圖像處理技術(shù)綜述

祁明 祝典 鄒武星

摘要：計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)本質(zhì)上需要對(duì)圖片、視頻等數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，為了提高處理的圖片的質(zhì)量，本文介紹了主要的一些圖片處理的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：圖像處理;計(jì)算機(jī)視覺(jué);技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）02-0057-01

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的不斷成熟，該技術(shù)也被應(yīng)用到各個(gè)區(qū)域。顧名思義，計(jì)算機(jī)視覺(jué)就是讓計(jì)算機(jī)和人一樣可以“看見(jiàn)”東西。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)很重要的一點(diǎn)就是需要對(duì)圖片進(jìn)行處理，將圖像變得多樣化是計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的研究熱門(mén)[1]。目前有很多軟件可以幫助用戶實(shí)現(xiàn)圖像處理的目標(biāo)[2]。本文介紹了一些常見(jiàn)的圖像處理技術(shù)，分別是圖像平滑處理、圖像銳化處理、馬賽克處理、毛玻璃處理、圖片壓縮、圖片增強(qiáng)以及自適應(yīng)直方圖均衡化。通過(guò)對(duì)這些技術(shù)的介紹，面對(duì)不同的問(wèn)題，可以更好的選擇合適的技術(shù)。

1 圖像處理技術(shù)

1.1 圖像平滑處理

圖片在進(jìn)行復(fù)制、傳輸?shù)炔僮鞯臅r(shí)候很有可能因?yàn)槟撤N因素而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，導(dǎo)致圖片的質(zhì)量下降，采用圖像平滑算法可以對(duì)圖片的質(zhì)量進(jìn)行增強(qiáng)。對(duì)圖片的平滑處理可以抑制噪聲信息對(duì)圖片質(zhì)量的影響。在這里主要介紹一下均值濾波和中值濾波。

均值濾波，顧名思義是和平均值相關(guān)的操作，先對(duì)某一個(gè)窗口內(nèi)的所有像素點(diǎn)的值求平均值，再將得到的平均值給到這個(gè)窗口內(nèi)的每一個(gè)像素點(diǎn)。這樣做雖然在操作上很簡(jiǎn)單高效，但是這樣做會(huì)是特征信息和圖片中的邊緣信息變得更加模糊，從而丟失很多特征。

中值濾波，顧名思義就是一個(gè)取中值的操作。首先對(duì)窗口內(nèi)所有像素點(diǎn)的值遍歷一遍，然后將它們的值進(jìn)行排列，然后取得的中值作為整個(gè)窗口內(nèi)所有像素點(diǎn)的值。因?yàn)樾枰缺闅v所有像素點(diǎn)的值，再進(jìn)行排列取中值，所以中值濾波的時(shí)間復(fù)雜度很高。中值濾波的效果一般要比均值濾波的效果更好，不僅對(duì)去除比較密集的噪聲信息效果良好，同時(shí)對(duì)于消除單獨(dú)的噪聲信息也有很好的效果。

1.2 圖像銳化處理

圖像的平滑處理是為了抑制噪聲對(duì)圖片的影響，而圖像的銳化處理正好與之相反。圖像的銳化操作是為了讓某些重要但是又模糊的信息變得更加的明顯，方便后續(xù)對(duì)圖片的處理。平滑處理的本質(zhì)就是圖片經(jīng)過(guò)了均值或者積分的操作使得圖片變得模糊，因此與之相反的銳化處理也需要進(jìn)行相反的操作;通過(guò)對(duì)圖片進(jìn)行微分操作可以實(shí)現(xiàn)圖像的銳化處理。值得注意的是，需要進(jìn)行銳化處理的圖片必須擁有較高的性噪比，不然的話在進(jìn)行銳化操作的同時(shí)噪聲信息增加的會(huì)比我們需要得信息更多。因此在進(jìn)行圖像的銳化處理之前，需要進(jìn)行去噪處理。

1.3 馬賽克處理與毛玻璃處理

為了對(duì)圖片中的某些信息進(jìn)行加密，可以對(duì)圖片進(jìn)行加馬賽克處理和毛玻璃效果處理。馬賽克處理是先在圖片中選取一塊需要加密的區(qū)域，然后選擇一個(gè)馬賽克的形狀，以長(zhǎng)方形為例，那么這片加密區(qū)域里的馬賽克的形狀都是長(zhǎng)方形。確定好馬賽克的形狀后，需要確定每個(gè)馬賽克的像素值。對(duì)于每一個(gè)馬賽克，分別隨機(jī)選擇一個(gè)像素點(diǎn)的值，將這個(gè)像素點(diǎn)的值作為馬賽克中所有像素點(diǎn)的值，進(jìn)行填充。

毛玻璃處理與馬賽克處理類似，也是隨機(jī)選取一個(gè)像素值，填充到需要進(jìn)行毛玻璃處理的區(qū)域;不同的是，毛玻璃處理不需要通過(guò)多個(gè)小區(qū)域拼接。

