數(shù)字圖像處理技術(shù)與應(yīng)用.doc

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1、數(shù)字圖像處理技術(shù)與應(yīng)用數(shù)字圖像處理亦稱計算機圖像處理，指將圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式并利用計算機進行處理的過程。這項技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀50年代，當時的數(shù)字計算機已經(jīng)發(fā)展到一定的水平，人們開始利用計算機來處理圖像信息。而數(shù)字圖像處理作為一門科學(xué)則可追溯到20世紀60年代初期。]964年，美國噴氣推進實驗室(JetPropulsionLaboratory)利用計算機對太空船發(fā)回的月球圖像信息進行處理，收到明顯的效果。不久，一門稱為“數(shù)字圖像處理”的新學(xué)科便從信息處理、自動控制、計算機科學(xué)、數(shù)據(jù)通信、電視技術(shù)

2、等學(xué)科中脫穎而出，成為專門研究圖像信息的嶄新學(xué)科。數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容數(shù)字圖像處理技術(shù)涉及數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)、模式識別、人工智能、信息論、生物醫(yī)學(xué)等多種學(xué)科，是一門多半科交叉應(yīng)用技術(shù)。圖像技術(shù)內(nèi)容十分豐富，例如圖像獲取、圖像編碼壓縮、圖像存儲與傳輸、圖像變換、圖像合成、圖像增強、圖像復(fù)原與重建、圖像分割、目標檢測、圖像表示與描述、圖像配準、圖像分類與識別、圖像理解、場景分析與理解、圖像數(shù)據(jù)庫的建立、索引與檢索以及綜合利用等。(1)圖像獲取在數(shù)字圖像處理中，圖像獲取就是把一幅模擬圖像(如照片、畫片等)轉(zhuǎn)換

3、成適合計算機或數(shù)字設(shè)備處理的數(shù)字信號。這一過程主要包括攝取圖像、光電轉(zhuǎn)換、數(shù)字化等步驟。(2)圖像變換圖像變換就是對原始圖像執(zhí)行某種正交變換，如離散傅里葉變換、離散余弦變換、沃爾什變換、哈達瑪變換、霍特林變換等，將圖像的特征在變換域中表現(xiàn)出來，以便在變換域中對圖像進行各種相關(guān)處理，特別是一些用空間法無法完成的特殊處理。(3)圖像增強圖像增強主要是突出圖像中感興趣的信息，衰減或去除不需要的信息，從而使有用的信息得到增強，便于目標區(qū)分或?qū)ο蠼忉尅D像增強的主要方法有直方圖增強、空域增強、頻域增強、偽彩色增強

4、等技術(shù)。(4)圖像復(fù)原圖像復(fù)原的主要目的是去除噪聲干擾和模糊，恢復(fù)圖像的本來面目。圖像噪聲包括隨機噪聲和相干噪聲。隨機噪聲干擾表現(xiàn)為麻點干擾，相干噪聲干擾表現(xiàn)為網(wǎng)紋干擾。模糊來自透鏡散焦、相對運動、大氣湍流以及云層遮擋等。這些干擾可以用逆濾波、維納濾波、最小約束二乘方濾波、同態(tài)濾波等方法去除。(5)圖像編碼圖像編碼研究屬于信息論中的信源編碼范疇，其主要宗旨是利用圖像信號的統(tǒng)計特性以及人類視覺的生理學(xué)及心理學(xué)特性對圖像信號進行高效壓縮；從而減少數(shù)據(jù)存儲量，降低數(shù)據(jù)量以減小傳輸帶寬，壓縮信息量以便圖像分析與

5、圖像識別。圖像編碼的主要方法有去冗余編碼、變換編碼、小波變換編碼、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼、模型基編碼等。(6)圖像分析圖像分析主要是對圖像中感興趣的目標進行檢測和測量，以獲得所需的客觀信息。圖像分析通過邊緣檢測、區(qū)域分割、特征抽取等手段將原來以像素描述的圖像變成比較簡潔的對目標的描述。(7)圖像識別圖像識別是數(shù)字圖像處理的重要研究領(lǐng)域。圖像識別方法大致可分為統(tǒng)計識別法、句法(結(jié)構(gòu))識別法和模糊識別法。統(tǒng)計識別法側(cè)重于圖像的特征，可以用Baycs分類器、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機來實現(xiàn)；句法識別側(cè)重于圖像模式的結(jié)構(gòu)，

6、可以通過句法分析或?qū)?yīng)的自動機來實現(xiàn)；而模糊識別法則主要是將模糊數(shù)學(xué)方法引入圖像識別，從而簡化識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的實用性和可靠性，可更廣泛，更深入地模擬人腦認識事物的模糊性。(8)圖像理解圖像理解的重點是在圖像分析的基礎(chǔ)上進一步研究圖像中各目標的性質(zhì)及其相互間的聯(lián)系，并得出對圖像內(nèi)容含義的理解以及對原來客觀場景的解釋，從而指導(dǎo)和規(guī)劃行為。圖像理解屬于高層操作，所操作的對象是從描述中抽象出來的符號，其處理過程和方法與人類的思維推理有許多類似之處。數(shù)字圖像處理方法數(shù)字圖像處理方法大致可以分為兩大類，即

7、空間域處理法(或稱空域法)和變換域處理法(或稱頻域法)。(1)空域法空域法把圖像看作是平面中各個像素組成的集合，然后直接對其進行相應(yīng)的處理。空域法主要有：鄰域處理法。涉及梯度運算、拉普拉斯算子運算、平滑算子運算和卷積運算。點處理法。涉及灰度處理、面積、周長、體積、重心運算等。(2)變換域法變換域法則首先要對圖像進行正交變換，得到變換系數(shù)陣列，然后再進行各種處理，處理后再逆變換到空間域，得到處理結(jié)果。這類處理主要包括濾波、數(shù)據(jù)壓縮、特征提取等。