淺談學(xué)習(xí)數(shù)字圖像處理技術(shù)的認(rèn)識

1、數(shù)字圖像處理結(jié)課論文姓名：X.X.X學(xué)號：0.0.0.0.0.0.0.0專業(yè)：通信工程淺談學(xué)習(xí)數(shù)字圖像處理技術(shù)的認(rèn)識摘要數(shù)字圖像處理技術(shù)是一門將圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并利用計算機(jī)對其進(jìn)行處理的技術(shù)。圖像信息是人類獲得外界信息的主要來源，因為大約有70%的信息是通過人眼獲得的，而人眼獲得的都是圖像信息。 李立芳 大連91550部隊94分隊 淺談數(shù)字圖像處理技術(shù)及應(yīng)用 通過數(shù)字圖像處理技術(shù)對獲得的圖像信息進(jìn)行處理來滿足或者實現(xiàn)人們的各種需要。從某些方面來說，對圖像信息的處理甚至比圖像信息本身更重要，尤其是在這個科技迅猛發(fā)展的21世紀(jì)。AbstractDigital image processing

2、 technology is a keeper image signals into digital signals and processed by computer technology. Images are a major source of human access to outside information, because some 70% of information was obtained through human eyes, are the image information obtained by the human eye. By means of digital

3、 image processing technology to obtain image information processing to meet or achieve people's various needs. In some ways, image information processing even more important than the image itself, especially in the rapid development of science and technology of the 21st century.關(guān)鍵詞數(shù)字圖像、處理、應(yīng)用引言經(jīng)過

4、一個學(xué)期的學(xué)習(xí)，我對數(shù)字圖像處理技術(shù)有了一個更加深刻的了解，做了幾次MATLAB數(shù)字信號處理實驗，知道了如何利用MATLAB編程來實現(xiàn)數(shù)字圖像處理技術(shù)的一些基本方法，以及如何使用PHOTOSHOP軟件來做一些簡單的圖像處理。本文主要研究數(shù)字圖像處理的特點，數(shù)字圖像處理的分類, 數(shù)字圖像處理的內(nèi)容，數(shù)字圖像處理的實例，數(shù)字圖像處理的具體實驗舉例，以及數(shù)字圖像處理技術(shù)在日常生活中的一點應(yīng)用一 、數(shù)字圖像處理的特點1.0處理精度高 按目前的技術(shù)，幾乎可將一幅模擬圖像數(shù)字化為任意大小的二維數(shù)組，這主要取決于圖像數(shù)字化設(shè)備的能力?，F(xiàn)代掃描儀可以把每個像素的灰度等級量化為16 位甚至更高，這意味著圖像的數(shù)

5、字化精度可以達(dá)到滿足任一應(yīng)用需求。對計算機(jī)而言，不論數(shù)組大小，也不論每個像素的位數(shù)多少，其處理程序幾乎是一樣的。換言之，從原理上講不論圖像的精度有多高，處理總是能實現(xiàn)的，只要在處理時改變程序中的數(shù)組參數(shù)就可以了。試想一下圖像的模擬處理，為了要把處理精度提高一個數(shù)量級，就要大幅度地改進(jìn)處理裝置，這在經(jīng)濟(jì)上是極不合算的。2.0再現(xiàn)性好 數(shù)字圖像處理技術(shù)與模擬圖像處理技術(shù)的有著根本的不同，它不會因圖像的存儲、傳輸或復(fù)制等一系列變換操作而導(dǎo)致圖像質(zhì)量的退化。只要圖像在數(shù)字化時準(zhǔn)確地表現(xiàn)了原稿，則數(shù)字圖像處理過程始終能保持圖像的真實再現(xiàn)。這極大地方便了人們在日常生活中對于數(shù)字圖像的存儲，傳輸，和使用，而

6、不用擔(dān)心圖像發(fā)生任何變化。3 .0 靈活性高 圖像處理大體上可分為圖像的像質(zhì)改善、圖像分析和圖像重建三大部分，每一部分均包含豐富的內(nèi)容。由于圖像的光學(xué)處理從原理上講只能進(jìn)行線性運(yùn)算，這極大地限制了光學(xué)圖像處理能實現(xiàn)的目標(biāo)。而數(shù)字圖像處理不僅能完成線性運(yùn)算，而且能實現(xiàn)非線性處理，即凡是可以用數(shù)學(xué)公式或邏輯關(guān)系來表達(dá)的一切運(yùn)算均可用數(shù)字圖像處理實現(xiàn)。4.0適用面寬 圖像可以來自多種信息源。從圖像反映的客觀實體尺度看，可以小到電子顯微鏡圖像，大到航空照片、遙感圖像甚至天文望遠(yuǎn)鏡圖像。這些來自不同信息源的圖像只要被變換為數(shù)字編碼形式后，均是用二維數(shù)組表示的灰度圖像組合而成，因而均可用計算機(jī)來處理。5.

