浅析数字图像处理应用技术

唐女智 周剑 吴杨林

摘要：数字图像是我们生活中接触最多的图像，它伴随人们的生活、学习、工作，并在军事、医学、和工业方面发挥着极大的作用，尤其在生活方面作为学生的我们会在外出旅游、生活、工作中拆下许多数字相片。现在已进入信息化时代，图像作为信息的重要载体在信息传输方面有着声音、文字等信息载体不可替代的作用，并且近年来图像处理领域，数字图像处理技术取得了飞速发展。本文首先概述了数字图像处理技术，接着阐述其发展史和出现的新热点，最后是数字图像处理时常用的方法以及对全文的一个总结。

关键词：数字图像处理技术;发展史;常用方法

一、概述

数字图像处理是指应用计算机来合成、变换已有的数字图像，从而产生一种新的效果，并把加工处理后的图像重新输出，这个过程称为数字图像处理，也称之为计算机图像处理。数字图像处理技术源于20世纪20年代，当时通过海底电缆从英国伦敦到美国纽约传输了一幅照片，采用了数字压缩技術。首先数字图像处理技术可以帮助人们更客观、准确地认识世界，人的视觉系统可以帮助人类从外界获取3/4以上的信息，而图像、图形又是所有视觉信息的载体，尽管人眼的鉴别力很高，可以识别上千种颜色，但很多情况下，图像对于人眼来说是模糊的甚至是不可见的，通过图象增强技术，可以使模糊甚至不可见的图像变得清晰明亮。

二、数字图像处理技术的发展史

数字图像处理技术起源于20世纪20年代，但真正发展是在80年代以后，随着计算机技术和人工智能和思维科学研究的迅速发展，图像处理正向着高速、高分辨率、立体化、对媒体化、智能化和标准化的方向发展。在图像通信、办公自动化系统、地理信息系统、医疗系统、卫星照片传输及分析和工业自动化领域具有非常广泛的应用，并且出现了众多图像处理理论和算法。进入21世纪，随着计算机技术的迅猛发展和相关理论的不断完善，数字图像处理技术在许多应用领域受到了广泛重视并取得了重大的开拓性成就，如航空航天、生物医学工程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导等。

三、图像处理技术的新热点

图像处理技术一般包括图像压缩，增强和复原，匹配、描述和识别3个部分。图像处理技术领域出现了一些新热点，其形式也是各种各样。具体如下。

1、图像安全：图像数字水印、图像信息屏蔽。

2、图像自动识别：人体生物特征提取与验证。

3、图像理解：图像匹配与融合。

4、图像数据库：基于内容图像和视频检索。

5、“传统的”图像分割和图像压缩编码等领域仍有研究的价值。

6、在硬件技术方面，要在进一步提高精度的同时着重解决处理速度的问题。

7、智能图像处理领域的标准化研究。

8、图像处理领域的标准化研究。

四、常用方法

（一）图像变换

由于图像阵列很大，直接在空间域中进行处理，涉及计算量很大。因此，往往采用各种图像变换的方法，如傅立叶变换、沃尔什变换、离散余弦变换等间接处理技术，将空间域的处理转换为变换域处理，不仅可减少计算量，而且可获得更有效的处理（如傅立叶变换可在频域中进行数字滤波处理）。目前新兴研究的小波变换在时域和频域中都具有良好的局部化特性，它在图像处理中也有着广泛而有效的应用。

（二）图像编码压缩

图像编码压缩技术可减少描述图像的数据量（即比特数），以便节省图像传输、处理时间和减少所占用的存储器容量。压缩可以在不失真的前提下获得，也可以在允许的失真条件下进行。编码是压缩技术中最重要的方法，它在图像处理技术中是发展最早且比较成熟的技术。

（三）图像增强和复原

图像增强和复原的目的是为了提高图像的质量，如去除噪声，提高图像的清晰度等。图像增强不考虑图像降质的原因，突出图像中所感兴趣的部分。如强化图像高频分量，可使图像中物体轮廓清晰，细节明显;如强化低频分量可减少图像中噪声影响。图像复原要求对图像降质的原因有一定的了解，一般讲应根据降质过程建立“降质模型”，再采用某种滤波方法，恢复或重建原来的图像。

（四）图像分割

图像分割是数字图像处理中的关键技术之一。图像分割是将图像中有意义的特征部分提取出来，其有意义的特征有图像中的边缘、区域等，这是进一步进行图像识别、分析和理解的基础。虽然目前已研究出不少边缘提取、区域分割的方法，但还没有一种普遍适用于各种图像的有效方法。因此，对图像分割的研究还在不断深入之中，是目前图像处理中研究的热点之一。

（五）图像描述

图像描述是图像识别和理解的必要前提。作为最简单的二值图像可采用其几何特性描述物体的特性，一般图像的描述方法采用二维形状描述，它有边界描述和区域描述两类方法。对于特殊的纹理图像可采用二维纹理特征描述。随着图像处理研究的深入发展，已经开始进行三维物体描述的研究，提出了体积描述、表面描述、广义圆柱体描述等方法。

（六）图像分类

图像分类（识别）属于模式识别的范畴，其主要内容是图像经过某些预处理（增强、复原、压缩）后，进行图像分割和特征提取，从而进行判决分类。图像分类常采用经典的模式识别方法，有统计模式分类和句法模式分类，近年来新发展起来的模糊模式识别和人工神经网络模式分类在图像识别中也越来越受到重视。

5、总结

在现如今计算机技术飞速发展的状况下， 网络化、 信息化、 科技化不断的普及， 数字图像处理技术在全球各个尖端领域都起到了关键作用， 未来的前景也是不可限量的。 数字图像处理技术在生物医学、公安安全、通信工程、工业工程领域中都发挥着重要作用。如今，数字图像处理技术在人们的日常生活与工作中得到了充分的应用，给人们带来便利的同时已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。

参考文献：

[1]李娜.数字图像处理中的图像分割技术及其应用[J].信息与电脑（理论版），2020，32（12）：38-39.

[2]倪澎涛.研究数字图像处理技术的现状及其发展方向[J].信息通信，2017（08）：110-111

作者简介：

唐女智（1999-） 女，侗，湖南省怀化市，本科，学生;

周剑（1999-）男，汉，湖南省邵阳市，本科，学生;

吴杨林 （1998-）男，苗族，湖南省吉首市，本科，学生。