數字影象處理技術論文
數字影象處理技術是研究採用計算機和其他數字化技術對影象資訊進行處理的新技術。下面是小編整理的，希望你能從中得到感悟!
篇一
數字影象處理技術研究
[摘 要]數字影象處理技術是研究採用計算機和其他數字化技術對影象資訊進行處理的新技術。影象處理科學與技術已經成了工程學、電腦科學、通訊科學、資訊科學、軍事、公安、醫學等眾多學科學習和研究的物件。本文從數字影象處理的基本概念，研究內容為出發點，重點探討了數字影象復原技術，最後介紹了數字影象處理系統，但由於數字影象處理技術領域內容極其廣泛，與其他很多學科都有著千絲萬縷的聯絡，所以對這項技術的研究還需要人類的進一步努力。
[關鍵詞]數字影象處理技術 數字影象處理主要研究
中圖分類號：IP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X***2015***05-0280-01
1 引言
“圖”是物體透射光或反射光的分佈，“像”是人的視覺系統對圖的接收在大腦中形成的印象或認識。前者是客觀存在的，而後者為人的感覺，影象應是兩者的結合。影象處理就是對影象資訊進行加工處理，以滿足人的視覺心理和實際應用的要求。人類獲取外界資訊有視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等多種方法，但絕大部分***約80%***是來自視覺所接受的影象資訊，即所謂“百聞不如一見”。因此，影象處理技術的廣泛研究和應用是必然的趨勢。
2 影象數字化
2.1 基本概念
一幅黑白靜止平面圖像***如照片***中各點的灰度值可用其位置座標***x，y***的函式f***x，y***來描述。顯然f***x，y***是二維連續函式，有無窮多個取值。這種用連續函式表示的影象無法用計算機進行處理，也無法在各種數字系統中傳輸或存貯，必須將代表影象的連續***模擬***訊號轉變為離散***數字***訊號。這樣的變換過程，稱其為影象數字化。影象數字化的內容包括兩個方面：取樣和量化。
2.2 取樣點數和量化級數的選取
假定一幅影象取M×N個樣點，對樣點值進行Q級分檔取整。那麼對M、N和Q如何取值呢?
首先，M、N、Q一般總是取成2的整數次冪，如 Q=2b，b為正整數。通常稱為對影象進行b位元量化。M、N可以取成相等，也可以不相等。若取相等，則影象矩陣為方陣，分析運算方便些。取不等的例子如陸地衛星影象就因實際需要而取成2340×3240。
其次，關於M、N、b***或Q***數值大小的確定。對b來講，取值越大，重建影象失真越小，若要完全不失真得建原影象，b必須取無窮大，否則一定存在失真，這就是所謂量化誤差。一般供人眼觀察的影象，由於人眼對灰度分辨能力有限，用5～8 位元量化就可以了。而衛片、航片等為了區別影象中灰度變化不大的目標，往往用 8～12位元量化。對M×N的取值，主要依據是取樣的約束條件，也就是在M×N大到滿足取樣定理的情況下，重建影象就不會產生失真，否則就會因取樣點數不夠而產生所謂混淆失真。為了減少表示影象的位元數，總是取M×N點數剛好滿足取樣定理。這種狀態的取樣即所謂奈奎斯特取樣***如彩色電視編碼技術等***。
再次，在實際應用中，如果允許表示影象的總位元數M×N×b給定，對M×N和b的分配往往是根據影象的內容和應用要求以及系統本身的技術指標來選定。例如，若影象中有大面積灰度變化緩慢的平滑區域，如人頭象特寫照片等。則M×N取樣點數可以少些，而量化位元數b多些。這樣使重建影象灰度層次多些。若b太少，在影象灰度平滑區往往會出現“假輪廓”。反之，複雜的景物影象，如群眾場面的照片等，量化位元數b可以少些而取樣點數M×N 要多些。這樣不致丟失影象的細節。究竟M×N和b如何組合才能獲得滿意的結果，很難講出一個統一的方案。T・S・Huang 研究了這個問題。他對三種不同特徵的影象***一幅細節少的婦女頭象特寫照片，一幅中等細節攝影師工作照片，一幅包含大量細節的群眾會場照片***，改變其取樣點數M×N和量化位元數b，分別進行影象質量的主觀評價。總的結論是：不同的取樣點數和量化位元數組合，可以獲得相同的主觀質量評價。
3 數字影象處理主要研究的內容
3.1 影象變換
由於影象陣列很大，直接在空間域中進行處理，涉及計算量很大。因此，往往採用各種影象變換的方法，如傅立葉變換、沃爾什變換、離散餘弦變換等間接處理技術，將空間域的處理轉換為變換域處理，不僅可減少計算量，而且可獲得更有效的處理***如傅立葉變換可在頻域中進行數字濾波處理***。目前新興研究的小波變換在時域和頻域中都具有良好的區域性化特性，它在影象處理中也有著廣泛而有效的應用。
3.2 影象編碼
壓縮影象編碼壓縮技術可減少描述影象的資料量***即位元數***，以便節省影象傳輸、處理時間和減少所佔用的儲存器容量。壓縮可以在不失真的前提下獲得，也可以在允許的失真條件下進行。編碼是壓縮技術中最重要的方法，它在影象處理技術中是發展最早且比較成熟的技術。
3.3 影象增強和復原
影象增強的目的是為了提高影象的質量，如去除噪聲，提高影象的清晰度等。影象增強不考慮影象降質的原因，突出影象中所感興趣的部分。如強化影象高頻分量，可使影象中物體輪廓清晰，細節明顯;如強化低頻分量可減少影象中噪聲影響。至於影象復原，我們將在下邊作詳細討論。
4 數字影象處理系統
數字影象處理系統所處理的資訊量是十分龐大的，對處理速度和精度都有一定的要求，系統的應用範圍也相當廣泛。因此，目前的數字影象處理系統有各種各樣的結構，其商品化產品的種類也較多。若按用途分類，可分為專用和通用兩大類。專門系統是為專門用途設計的，它一般要求簡單、迅速、準確、經濟。因而其結構比通用系統要簡單，處理目的和功能明確，規模也較小。例如英國Quantimet720影象分析儀，專門用於定量分析材料的顯微結構。計算機射線斷層掃描系統***即CT系統***，專門用於人體或腦部組織疾病診斷。通用系統處理功能較全，應用也較廣泛。因此，其結構比較複雜，規模也較大，如美國匹茲堡大學的PRL系統，美國遙感影象處理系統等都是一個以大型計算機系統為基礎的、規模巨大、速度很高、結構複雜的影象處理系統。
但是，不論是專用或通用系統，結構複雜或簡單，一般影象處理系統的工作過程都可用圖1表示
5 結語
數字影象處理作為一門學科大約形成於20世紀60年代初期，影象處理雖然在理論方法研究上已取得不小的進展，但它本身是一個比較難的研究領域，對該領域的研究仍存在不少困難。本文從一些數字影象處理的基本知識入手，介紹了該技術的發展、研究內容等，但這對於該技術而言，也僅僅是極少的一部分，相信隨著科學技術的進步，尤其是計算機技術的飛速發展，對數字影象處理技術的研究將會取得更矚目的成就。
參考文獻
[1] 夏良正李久賢.數字影象處理***第2版***[J].東南大學出版社.2005.
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