7、0信息壓縮的潛力大 在信息論里面，數(shù)據(jù)壓縮被稱為信源編碼。數(shù)字圖像中各個像素點之間有著很大的相關(guān)性。在圖像畫面上，經(jīng)常有很多像素有相同或接近的灰度。就電視畫面而言，同一行中相鄰兩個像素或相鄰兩行間的像素，其相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.9以上，而相鄰兩幀之間的相關(guān)性比幀內(nèi)相關(guān)性一般說還要大些。因此，圖像處理中信息壓縮的潛力很大。通過對數(shù)字圖像的壓縮，可以減少存儲數(shù)據(jù)所需要的空間和信息傳輸所需要的時間。二、數(shù)字圖像處理的分類圖像處理技術(shù)基本可以分成兩大類：模擬圖像處理(Analog Image Processing)和數(shù)字圖像處理(Digital Image Processing)，數(shù)字圖像處理是指將圖像信號

8、轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并利用計算機(jī)進(jìn)行處理的過程。數(shù)字圖像處理技術(shù)主要包括如下內(nèi)容：幾何處理(Geometrical Processing)、算術(shù)處理(Arithmetic processing)、圖像增強(qiáng)(Image Enhancement)、圖像復(fù)原(Image Restoration)、圖像重建(Image Reconstruction)、圖像編碼(Image Encoding)、圖像識別(Image Recognition)、圖像理解(Image understanding)。 梁原 基于MATLAB 的數(shù)字圖像處理技術(shù)系統(tǒng)研究三、數(shù)字圖像處理的研究內(nèi)容 1 幾何處理 幾何處理主要包括坐標(biāo)變換

9、，圖像的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、移動，多個圖像配準(zhǔn)，全景畸變校正，扭曲校正，周長、面積、體積計算等。 2 算數(shù)處理 算數(shù)圖像處理主要對圖像施以加、減、乘、除等算數(shù)運(yùn)算。 3. 圖像變換 由于圖像陣列很大，直接在空間域中進(jìn)行處理，涉及計算量很大。因此，往往采用各種圖像變換的方法，將空間域的處理轉(zhuǎn)換為變換域處理，不僅可減少計算量，而且可以使得圖像的處理更有效。 4. 圖像增強(qiáng) 圖像增強(qiáng)的目的在于 ：采用一系列技術(shù)改善圖像的視覺效果，提高圖像的清晰度；:將圖像轉(zhuǎn)換成一種更適合于人或者機(jī)器進(jìn)行分析或者處理的方式。通過處理，突出某些人們感興趣的信息，或者抑制某些無用的信息，以提高圖像的使用價值。從作用域出發(fā)，

10、圖像增強(qiáng)可以分為空間域增強(qiáng)和頻率域增強(qiáng)。前者是對圖像像數(shù)灰度直接進(jìn)行操作，后者是在傅里葉變換處理的基礎(chǔ)上再對圖像像數(shù)灰度直接進(jìn)行操作。5. 圖像復(fù)原 圖像在形成、傳輸、記錄的過程中，由于各種各樣的原因，都會導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降，稱為圖像的退化。其典型表現(xiàn)為圖像模糊、失真、有噪聲等等。而圖像復(fù)原的主要目的是去除干擾、模糊和圖像畸變，恢復(fù)圖像的本來面目，它是沿著圖像退化的逆過程恢復(fù)圖像。實際上，人們先建立一個退化模型，然后再以此模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種逆退化的方法進(jìn)行恢復(fù)，來使退化的圖像得到改善。6. 圖像分割 圖像分割是指把圖像分成互不重疊的區(qū)域并提取出感興趣目標(biāo)的技術(shù)。常用的分割方法有邊緣檢測、邊緣

