数字图像处理技术综述

文德仲

摘 要：数字图像处理是指将图像信号通过一定的离散处理转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。早期的图像处理是改善图像的质量，让人们能看到更为直观的图像显示。该文详细论述了数字图形处理技术的发展历史、技术分类及其主要应用范围。

关键词：数字 图像处理 应用

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（b）-0022-02

数字图像处理技术发展是十分迅速的，从早期的电报打印机打印的粗糙图片，到图像信号可以远距离传输并清晰显示出来，到现在数字图像处理技术可以观看到人体内部组织结构等等，在技术发展的同时，在人们生活中的作用也越来越显著。

1 数字图像处理技术的主要分类

数字图像处理的技术基本可以分为两大类：分别是模拟图像处理和数字图像处理.模拟图像处理内容主要包括光学图像处理和电子图像处理。如人们平常拍照、摄像头监控和电视信号处理等都属于模拟图像处理。模拟图像处理的优点是处理速度快，系统占用运行内存小，图像实时性强， 能够在处理的同时进行其他图像的处理，其缺点是处理精度较差，处理功能比较单一，没什么智能判断能力和非线性处理的能力。

数字图像处理技术是目前主流的处理技术，其功能的实现一般需要计算机软件的支持，所以一般也称之为计算机图像处理。数字图像处理有很多优势，如处理内容方面，处理精度方面，处理灵活性等等都是模拟图像处理所比不上的，而且可以进行复杂的非线性处理，改变处理功能只需要进行不同功能模块的重新编码和参数变换，但其处理速度慢，尤其是在进行复杂的图像处理时更要占用更高的内存。

2 数字图像处理技术的主要内容

2.1 图像的显示

图像显示是数字图像处理技术中最基本也是最重要的一门技术，对于计算机来说，获取信息的最直观的方式就是图像的观看，任何其他图像处理技术都需要先显示图像，然后在图像做后续操作，如对图像进行特效显示，包括图像的扫描，图像的移动，分条栅栏，马赛克效果，百叶窗效果等，所以图像显示的原理和基本方法是数字图像处理技术中所必须掌握的[1]。

计算机显示图像并不是直接打开图像并显示在电脑荧幕上，当大家想要打开一幅图像时，计算机首先得调用电脑自带的调色板，一幅位图里面包含了图像颜色信息表，当载入位图，并且准备打开位图的时候，系统会先将位图自身的颜色信息表即调色板载入系统调色板，然后显示硬件调用系统调色板就可以显示位图原来的颜色了。

2.2 图像的几何处理

为了满足视觉的不同需要，人们需要对图像的显示进行不同的处理，以求给人带来最适合的视觉效果，其方法包括坐标变换，图像的放大，缩小，旋转、移动等。

2.3 图像的变换域处理

数字图像处理经常要用到线性系统，在图像处理中使用空间作为参数来描述，通常用二维系统进行表示，输入函数f（x，y）表示原始图像，输出函数g（x，y）表示经处理后的图像，线性系统可以看作是输入函数和输出函数之间的一种映射w，反映了各种线性图像的处理方法，关系公式如下：

当将图像有空间域变换到频域时，一般要用到线性正交变换，线性正交变换算法主要包括傅立叶变换离散小波变换，离散余弦变换等。

2.4 图像的锐化处理

许多图像里面的有用信息比较不显眼，这时需要对图像进行增强显示，抑制其中不重要的信息，突出显示其中重要的信息，让两个部分有鲜明的对比，能让用户有更加直观的视觉信息，可以提高有用信息的接收率。

而图像复原的目的也是为了增强图像的显示效果，它跟图像增强的区别在于：图像增强是采用各种技术来增强图像的视觉效果，不去考虑之前的图像是因为什么原因需要增强。因此，图像增强是以图像符合人们的视觉观为主，不用管增强之后和原图是不是有比较大的区别。图像复原处理跟图像增强处理完全不同，它需要知道图像复原前的算法，并且根据已经退化的图像得到逆算法将图像复原，然后才能对图像进行增强处理。

2.5 JPEG图像的压缩编码

其核心思想就是在满足一定质量的情况下减少图像占用的内存，因为图像中有许多与大家想要信息无关的区域或冗余信息，这些信息不仅占用内存，而且传输过程中需要更多的带宽，所以，对图像进行编码压缩能尽可能节约带宽资源，提高传输速度，给图像显示带来更好的体验。图像压缩编码方法很多，从信息论方面看主要可以分为两大类：冗余度压缩方法和信息度压缩方法。

2.6 图像的灰度变换

图像的灰度变换处理是图像增强处理技术中单个一种非常基础、直接的空间域处理方法，灰度处理是指根据某种目标条件按一定变换关系逐点改变原图中每个像素灰度值的方法，目的是为了改变图像质量，让图像显示效果更加清晰，如摄像头在室内光照不强时会导致图像显示不清晰，灰度过于集中。灰度变换处理方法主要包括线性变换和非线性变换。

图像处理内容包括很多方面，以上所举只是一部分，专业的数字图像处理技术是远远不止这些方面的，随着计算机技术发展越来越快，数字图像处理技术的复杂程度只会越来越深，所以，在数字图像处理技术这一门博大精深的课程中，择一而精也是一个很好学习态度[2]。

3 数字图像处理的应用

数字图像处理技术在各行各业应用都不可或缺，它已经从刚开始的高科技领域逐步渗透到人们的日常生活中，例如天气预报信息收集、医院身体各方面检测、银行自助提款机、全国各地的大小超市商品编码、道路交通监控、重要部门的监控报警系统、可视电话视频传输技术、互联网媒体信息传输等等。

3.1 遥感航天中的应用

天文、太空星体的探测及分析，数字图像处理可以根据拍摄到的星体轮廓等进行智能分析。军事侦察、定位、指挥等，如现在的卫星地图，手机定位系统；地质、地形、地图的普查及绘制，如网上和手机上和司机普遍使用的电子地图和导航仪；地下矿藏的侦察，地质勘查仪等通过超声波检测地质层，然后用数字图像处理的方法把地质层构成显示出来；环境污染的监控，有物理监控和自动化智能监控等；气象、天气预报的合成分析。

3.2 生物医学中的应用

显示图像处理，平常我们所使用的CT照，B超等技术；DNA显示分析；生物进化的图像分析；专家系统如手术规划；内脏大小、形状、活动及异常检出分析；癌细胞的识别。

3.3 工业应用

产品无损检测、焊缝及内部缺陷检测；流水线零件自动检测识别；生产过程的监控；交通管理、机场监控；支票、签名辨伪及识别；机器人视觉系统的应用。

3.4 军事公安领域中的应用

罪犯脸型的合成；指纹自动识别；巡航导弹主动识别；手迹、印章的鉴定识别；遥控飞行器的引导；雷达的目标侦察。

数字图像处理短短几十年得到了飞跃式的发展，技术的精进带来的是我们生活中、科技中。教育中、医学中的各种技术的发展，人们的生活质量在一天天提高，工厂和生产等的工作效率也是突飞猛进，这些都离不开智能化，自动化的数字图像处理技术，在未来的不久，数字技术将给我们带来更为巨大的改变。

参考文献

[1] 杨淑莹.VC++图像处理程序设计[M].2版.北京交通大学出版社，2005.

[2] 李兰友，王学彬.Visual C++图像处理程序设计实例[M].北京：国防工业出版社，2003：156-174.