數字圖像處理技術及應用研究

呂博云

（沈陽市第二十中學，遼寧 沈陽 110000）

數字圖像處理技術及應用研究

呂博云

（沈陽市第二十中學，遼寧 沈陽 110000）

用計算機或者其他數字技術對圖像進行處理的方法稱為“數字圖像處理”。將著重分析數字圖像處理相對于傳統圖像處理的優勢，并對數字圖像處理的主要技術和應用進行研究。

數字圖像；圖像壓縮；圖像復原；圖像分割

數字圖像處理，即使用計算機或者其他數字技術處理圖像，通過計算機可以復原、增強、分割圖片中的內容，提取圖片中的特征及消除噪聲。近幾年，數字化發展迅速，被廣泛應用于多個領域，數字圖像如何采集、識別，數字圖像處理相對于傳統圖像處理的優勢，數字圖像在生活中的作用等都是本文即將研究和探討的內容。

1 數字圖像的優點

1.1 圖像的質量輸出輸入一致

傳統的模擬圖像處理操作可能會降低圖像的質量，而數字圖像處理圖片就不存在這個問題，數字圖像處理能夠確保圖像的質量輸出輸入的一致性。

1.2 圖像處理精確度提高

相較于傳統的圖像處理，數字圖像處理精確度得到了質的提高。近幾年，圖像數字化技術得到了迅猛的發展，質量高的設備可以實現模擬圖像的二維數組轉化。目前研發使用的掃描儀量化水平很高，它可以將圖片的像素灰階，即亮度的明暗程度處理成16，32，64級層次，使傳送的圖片更清晰。傳統圖像處理由于圖像的數組太多，像素位數等難以處理，降低了精準度。而數字圖像處理則不會那樣，因為計算機不受數組、像素位數的限制。模擬圖像處理不僅精準度較低，還需要投入大量的時間和財力，數字圖像處理成功解決了模擬圖像處理不能解決的問題。

1.3 適用范圍廣

數字圖像可以處理多種類型的圖像，適用范圍廣。圖像可以是可見光圖像，也可是Χ射線圖像、超聲波圖像、紅外圖像等不可見光的圖像。數字圖像不僅可以處理較多類型的圖像，還可以處理不同尺寸的圖像，無論是微小的電子顯微鏡圖像，還是龐大的航空照片，它都可以輕松解決。只要這些圖片能實現模擬圖像的二維數組轉化，計算機就能克服數組、像素位數的限制。

圖像經過數字化處理轉變為灰階圖像，就可以用二維數組表示。灰度圖像是一種具有從黑到白256級灰度色階或等級的單色圖像。彩色圖像由紅色、綠色、藍色3個通道組成，而這3個通道的縮覽圖又都是以灰度顯示的，因此灰度圖像可以組合彩色圖像。

1.4 靈活性較高

數字圖像還可以解決傳統模擬圖像不能解決的非線性圖像處理問題，具有較高的靈活性。只要運用合適的公式，找到邏輯關系，計算機就可以分析光學不能分析的非線性結構。圖像處理技術的主要內容包括圖像壓縮、增強復原、匹配描述識別3個部分，需要進行大量的步驟處理。

2 數字圖像處理技術

2.1 圖像壓縮

處理大量原圖像需要大量時間，圖像占據的空間也很大。圖像壓縮可以削減圖像占用的數據量，減少圖像中的多余信息，利用人們視覺心理特性編碼，縮短操作時間，提高處理的效率。數字圖像編碼壓縮總體來說可以分為有損編碼、無損編碼或者分為變換編碼、統計編碼，應用于多媒體技術、計算機、電視技術、網絡通信等領域。

2.2 圖像復原

利用退化過程的先驗知識，可以恢復已退化圖像的本來面目。圖像復原不僅僅是修復受損圖像，還可以提高圖像的質量。圖像復原技術可以解決成像過程中存在的“退化”現象，即成像系統受到各種因素的影響，導致圖像的質量不能夠達到理想要求。圖像的復原和圖像的增強相似，都是為了提高圖像的整體質量。

2.3 圖像分割

圖像從處理到分析最重要的過程就是圖像分割。圖像分割可以把圖像分割成多個特殊的、具有特點屬性的區域，從中提取需要的部分分析研究。人們研究圖像分割技術由來已久，借助各種理論至今已提出了上千種類型的分割算法，但是目前還未提出通用的公式算法。

3 數字圖像處理技術的應用

3.1 在航空技術領域的應用

數字圖像可以處理多種類型的圖像，適用范圍廣，可以處理數據量龐大的航空圖像。處理過程如下：衛星、航天器等拍攝的照片，先在太空中轉為數字信號儲存在磁帶中，由航天器從拍攝地點運輸到地球，交于相關技術人員處理。提取、傳遞、分析等圖像處理過程技術要求很高，因為影響成像系統的因素很多，圖像受損的概率高。數字圖像處理技術對航空技術領域的影響很大，人們通過圖像分析展開一系列的勘探、建設、規劃等活動。數字圖像處理技術是一個跨學科的領域，盡管其發展歷史不長，但卻受到了各領域研究人員的關注。

3.2 在通信工程領域的應用

通信工程又稱作“電信工程”，是電子工程的一個重要分支，目前該領域發展迅速并且擁有很大的潛力，尤其是數字通信、光纖通信、網絡通信等，讓人們的信息傳遞和信息獲取達到了前所未有的便捷、快速。通信工程主要以研究信號的產生、信息的傳輸、交換和處理為主，圖像通信是信息傳遞的重要步驟，其技術難度很大，因為圖像占用的數據量巨大，傳輸的速率要求也很高。目前，數字圖像處理采取變換編碼、熵編碼等技術處理通信圖像，效果顯著，但是仍存在較大的不足。

3.3 在軍事維穩領域的應用

數字圖像處理技術可以幫助公安系統分析大量的指紋、人像、監控等數據，減少人力、時間的投入，提高公安辦案的效率。另外，數字圖像處理還被運用于導彈、槍械等軍事武器的制作中。

3.4 在文化藝術方面的應用

數字圖像處理技術能夠有效促進文化藝術的發展，涉及文化藝術的多個方面。數字圖像先進的計算機科學技術可以有效改進電視劇、電影、電子游戲的畫面感，有助于文藝品、服裝、發型等的創新設計，還可以修復文物照片，分析運動員的訓練數據等。

4 結束語

綜上所述，數字圖像處理技術的應用相當廣泛，不管是在航天、通信領域，還是在農業、工業、軍事領域，均有涉及。近年來，數字圖像處理技術發展迅猛，解決了不少傳統方法未能解決的難題，但仍存在較多不足，理論指導、研究體系還不夠完善，因此研究人員不能懈怠，不能止步于現有的研究，而要積極鉆研，總結經驗和錯誤，尋求更好的發展。

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TP391.41

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.146

2095－6835（2018）02－0146－02

劉曉芳〕