jì)算等。

（2）算術(shù)處理（Arithmetic Processing）

主要對(duì)圖像施以＋、－、×、÷等運(yùn)算，雖然該處理主要針對(duì)像素點(diǎn)的處理，但非常有用，如醫(yī)學(xué)圖像的減影處理就有顯著的效果。

(3）圖像增強(qiáng)（Image Enhancement）

就是突出圖像中感興趣的信息，而減弱或去除不需要的信息，從而使有用信息得到加強(qiáng)。

·改善圖像的視覺效果，提高圖像成分的清晰度；

·使圖像變得更有利于計(jì)算機(jī)處理，便于進(jìn)一步進(jìn)行區(qū)分或解釋。

（4）圖像復(fù)原（或恢復(fù)）（Image Restoration）

就是盡可能地減少或者去除圖像在獲取過程中的降質(zhì)（干擾和模糊），恢復(fù)被退化圖像的本來面貌，從而改善圖像質(zhì)量。

關(guān)鍵是對(duì)每種退化（圖像品質(zhì)下降）建立一個(gè)合理的模型。

(5）圖像重建（Image Reconstruction）

是從數(shù)據(jù)到圖像的處理。即輸入的是某種數(shù)據(jù),而處理結(jié)果得到的是圖像。典型應(yīng)用有CT技術(shù)和三維重建技術(shù)。

（6）圖像編碼（Image Encoding）

主要是利用圖像信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性及人類視覺的生理學(xué)及心理學(xué)特征對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行高效編碼，其目的是壓縮數(shù)據(jù)量，以解決數(shù)據(jù)量大的矛盾。

（7）圖像識(shí)別（Image Recognition）

利用計(jì)算機(jī)識(shí)別出圖像中的目標(biāo)并分類、用機(jī)器的智能代替人的智能。它所研究的領(lǐng)域十分廣泛，如，機(jī)械加工中零部件的識(shí)別、分類；從遙感圖片中分辨農(nóng)作物、森林、湖泊和軍事設(shè)施；從氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)或氣象衛(wèi)星照片準(zhǔn)確預(yù)報(bào)天氣；從X光照片判斷是否發(fā)生腫瘤；從心電圖的波形判斷被檢查者是否患有心臟病；在交通中心實(shí)現(xiàn)交通管制、識(shí)別違章行駛的汽車及司機(jī)，等等。

7、數(shù)字圖像處理主要應(yīng)用領(lǐng)域

1）通訊

按業(yè)務(wù)性能劃分可分為：電視廣播傳真、可視電話、會(huì)議電視、圖文電視、可視圖文以及電纜電視。

按圖像變化性質(zhì)分可分為：靜止圖像和活動(dòng)圖像通信。

2）遙感

航空遙感和衛(wèi)星遙感圖像都需要數(shù)字圖像處理技術(shù)的加工處理，并提取出有用的信息。主要用于土地測(cè)繪，資源調(diào)查，氣候監(jiān)測(cè)，農(nóng)作物估產(chǎn)，自然災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，環(huán)境污染監(jiān)測(cè)，氣象衛(wèi)星云圖處理以及地面軍事目標(biāo)的識(shí)別。

3） 生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)圖像處理在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用最成功的例子就X射線CT(X-ray Computed Tomography)，20世紀(jì)70年代發(fā)明的計(jì)算機(jī)軸向斷層術(shù)（CAT），簡(jiǎn)稱計(jì)算機(jī)斷層。

4） 工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

從70年代起得到了迅速的發(fā)展，圖像處理技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。在生產(chǎn)線中對(duì)產(chǎn)品及部件進(jìn)行無損檢測(cè)，如食品、水果質(zhì)量檢查，無損探傷，焊縫質(zhì)量或表面缺陷 等等。

5） 軍事、 公安等方面的應(yīng)用

軍事目標(biāo)的偵察、制導(dǎo)和警戒系統(tǒng)、自動(dòng)滅火器的控制及反偽裝；公安部門的現(xiàn)場(chǎng)照片、指紋、手跡、人像等的處理和辨識(shí)；歷史文字和圖片檔案的修復(fù)和管理等。

6） 教學(xué)和科研領(lǐng)域

如科學(xué)可視化技術(shù)，遠(yuǎn)程培訓(xùn)及教學(xué)也將大量使用圖像處理技術(shù)的成果。

7） 電子商務(wù)

如身份認(rèn)證、產(chǎn)品防偽、水印技術(shù)等。

8、數(shù)字圖像處理的發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)字圖像處理有關(guān)技術(shù)的發(fā)展和改進(jìn), 使其被普遍應(yīng)用到了各行業(yè)中, 能夠預(yù)測(cè)到未來的數(shù)字圖像處理定會(huì)獲得迅速的發(fā)展和前進(jìn), 且在各個(gè)領(lǐng)域中占據(jù)重要位置。1）數(shù)字分析應(yīng)當(dāng)更加深入與計(jì)算機(jī)視覺相結(jié)合，隨著國內(nèi)計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能水平的逐漸提高；2）虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，數(shù)字圖像處理具有更大程度的發(fā)展；3）數(shù)字圖像處理技術(shù)可以與三維重構(gòu)聯(lián)系。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的数字图像处理-基本知识总结的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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