浅谈数字图像处理技术的应用与发展

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摘 要：近年来，随着计算机技术的的飞快发展，数字图像处理技术发展越来越迅猛，已经深入到生活的方方面面，作为重要的一门技术，在这里，我们简单介绍数字图像处理技术的的应用和发展。

关键词：数字图像处理技术；计算机技术；应用

数字图像处理技术是指利用计算机技术对图像进行增强、复原、分割、提取等处理的一门技术。而近年来，数学领域的迅速发展以及计算机和多媒体技术的成熟与普及，数字图像处理技术得到空前广泛的重视，出现了许多新的应用领域和新的处理方法。并且被运用于农牧业、林业、环境、军事、医学和工业等各个方面。

一、数字图像处理技术的介绍

1 数字图像的表示

一般来说，空间上的点光照强度I的集合。它对应的数学表达式为：

I=f（x，y，z，λ，t）

上式中，（x，y，z）为空间坐标，λ为波长，I为光点（x，y，z）的强度（幅度）。并且I表示为一幅运动的（t）的、彩色/多光谱（λ）的，立体的（x，y，z）图像。

2 数字图像处理系统的组成

数字图像处理系统通常由5个模块组成，组成如下：图像输入、图像存储、图像通信、图像处理、图像输出和图像分析。

2 数字图像处理技术

2.1 图像增强

图像增强定义是有意地去强调图像的整体或局部特性，将原来信息的图像中不需要的部分或者是想要强调的部位。使得图像中不需要的信息尽可能小，以此来满足我们对图像处理研究的需要。

2.2 图像增强的方法

图像增强方法按照作用域可以分为两类，它们是空域法和频域法。其中空域法是在时域内直接对图像的像素灰度值进行操作，包括直方图修正锐化处理、图像空域平滑、灰度变换、锐化处理、和彩色增强等；而频域法则是指将时域变为频域，对频域变换图像的变换值进行操作，然后经相应的逆变换获得所需的增强效果，包括频域高通滤波低通滤波以及同态滤波等。

2.3 图像增强的作用

视觉效果可以由图像增强去实现，提高图像的识别度或者将图像转化成一种更适用人或机器分析处理的形式。总之就是通过处理来有选择地突出图像中我们需要关注的信息，抑制无用信息，最终达到提高图像的使用价值的目的。

3 图像恢复

我们所说的图像恢复，就是的让图片好的地方保留下来，不让图片的质量下降，恢复被退化的图像的本来面目。我们可以利用图像退化过程中的先验知识，建立退化模型，在退化模型的基础上，采用与退化相反的过程来恢复原来的图像。它是目前应用非常广泛的数字图像处理技术。

4 图像压缩编码

图像数据的压缩和编码具体表示称为图像压缩编码。是通过消除上面所提到的冗余设法减少表达图像信息所需的比特数，使图像能够真实的再现。压缩是编码中最重要的部分，也是在图像处理中发展较早比较成熟的技术。其在我们的日常生活中应用也是十分广泛的，比如我们对电影进行压缩，对容量较大的文件进行压缩等，以此来减少所需额存储容量。以下为图像压缩的模型：

5 图像分割

所谓的图像的分割我们说的是将有用的部分分离出来。 如图像中的边缘、区域等，以便对图像进行进一步的识别、分析和理解。例如要确定航拍照片中的森林、耕地、城镇区域等，首先要将这些区域从图像中分割出来；要识别图像中的某些文字，也需要将这些文字分选出来；要识别和标定细胞的显微镜中的染色体，需要用到图像分割技术。

6 图像描述

图像描述的方法通常包括对边界的描述、对区域的描述、距描述、纹理描述以及形态学描述等。随着数字图像处理技术的发展，三维物体的图像也提上日程。紧接着着提出了广义圆柱体描述、体积描述等方法。是的数字图像处理描述越来越多样化。

二 数字图像处理技术的优点

1 再现性好

图像经过处理、传输或复制等相关变换后会导致图像的质量下降，影响我们正常运用。在数字处理中只要图像在数字化时候准确的表现了原稿（也就是原来的图像），那么就能非常简单的恢复原来的图像，也就是实现了图像的再现。

2 处理精度高

现代扫描仪可以把每个像素的灰度级量化为16位甚至更高，这意味着图像的数字化精度可以达到满足任一应用需求。从理论上讲，无论图像的准确度要求有多好，只要改变相应的程序数组参数，就能从根本上去处理图像。这样不但提高了精确性，也简化了数字图像处理的方法。

3 适用面宽

从不同渠道获取的图片只要被数字化后，均是采用二维数组表示的灰度图像组合而成，因而均可采用计算机来处理。即只要针对不同渠道的图像信息源，采取相应的图像信息采集措施，图片的处理就可以用数字图像处理来完成了

4 灵活性高

数字图像处理不仅能完成线性运算，而且能实现非线性运算，只要有相应的数学公式、逻辑关系、相应的法则，那么无论何种运算，用数字图像处理技术都能很好的解决。

三 数字图像处理技术的应用

1 宇宙探测及航天航空技术中的应用

在宇宙探测和太空探索中，对于许多未知的星球，无疑我们需要采集大量的照片，照片的清晰度，是非常重要的，这就需要对采集的图像进行处理，以真实的反应星球表面的信息，对于我们研究其他星球有很重要的意义。由于计算机的技术的飞速发展，以及存储器的容量增大，对于处理这些图像提供了极大的方便的。高配置的计算机给我们处理这些星球图片提供了很大的方便。

2 通信方面的应用

现实生活中有多种多样的通信，大致包括图像信息传输、电视电话、卫星通信、数字电视等。静态图像和动态序列（视频）图像是两种被传送的信息图像，然而通常状况下，图片的数据量是相当大的，列如：传输彩色电视信号的速率须达到100Mbit/s，要将如此高速率的数据传送出去，压缩编码技术必须采用，这样去进一步减少对应的信息量，所以压缩编码技术地位显得很突出。

3 遥感方面的应用

遥感包括航空遥感和卫星遥感。航空遥感与卫星遥感传递出来的图片有时候并不能很好的去反应拍摄图片的信息，所以需要运用数字图像技术来处理，以获取其中有用的信息。比如我们可以进行地形、地质、资源的勘测，以及自然灾害监测、预报和调查，环境监测、调查等。

4 生物医学领域的应用

生物医学是数字图像处理应用最早，发展最快，应用最广泛的领域。除了CT技术外，还有一类是对医用微小的生物领域，如白细胞分类、染色体分析、红细胞、癌细胞识别等。此外，在X光肺部图像增强、、心电图分析、立体定向放射治疗超声波图像处理等医学诊断方面都广泛地应用到了图像处理技术。

5 军事公安方面的应用

数字图像处理在军事方面由广泛运用，包括导弹的制导、军事目标的侦察和探测、各种侦察图像的判断和识别，雷达，声纳图像处理、指挥自动化系统等。在公安方面的应用主要包括现场实景图片，指纹，足迹的分析和鉴别，印章、人像、手迹的识别与分析，集装箱内的核辐射成像检测，人随身携带物品的X射线检查等。在某种程度上，数字图像的技术高低。很大程度上显示了一个国家的国防和军事实力。

6 新的应用领域

今年来，随着互联网技术的飞速发展，图像处理技术应用的领域越来越广阔。比如智能手机上的人脸识别技术，指纹识别开锁技术，人民币真伪的鉴定水印技术，还有淘宝购物新推出的图片搜索技术等，是的数字图像处理技术有了新的研究方向和办法。