11、跟蹤、區(qū)域分割、區(qū)域增長和合并分裂分割法等等。所研究的方向有：提取有效的屬性；尋求更好的分割途徑和分割質(zhì)量評價體系；分割自動化。 7. 圖像重建 幾何處理、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原都是從圖像到圖像的處理，即輸入的原始數(shù)據(jù)是圖像，處理后輸出的也是圖像，而重建處理則是從數(shù)據(jù)到圖像的處理，也就是說輸入的是某種數(shù)據(jù)，而處理結(jié)果得到的是圖像。該處理的典型應(yīng)用就是 CT 技術(shù)，早期為 X射線CT，后來發(fā)展的有ECT、超聲CT、核磁共振(NMR)等。圖像重建的主要算法有代數(shù)法、迭代法、傅立葉反投影法、卷積反投影法等，其中以卷積反投影法運(yùn)用最為廣泛，因為它的運(yùn)算量小、速度快。值得注意的是三維重建算法發(fā)展得很快，而且

12、由于與計算機(jī)圖形學(xué)相結(jié)合，把多個二維圖像合成三維圖像，并加以光照模型和各種渲染技術(shù)，能生成各種具有強(qiáng)烈真實感及純凈的高質(zhì)量圖像。三維重建技術(shù)也是當(dāng)今頗為熱門的虛擬現(xiàn)實和科學(xué)可視化技術(shù)的礎(chǔ)。 8. 圖像編碼 圖像編碼研究屬于信息論中信源編碼范疇，其主要宗旨是根據(jù)人類視覺的生理學(xué)及心理學(xué)特性利用圖像信號的統(tǒng)計特性對圖像信號進(jìn)行高效編碼，即研究數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，以解決數(shù)據(jù)量大的矛盾。一般來說，圖像編碼的目的有3個：(1)減少數(shù)據(jù)存儲量 ，以便于存儲；(2)減低數(shù)據(jù)率以利于傳輸；(3)壓縮信息量，便于特征提取，為識別做準(zhǔn)備。 9. 模式識別 模式識別是數(shù)字圖像處理的又一研究領(lǐng)域。當(dāng)今，模式識別方法大致 3

13、 種，即統(tǒng)計識別法、句法結(jié)構(gòu)模式識別法和模糊識別法。 統(tǒng)計識別法側(cè)重于特征，句法結(jié)構(gòu)識別側(cè)重于結(jié)構(gòu)和基元，而模糊識別法是把模糊數(shù)學(xué)的一些概念和理論用于識別處理。 10. 圖像理解 圖像理解是由模式識別發(fā)展起來的方法。該處理輸入的是圖像，輸出的是一種描述。這種描述并不僅是單純的用符號做出詳細(xì)的描繪，而且要利用客觀世界的知識使計算機(jī)進(jìn)行聯(lián)想、思考及推論，從而理解圖像所表現(xiàn)的內(nèi)容。四：數(shù)字圖像處理的具體實驗舉例當(dāng)我做了幾次數(shù)字圖像處理技術(shù)實驗之后，才發(fā)現(xiàn)，原來數(shù)字圖像處理有這么多好玩的地方，知道了日常生活中處處都有著有關(guān)與數(shù)字圖像處理這方面的應(yīng)用。這學(xué)期，在老師的帶領(lǐng)下，我們一共做了六大次數(shù)字圖像處

14、理實驗，包括:直方圖的統(tǒng)計。直方圖是用于表達(dá)圖象灰度分布情況的統(tǒng)計圖表。它反映不同灰度值象素占整幅圖象的比例。直方圖沒有位置信息，從它可以看出圖象整體的性質(zhì)且直方圖可疊加。通常，直方圖必須經(jīng)過修改以適應(yīng)各種圖象的應(yīng)用領(lǐng)域。：圖象的線性拉伸。一般圖象看不清楚,多數(shù)是由于圖象相鄰象元的灰度級太接近,使得人眼的灰度分辨能力受限制。圖象的線性拉伸,就是根據(jù)直方圖把背景的灰度壓縮而目標(biāo)的灰度拉伸,從而使得目標(biāo)的細(xì)節(jié)清晰,達(dá)到圖象增強(qiáng)的效果。具體方法：統(tǒng)計出圖象中的最大灰度值和最小灰度值,然后通過比例映射到0-255的范圍內(nèi)。：圖象的二值化增強(qiáng)。二值化處理是在圖中選擇某一灰度值T作為門限，凡是超過這個門限

