数字图像处理技术及应用

第９期　２０１５年５月　无线互联科技　Ｗｉｒｅ１ｅｓ　ｓ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＮＯ．９　Ｍａｙ，２０１５　数字图像处理技术及应用　黄敏，罗万波，万幸，李兴华　（乐山职业技术学院，四川　乐山　６１４０００）　摘要：数字图像处理技术是通过模数转换将模拟信号转变成数字信号，并对数字信号进行处理。文章主要介绍了数字图像　处理的过程、发展历程及应用、研究内容，最后总结了数字图像处理技术面临的难题及发展方向。　关键词：数字图像处理；发展历程；应用；研究内容　１　引言　数字图像处理的应用如下。　图像是外界事物通过视觉系统在头脑中的成像。按照连　２．１航天和航空方面　续性，图像可以分为模拟图像和数字图像。例如传统的胶片成　科学家们利用数字图像处理技术完成对宇宙中星球的　像属于模拟图像，它的光照强度随时间呈现连续的特性。然　而，数字图像是由数组或矩阵表示，其光照位置和强度都是　离散的，如数码相机成像。数字图像处理主要指的是模拟信　号一数字信号的转换，并使用计算机完成信号的一　列处理。　数字图像处理的过程如图１所示。　探索，例如，１９９０年发射的“哈勃”号太空望远镜拍摄超远距　离的物体，借助于图像处理技术进行修复。此外，数字图像　处理应用于资源勘察、农业规划、城市规划，例如森林火灾　遥感监测。　数字图像处理在生物医学工程方面的应用十分广泛，　如医学图像分割、配准、三维重建。医学图像分割能够从背　景提取出感兴趣区域；医学图像配准实现将同一患者几幅图　像分析，从而得到该患者的多方面的综合信息；医学图像的　三维重建还原组织、器官的形态结构，对外科手术制定、病　灶定位、组织容积测量有重要的ｌ临床意义。　２．３工业工程方面　图１数字图像处理的过程　图像处理主要目的如下：提高图像的视感质量，如对图　像进行去噪、直方图均衡化处理；对图像的特征参数进行提　取，例如图像的边缘、图像的灰度信息；将图像进行压缩编　码，减少图像所占的内存，以降低对传输网络带宽、存储容量　的需求。　２　数字图像处理的发展现状和主要应用　数字图像处理开始于２０世纪２０年代，而真正进入到实践　应用以１９６４年美国喷气推进实验室对月球表面绘制为标志。　他们通过航天探测器发回的几千张月球照片，经过去除噪声、　灰度变化等一系列操作成功地绘制出月球表面地图。接下　来，根据近十万张照片的数字图像处理，获得了月球的地形　图、彩色图及全景镶嵌图，为人类登上月球提供宝贵的资料　１９７２年，目前在医疗领域广泛使用的ＣＴ电子计算机断层扫　描技术出现。最早的ＣＴ是针对人的头颅，１９７５年，全身结构的　ｃＴ装置研发成功，其中数字图像处理起着至关重要的作用。　７０年代中期，数字图像处理随着人工智能、计算机视觉　的发展进入新的发展阶段。７０年代末，视觉计算理论被提　出，并作为今后几十年的指导思想　。８０年代末，小波变换理　论应用到数字图像处理领域。数字图像处理在传统领域诸如　航天航空、工业领域等有着广泛应用。近年来，在新型领域　人脸识别、流媒体技术、视频检索领域开始崭露头角。　。”　０　数字图像处理技术极大地改变ｒ传统：［业，提高了工作　＿的效率、安全性等。例如印刷电路板零件及焊点检测、流体力　学图片的阻力和升力分析，邮政信件的自动分拣、机器代替　人进行操作等。　２．４军事方面　在军事方面图像处理和识别主要用于导弹的定位，军事　目标的跟踪，飞机、坦克和军舰的虚拟仿真等；在系统中　主要用于刑事侦缉，￣ＤＤＮＡ鉴定、指纹采集，交通监控系统中　车辆定位和车牌识别、电子不停车收费系统。　２．５电子商务方面　目前，电子商务是一个新兴领域，大家对网上购物、网银　支付、电子钱包都不陌生，数字图像处理在其中主要起身份　验证、产品防伪的作用。例如身份识别是依靠人体的身体特　征（指纹、虹膜￣ＤＤＮＡ）以及签名的动作、行走的步态、击打　键盘的力度等个人的行为特征。　３　数字图像处理的研究内容　３．１图像的数字化　图像的数字化主要作用是完成模／数转换，即模拟一数　字信号的转变，包含两个步骤：数据点的采样、量化。采样本　质上指将时间上、幅值上连续的模拟信号，转换成时间上离　散、幅值上仍连续的离散模拟信号。采样的结果一般用图像　分辨率来表示。量化是指将图像的幅值变为时问上离散，即　用多少位来描述像素，一般采用二进制数，如果采用８位存储　（下转第１４６页）　基金项目：乐山职业技术学院院级课题，项目编号：ＫＹ２０１４０３１。　作者简介：黄敏（１９８７一），女，四川乐山人，硕士研究生，助教，研究方向：通信、交通运输、电子信息技术　１４４——　第９期　２０１５年５月　Ｎｏ．９　无线互联科技・技术应用　Ｍａｙ，２０１５　那么必须建立统一的标准和统一的教育云系统，并针对这些　５结语　系统进行专业的管理和部署。“教育云”是一个专业系统，主　综上所述，由于云计算的特点和优势，给我们的生活带　要是利用云计算技术将教育信息化资源以及系统进行整合，　来了很大的方便，同时也推动了信息技术的进步。另外一方　并统一进行管理和规划，最后通过互联网为广大的师生和社　面，对于互联网技术的发展来说，云计算技术的产生和发展　会人员提供优质的服务。教育云平台由“软件服务、平台服务　尽管存在一些问题，但是这些问题仍然阻挡不了它给网络信　以及基础服务”等几个方面组成，软件服务是教育云的上层　息技术发展带来的机遇，因此，随着互联网以及信息技术的　服务也是教育云最关键的部分。　进一步发展，云计算的前景一片光明。　【参考文献】　［１】王佳隽，吕智慧，吴杰，等云计算技术发展分析及其应用４ｇ＇￣－［Ｊ］．计算机工程与设计，２０１０（２０）：４４０４－４４０９　［２］何明，郑翔，赖海光，等云计算技术发展及应用探讨［Ｊ］．电信科学，２０１０（５）：４２－４６．　［３】滕萍．云计算技术发展分析及其应用研究［Ｊ】．信息网络安全，２０１２（１１）：８９－９１．　［４］杨燕．云计算技术发展现状及应用探讨［Ｊ］．硅谷，２０１５（１）：１５４．　［５］莫年发．云计算技术发展及应用探讨［Ｊ］．技术与市场，２０１５（２）：５６—５７．　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｌｏｕｄ　Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＷＵ　Ｂｉｎｇｑｉ　（Ｄａｔｏｎｇ　Ｃｏａｌ　Ｃａｒｅｅｒ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｄａｔｏｎｇ　０３７００３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，”ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ”，”ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ”ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｎｅｗ　ｎｏｕｎｓ　ａｐｐｅａｒ　ｉｎ　ｐｅｏｐｌｅ’Ｓ　ｌｉｆｅ．