1.4 圖像壓縮

隨著相機(jī)像素的不斷提升，拍攝的單張照片所占的內(nèi)存也越來(lái)越大。對(duì)圖像進(jìn)行壓縮，能使硬件資源得到最大的利用。圖片通常存在一些冗余的空間信息，例如圖片中萬(wàn)里無(wú)云的天空，這種圖片中同一個(gè)物體上各個(gè)像素點(diǎn)的值都一樣的情況，就是冗余的空間信息，可以對(duì)其進(jìn)行壓縮。圖像壓縮又分為有失真壓縮和無(wú)失真壓縮，有失真壓縮是一個(gè)不可逆的過(guò)程，雖然進(jìn)行了壓縮操作，但是保證了人在不受影響的前提下獲取原始信息的內(nèi)容;而無(wú)失真壓縮保證了信息的完整性，是一個(gè)可逆的過(guò)程，解壓后的文件與原始的一致。

1.5 圖像增強(qiáng)

在處理一些圖片時(shí)，往往有很多我們需要的重要信息在圖片中很模糊。為了使這些信息變得更加清晰，可以采用圖像增強(qiáng)技術(shù)。常見(jiàn)的圖像增強(qiáng)手段有：真色彩增強(qiáng)技術(shù)、偽色彩增強(qiáng)技術(shù)、假色彩增強(qiáng)技術(shù)。

真色彩增強(qiáng)技術(shù)：日常生活中，我們見(jiàn)的最多的圖片是RGB（R，紅色;G，綠色;B，藍(lán)色）類型圖片，這是因?yàn)閿z像機(jī)以及彩色掃描儀都是基于RGB模型工作的。而人體視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)HSI（H，色調(diào);S，飽和度;I，亮度）模型比較敏感。在進(jìn)行真色彩增強(qiáng)技術(shù)時(shí)，首先，將RGB模式的圖片轉(zhuǎn)換成HSI模式的圖片;然后，對(duì)圖片的亮度進(jìn)行修改，主要是通過(guò)直方圖的方式對(duì)亮度進(jìn)行操作。最后，再將HSI模式的圖片轉(zhuǎn)換成RGB模式的圖片。

偽色彩增強(qiáng)技術(shù)：人體的肉眼對(duì)灰度圖片以及彩色圖片敏感程度不同，對(duì)于灰度圖像，肉眼可以分辨灰度級(jí)十幾到二十幾之間;但是對(duì)于彩色圖片卻完全不同，人體的肉眼對(duì)于彩色圖片十分敏感，能分辨幾千種不同亮度，不同色度的彩色。所以，需要提高灰度圖片的可視性時(shí)，可采用偽色彩增強(qiáng)技術(shù)，將灰度圖片轉(zhuǎn)換成彩色圖片。進(jìn)行處理時(shí)，分別對(duì)灰度圖片的R、G、B三個(gè)通道通過(guò)不同的映射函數(shù)，得到新的值，然后合成一張彩色圖片。

假色彩增強(qiáng)技術(shù)：假彩色增強(qiáng)與偽彩色增強(qiáng)有些類似，但又不同。偽彩色增強(qiáng)技術(shù)指的是將灰度圖片變成彩色圖片;而假彩色增強(qiáng)技術(shù)指的是對(duì)彩色圖片進(jìn)行處理，使其某些色彩與原來(lái)的不同，其目的不在復(fù)原而在于增強(qiáng)彩色。

1.6 自適應(yīng)直方圖均衡化

直方圖均衡化是很常見(jiàn)的一種圖像處理技術(shù)，在這里介紹一個(gè)性能更好的直方圖均衡化技術(shù)：自適應(yīng)直方圖均衡化。普通的直方圖均衡化算法一般是基于整張圖片進(jìn)行直方圖均衡化處理，對(duì)于像素比較均勻的圖片，采用普通的直方圖均衡化效果會(huì)比較好;但是，如果同一張圖片的不同區(qū)域明暗差異很明顯的話，這個(gè)時(shí)候使用普通的直方圖均衡化算法效果就變得很差。自適應(yīng)直方圖均衡化算法是對(duì)圖片的局部進(jìn)行操作，首先選取一個(gè)像素，然后對(duì)其周圍一個(gè)固定大小的長(zhǎng)方形范圍內(nèi)的像素進(jìn)行直方圖均衡化處理。自適應(yīng)直方圖均衡化對(duì)挑戰(zhàn)圖片的對(duì)比度有著更好的效果。

2 結(jié)語(yǔ)

圖像處理技術(shù)的應(yīng)用在我們的日常生活中越來(lái)越常見(jiàn)，圖像處理技術(shù)的重要性不言而喻。為了更加全的了解圖像處理技術(shù)，本文介紹了一些圖像處理的技術(shù)，可以根據(jù)具體的需求選擇這些處理的技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉昌.計(jì)算機(jī)圖像處理與識(shí)別技術(shù)應(yīng)用分析[J].信息與電腦（理論版），2019（3）：150-151.

[2] 劉翠芳，梁富強(qiáng).人臉識(shí)別技術(shù)在學(xué)籍管理系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用探討[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018（4）：79-80.

Overview of? Image Processing Technology

QI Ming1，ZHU Dian2， ZOU Wu-xing2

（1.School of? Applied Mathematics， Beijing Normal University Zhuhai Branch， Zhuhai? Guangdong? 519000;

2.Graduate School of? Beijing Normal University， Zhuhai Branch， Zhuhai? Guangdong? 519000）

Abstract：Computer vision technology essentially needs to process data such as pictures and videos. In order to improve the quality of processed pictures， this article introduces some main picture processing techniques.

Key words：image processing; computer vision; technology