15、灰度大的象元，使之映射灰度為1，即最強(qiáng)，低于T的象元映射為0，即最暗，設(shè)圖象f（X，）增強(qiáng)后為g（X，Y）二值化門限的確定方法如下：（1）P參數(shù)法（2）雙峰形的直方圖（3）灰度變化率法（4）方差分類法（5）分區(qū)閥值法：圖象的平滑去噪聲。噪聲分為兩大類，一類是點狀尖峰狀顆粒噪聲；另一類是分布的噪聲，如高斯噪聲等。對于點狀噪聲最有效的方法就是圖象平滑技術(shù)。在此次實驗中，就用到了高通濾波和低通濾波技術(shù)。：圖象的邊緣提取。圖象的邊緣是圖象中灰度變化率最大的地方，為了把輪廓抽取出來，就是要找一種方法把圖象的最大灰度變化處找出來。實驗中采用Roberts梯度法，即：GR=|f(x,y)f(x+1,y+1)

16、|+|f(x+1,y)f(x,y+1)|這種梯度實踐證明比梯度法更有效。Roberts梯度顯然也應(yīng)有一個閥值作為門限T才可得到較好處理效果。：圖象的中值濾波。中值濾波能去除點狀尖峰干擾而邊緣不會變壞，但對高斯分布噪聲效果差。中值濾波對噪聲延續(xù)距離小于W/2的噪聲抑制效果好，既保持邊緣的陡度又去掉噪聲，但是中值濾波對圖象的細(xì)節(jié)也產(chǎn)生影響，因此它適用于散粒狀噪聲而細(xì)節(jié)不太多的圖象。這六次實驗課，給我提供了一個良好的實踐機(jī)會，使得我我了解了更多的有關(guān)于數(shù)字圖像處理方面的知識，學(xué)到了很多重要的知識，對MATLAB軟件的操作更加的熟練了。遇到不懂的問題，知道了要及時查閱相關(guān)資料，以及如何從浩如煙海的資料

17、中找到自己需要的知識點。課后，我自己又下載了PHOTOSHOP 軟件，做了幾個小的簡單的圖像處理，以驗證自己在前幾次實驗中的學(xué)習(xí)效果。.比如說圖像的銳化銳化前的圖像 銳化后的圖像 再次銳化后的圖像由上面的銳化圖像可知：圖像銳化后，原始圖像中的細(xì)節(jié)更加突出，一些被模糊了的細(xì)節(jié)得到增強(qiáng)。邊緣檢測前的圖像 邊緣檢測后的圖像由圖可知：經(jīng)過邊緣檢測處理之后，原始圖像的邊緣更加顯而易見，輪廓更加清晰，對于一些有著特殊需要的作業(yè)來說，有著特殊的功用。但是缺點也是顯而易見的，整體圖像變得模糊了。曲線拉伸前的圖像 曲線拉伸后的圖像經(jīng)過曲線拉伸處理后，圖像的主體部分得到極大的增強(qiáng)，顏色更加鮮明，更加突出，而背景則

18、得到了忽略。不同色階閥值處理下的圖像與原始圖像相比，通過調(diào)整圖像的色階閥值，使得圖像的明暗發(fā)生了較大程度的改變。 這個是關(guān)于圖像的擠壓。可以隨意的放大或者縮小圖像中你想要得到改變的地方。這只是幾個簡單的小操作，實現(xiàn)了數(shù)字圖像處理的基本變換，達(dá)到了驗證實驗效果的基本目的。為以后更加深入的學(xué)習(xí)，也為以后的工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。PHOTOSHOP是一個平面圖形處理軟件，處理圖像的功能特別強(qiáng)大，實現(xiàn)的效果也是豐富多彩。雖然只是幾個小小的小實踐，但是提高了自己的動手操作能力，也鍛煉了實踐能力，提高了審美觀念。呵呵。五、 數(shù)字圖像處理技術(shù)在日常生活中的一點應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)存在于我們?nèi)粘Ｉ钪械姆椒矫婷?，若是沒有數(shù)字圖像處理技術(shù)，我們的日常生活簡直不可想象。從小的方面來說。就拿手機(jī)啦，相機(jī)啦，電視電腦啦等等電子產(chǎn)品來說，普通的RGB（紅綠藍(lán)）三原色像素，是對通過鏡頭射入的光線分別進(jìn)行感光，以此獲得每個像素該有的顏色，最終拼湊成一張圖片，由于像素間存在間隔，還必須通過逆向估計的方法補(bǔ)全最終的數(shù)碼照片。但在這個過程中，由于像素排列方式的問題，三原色周圍一定會空缺一個像素，一般會用一個綠色像素對其進(jìn)行填充，這是因為人眼對于綠色最為敏感。而在RGBW中，上面填充用的綠色像素便被白色像素所取代