Ａｓ　ａ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ　ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｈａｓ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｂａｎｎｅｄ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｆｒｏｍ　ｂｅｉｎｇ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｂｕｓｉｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｗｉｄｅｌｙ　ａｐｐｒｏｖｅｄ　ｂｙ　ｕｓｅｒｓ．．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔ，ｂａｓｉｃ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｃｏｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆｔｈｅ　ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｃｌｏｕｄ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ；Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　（上接第１４４页）　一个点，那么图像能够显示的颜色为２８＝２５６种　。　３．２图像变换　根据退化模型来还原图像，例如均值滤波、中值滤波、维纳　滤波等。　３．５图像的分割　图像变换是将原始图像变换映射到另一个空间上，似使　得图像的某些特征得以突出。常见的图像变换方法有傅里叶　变换、沃尔什变等。　３．３图像的压缩编码　图像压缩编码的基本原理：根据像素的相关性，去除掉　图像的冗余信息，以减少图像占用的存储空间　。数字图像　压缩分为无失真压缩编码和有限失真压缩编码。图像压缩技　术标准的有：ＪＰＥＧ压缩、ＭＰＥＧ标准、Ｈ．２６Ｘ标准。　３．４图像的增强与复原　图像增强的指采用一系列技术改善图像的视觉效果，　可以分为两大类：频率域法和空间域法，常用的方法有图　像的平滑和锐化、伪彩色处理。图像复原即参考先验信息，　图像分割的定义：将数字图像划分为互不相交区域的　过程，将感兴趣区域从背景中提取出来。图像分割方法主要　有：基于区域、基于边缘以及与特定理论相结合的算法　。　４结语　总之，数字图像处理技术有着广泛而深刻地应用，极大　地改变了我们的生活。随着计算机网络、多媒体技术、集成　电路等发展，数字图像处理的发展趋势：更快的传输速度、　更高的图像分辨率、更加智能。同时，数字图像处理的发展　也面临着很多问题，如提高图像的精度和图像处理的速度、　硬件系统的加速、统一标准的制定等。未来，我们应该进一　步深入探究数字图像处理技术，着力解决这些问题。　【参考文献】　［１］陈书海，傅录祥．实用数字图像处理［Ｍ】．北京：科学出版社，２００５．　［２】）张玮雄，刘建霞．数字图像处理技术的发展现状及趋势［Ｊ】．科学之友，２０１２（３）：１５３．　［３】刘中合，王瑞雪，王锋德，等数字图像处理技术现状与展望［Ｊ］．计算机时代，２００５（９）：６－８．　【４李庆义．４］计算机图像处理技术综述［Ｊ］．科技情报开发与经济，２００７，１７（１１）：２２６—２２８．　［５］潘月秋，卞喜玉，戴振守图像数据压缩技术的原理及方法［Ｊ］．２００４，２０（４）：６８—７１．　［６６］　Ｄｚｕｎｇ　Ｌ　Ｐ，Ｘｕ　Ｃ　Ｙ，Ｊｅｒｒｙ　Ｌ　Ｐ．Ａ　Ｓｕｒｖｅｙ　ｏｆ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｉｍａｇｅ　Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ａｎｎｕａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　ｏｆ　Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０００，２：３１５．　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ＨＵＡＮＧ　Ｍｉｎ，ＬＵＯ　Ｗａｎｂｏ，ＷＡＮ　Ｘｉｎｇ，ＬＩ　Ｘｉｎｇｈｕａ　（Ｌｅｓｈａｎ　Ｖｏｃ￣ｉｏｎａｌ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｌｅｓｈａｎ　６１４０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｇ￣ａｌ　ｉｍａｇｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ　ｉｎｔｏ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｂｙ　ａｎａｌｏｇ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ａｎｄ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｈｉｓｔｏｒｙ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｍａｇｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｃｏｎｔｅｎｔ．Ａｔ　ｌａｓｔ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｍａｇｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄＳ：Ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｍａｇｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｃｏｕｒｓｅ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｃｏｎｔｅｎｔ　】４６—