数字图像处理技术及应用研究

吕博云

（沈阳市第二十中学，辽宁 沈阳 110000）

数字图像处理技术及应用研究

吕博云

（沈阳市第二十中学，辽宁 沈阳 110000）

用计算机或者其他数字技术对图像进行处理的方法称为“数字图像处理”。将着重分析数字图像处理相对于传统图像处理的优势，并对数字图像处理的主要技术和应用进行研究。

数字图像；图像压缩；图像复原；图像分割

数字图像处理，即使用计算机或者其他数字技术处理图像，通过计算机可以复原、增强、分割图片中的内容，提取图片中的特征及消除噪声。近几年，数字化发展迅速，被广泛应用于多个领域，数字图像如何采集、识别，数字图像处理相对于传统图像处理的优势，数字图像在生活中的作用等都是本文即将研究和探讨的内容。

1 数字图像的优点

1.1 图像的质量输出输入一致

传统的模拟图像处理操作可能会降低图像的质量，而数字图像处理图片就不存在这个问题，数字图像处理能够确保图像的质量输出输入的一致性。

1.2 图像处理精确度提高

相较于传统的图像处理，数字图像处理精确度得到了质的提高。近几年，图像数字化技术得到了迅猛的发展，质量高的设备可以实现模拟图像的二维数组转化。目前研发使用的扫描仪量化水平很高，它可以将图片的像素灰阶，即亮度的明暗程度处理成16，32，64级层次，使传送的图片更清晰。传统图像处理由于图像的数组太多，像素位数等难以处理，降低了精准度。而数字图像处理则不会那样，因为计算机不受数组、像素位数的限制。模拟图像处理不仅精准度较低，还需要投入大量的时间和财力，数字图像处理成功解决了模拟图像处理不能解决的问题。

1.3 适用范围广

数字图像可以处理多种类型的图像，适用范围广。图像可以是可见光图像，也可是Χ射线图像、超声波图像、红外图像等不可见光的图像。数字图像不仅可以处理较多类型的图像，还可以处理不同尺寸的图像，无论是微小的电子显微镜图像，还是庞大的航空照片，它都可以轻松解决。只要这些图片能实现模拟图像的二维数组转化，计算机就能克服数组、像素位数的限制。

图像经过数字化处理转变为灰阶图像，就可以用二维数组表示。灰度图像是一种具有从黑到白256级灰度色阶或等级的单色图像。彩色图像由红色、绿色、蓝色3个通道组成，而这3个通道的缩览图又都是以灰度显示的，因此灰度图像可以组合彩色图像。

1.4 灵活性较高

数字图像还可以解决传统模拟图像不能解决的非线性图像处理问题，具有较高的灵活性。只要运用合适的公式，找到逻辑关系，计算机就可以分析光学不能分析的非线性结构。图像处理技术的主要内容包括图像压缩、增强复原、匹配描述识别3个部分，需要进行大量的步骤处理。

2 数字图像处理技术

2.1 图像压缩

处理大量原图像需要大量时间，图像占据的空间也很大。图像压缩可以削减图像占用的数据量，减少图像中的多余信息，利用人们视觉心理特性编码，缩短操作时间，提高处理的效率。数字图像编码压缩总体来说可以分为有损编码、无损编码或者分为变换编码、统计编码，应用于多媒体技术、计算机、电视技术、网络通信等领域。

2.2 图像复原

利用退化过程的先验知识，可以恢复已退化图像的本来面目。图像复原不仅仅是修复受损图像，还可以提高图像的质量。图像复原技术可以解决成像过程中存在的“退化”现象，即成像系统受到各种因素的影响，导致图像的质量不能够达到理想要求。图像的复原和图像的增强相似，都是为了提高图像的整体质量。

2.3 图像分割

图像从处理到分析最重要的过程就是图像分割。图像分割可以把图像分割成多个特殊的、具有特点属性的区域，从中提取需要的部分分析研究。人们研究图像分割技术由来已久，借助各种理论至今已提出了上千种类型的分割算法，但是目前还未提出通用的公式算法。

3 数字图像处理技术的应用

3.1 在航空技术领域的应用

数字图像可以处理多种类型的图像，适用范围广，可以处理数据量庞大的航空图像。处理过程如下：卫星、航天器等拍摄的照片，先在太空中转为数字信号储存在磁带中，由航天器从拍摄地点运输到地球，交于相关技术人员处理。提取、传递、分析等图像处理过程技术要求很高，因为影响成像系统的因素很多，图像受损的概率高。数字图像处理技术对航空技术领域的影响很大，人们通过图像分析展开一系列的勘探、建设、规划等活动。数字图像处理技术是一个跨学科的领域，尽管其发展历史不长，但却受到了各领域研究人员的关注。

3.2 在通信工程领域的应用

通信工程又称作“电信工程”，是电子工程的一个重要分支，目前该领域发展迅速并且拥有很大的潜力，尤其是数字通信、光纤通信、网络通信等，让人们的信息传递和信息获取达到了前所未有的便捷、快速。通信工程主要以研究信号的产生、信息的传输、交换和处理为主，图像通信是信息传递的重要步骤，其技术难度很大，因为图像占用的数据量巨大，传输的速率要求也很高。目前，数字图像处理采取变换编码、熵编码等技术处理通信图像，效果显著，但是仍存在较大的不足。

3.3 在军事维稳领域的应用

数字图像处理技术可以帮助公安系统分析大量的指纹、人像、监控等数据，减少人力、时间的投入，提高公安办案的效率。另外，数字图像处理还被运用于导弹、枪械等军事武器的制作中。

3.4 在文化艺术方面的应用

数字图像处理技术能够有效促进文化艺术的发展，涉及文化艺术的多个方面。数字图像先进的计算机科学技术可以有效改进电视剧、电影、电子游戏的画面感，有助于文艺品、服装、发型等的创新设计，还可以修复文物照片，分析运动员的训练数据等。

4 结束语

综上所述，数字图像处理技术的应用相当广泛，不管是在航天、通信领域，还是在农业、工业、军事领域，均有涉及。近年来，数字图像处理技术发展迅猛，解决了不少传统方法未能解决的难题，但仍存在较多不足，理论指导、研究体系还不够完善，因此研究人员不能懈怠，不能止步于现有的研究，而要积极钻研，总结经验和错误，寻求更好的发展。

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TP391.41

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.146

2095－6835（2018）02－0146－02

刘晓芳〕