多功能應用數學及圖像處理軟件理論分析

李亞龍

【摘要】數學在圖像處理中的應用廣泛而普遍，通過對數學幾何處理、算術處理、圖像分割處理等的應用，極大地豐富了圖像處理軟件的理論體系，使圖像處理軟件具備了更強大的功能，在醫(yī)學、建筑、智能化生產等方面發(fā)揮了重要作用，同時也是人們認識客觀世界擁有了更簡潔、更直觀的途徑.

【關鍵詞】多功能應用數學；圖像處理；特點；分析

引 言

將圖像信息轉化為數學信號并借助計算機強大的信息處理功能、運算功能，將其轉變?yōu)楸阌谟^察、便于利用的新圖像是圖像處理的目的，這一過程不但要使原圖清晰化、信息豐富化，還要保留原圖的基本性質.多功能應用數學理論在圖像處理軟件開發(fā)中的應用，體現(xiàn)了圖像處理的基本特征，提升了圖像處理的速度和效果，為圖像處理的持續(xù)發(fā)展提供了理論支持.

一、圖像處理軟件的特點及數學理論的應用的意義

1.圖像處理軟件的特點

圖像處理工具興起于上世紀后期，為了促進圖像處理的效果，人們將數學應用于圖像處理之中，方便于圖像的處理和應用，例如上世紀80年代，非線性數學在圖像處理中的應用，極大的促進了圖像處理技術的發(fā)展和進步.當今，Photo shop、ACD see、美圖工具等等是常見的幾種圖像處理工具，通過這些圖像處理軟件可實現(xiàn)對字體的藝術化、圖像的創(chuàng)作、圖像視覺創(chuàng)意等等，方便了人們對各種圖像的應用.通過對這幾種軟件的研究可以發(fā)現(xiàn)，圖像處理系統(tǒng)具有很強的可移植性，可以將一個圖片的影像元素保留到另一個圖片中，即使在圖像重組以后，原圖的基本性質也不會被改變.例如，應用Photo shop處理圖像的灰度，處理后圖片保留原圖的基本特征.其次，圖像處理軟件具有操作簡便等特點，例如美圖看看等圖像處理工具，簡單、直觀，易于操作.再次，圖像處理軟件促進了圖像的開發(fā)、利用，使圖像內涵的價值得到了充分的挖掘.例如應用Photo shop制作標識、報刊插畫等，都是對原圖的二次開發(fā)和利用.

2.數學理論應用的意義

多功能數學與圖像處理軟件關系緊密，他是圖像處理軟件主要的理論基礎之一，數學理論的應用對圖像處理軟件的發(fā)展有積極意義.一方面，多功能應用數學再現(xiàn)了圖像的本質和真實性，且使圖像的某些元素更為清晰，其對圖像處理的精確性使一般途徑難以實現(xiàn)的.另一方面，基于多功能應用數學的圖像處理軟件其使用面寬、靈活性強，被廣泛的應用于醫(yī)學、制造業(yè)等方面，為各行各業(yè)的發(fā)展作出了突出貢獻.在圖像處理軟件中，數學理論的應用非常廣泛，例如，幾何處理技術，應用幾何形變的特點，以坐標軸變換為基礎，滿足了圖像的放大、縮小、旋轉、變形等處理需求，且完整的保存了原圖的基本特點.有如陣列、集合理論在圖像形變中的應用.通過圖像元素的重建實現(xiàn)了圖像邊緣的清晰化、明朗化，有利于應用者更準確的把握圖像特點，對圖像進行直觀、準確的分析.多功能數學在圖像處理上的應用，滿足了不同應用者對圖像處理軟件的差異需求，使圖像處理軟件的應用得到了質的提升.但是，由于圖像處理過程中信息量巨大，在多功能數學理論應用過程中應注重數學理論應用于計算機硬件、寬帶技術等發(fā)展的同步，以提高多功能數學在圖像處理中的實踐效益.

二、多功能應用數學的技術應用分析

1.多功能應用數學在圖像處理軟件中應用的特點

多功能數學對于圖像處理軟件最顯著的貢獻是他將圖像的特性真實的、清晰的呈現(xiàn)處理，用數學的語言精致的、準確的描繪出圖像的特征，使圖像的質量得到了提升，而圖像的本質特征卻不會發(fā)生變換.其次，多功能數學對圖像的描述精度高、靈活性大，使圖像信息具有了更大的利用空間和利用價值，也是的原圖的應用潛力得到了最大化發(fā)揮.再次，基于多功能數學技術應用的圖像處理軟件適用面廣，處理速度快、效果好，引領了圖像處理軟件的發(fā)展趨勢，隨著數學理論在圖像處理軟件開發(fā)中的更廣泛應用，各種圖像處理算法將更加精確，圖像資源的利用將實現(xiàn)更優(yōu)化發(fā)展.

2.多功能應用數學在圖像處理軟件中的應用分析

多功能數學在圖像處理中的應用復雜、廣泛而又靈活，以數學形態(tài)學、數學集論學等為基礎開發(fā)圖像處理軟件，使圖像的邊緣平滑、清晰、連續(xù)，方便了圖像使用者對圖像的觀察、理解和研究.例如，圖像平衡處理，通過圖像函數使圖像邊緣變得平滑、連續(xù)，又不會改變原有圖像的性質，如灰度處理使圖像變明或變暗，從數學函數中提取圖像的邊緣特征，對圖像進行分割，對其形狀進行準確的識別，并且分析其圖像文理，從而重建原圖，使處理過的圖像比原圖清晰、平滑、易于辨別利用并保留原圖的性質特征.又如模糊數學在圖像處理軟件中的應用，通過圖像元素的分解，對圖像結構元素進行分析，形成圖像內的集合，如以模糊數學理論為基礎的邊緣檢測圖像處理，將圖像的骨架進行有效的、清晰的提取，結合提取元素的特征將其分為集合A和集合B，集合A、B中的圖像顆粒有各自的性質特點.在圖像處理中，通過連續(xù)的腐蝕、膨脹運算，使兩個集合形成交集，交集中的特征元素就會被納入A集合或B集合，圖像邊緣結構元素顆粒就能得到明確的分辨，使圖像文理、邊緣更為清晰，方便了圖像的識別和應用.此外，多功能應用數學為圖像處理軟件的圖像邊緣檢測、圖像特征提取、抑制噪音等提供了理論支持，通過圖像處理軟件所蘊含的一系列的數學理論知識對圖像進行精密的運算、構建，達到圖像處理的最佳效果，提升了圖像的開發(fā)和利用價值.

三、結 語

多功能數學作為圖像處理軟件開發(fā)的工具在促進圖像處理效果中起到了重要的作用，使圖像處理的效果滿足了更多層次的使用要求，同時使圖像處理的復雜化得到了簡化，提高了圖像處理的速度，使圖像資源得到了更為廣泛、普遍的應用.在未來的圖像處理軟件發(fā)展中，各種圖像處理運算，各種數學理論還將發(fā)揮其重要作為，繼續(xù)為圖像處理軟件的發(fā)展提供動力.

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