數字圖像處理技術

所謂數字圖像處理，是指利用計算機對圖像進行分析、加工、和處理，使其滿足視覺、心理或其他要求的技術，主要有去除噪聲、增強、復原、分割、提取特征等處理的方法。20 世紀 50 年代，電子計算機已經發展到一定水平，人們開始利用計算機來處理圖形和圖像信息，這便是早期的圖像處理。早期圖像處理的目的是改善圖像的質量，它以人為對象，以改善人的視覺效果為目的。數字圖像處理作為一門學科大約形成于 20 世紀 60 年代初期。

簡介

圖像處理中，一般輸入的是質量低的圖像，而輸出的是改善質量后的圖像，常用的圖像處理方法有圖像增強、復原、編碼、壓縮等。進行數字圖像處理所需要的設備包括攝像機、數字圖像采集器（包括同步控制器、模數轉換器及幀存儲器）、圖像處理計算機和圖像顯示終端。主要的處理任務，通過圖像處理軟件來完成。為了對圖像進行實時處理，需要非常高的計算速度，通用計算機無法滿足，需要專用的圖像處理系統。這種系統由許多單處理器組成陣列式處理機，并行操作，以提高處理的實時性。

方法

1） 幾何變換
主要指放大、縮小、旋轉等操作，不需要復雜的計算機和軟件，是對圖像的最基本的處理。
2） 顏色處理
主要包括顏色空間的轉化、亮度以及對比度的調節、顏色修正等。目前主流的顏色模式有：RGB模式、CMYK模式、HSB模式、Lab顏色模式、位圖模式、灰度模式、索引顏色模式、雙色調模式和多通道模式。其中RGB模式的應用最為廣泛，電視機和計算機的監視器都是基于RGB顏色模式來創建其顏色的，一共可以產生1677萬余種顏色，通過計算機對RGB參數的調整便可以實現基本的顏色處理。
3） 圖像融合
主要指將多源信道所采集到的關于同一目標的圖像數據經過圖像處理和計算機技術等，最大限度的提取各自信道中的有利信息，最后綜合成高質量的圖像，以提高圖像信息的利用率、改善計算機解譯精度和可靠性、提升原始圖像的空間分辨率和光譜分辨率，利于監測。
4） 降噪
主要指各種針對二維圖像的去噪濾波器或者信號處理技術。計算機通過對圖像整體的分析。在已有的灰度圖像和全彩色圖像的領域空間處理技術上，我們可以研究RGB圖像的顏色分量圖像分析噪聲源，通過分析HSI圖像的各個分量，得到圖片的有關信息，并將這些信息交由已經給定的程序處理，得到更加完整，信息更大的圖像。通過這項技術，在對圖像進行二次加工后，可以使得原本不清晰的圖像在處理后更加清晰，理解更多的信息。在圖像的傳輸儲存中，難免會遇到數據的丟失，因此使用這項技術，可以盡可能的使圖像的信息完美的保存下來。對于那些需要數據實時傳輸的地方，運用這項技術可以做到對畫面幾乎無損耗的傳輸，方便人們對于畫面的理解，
5） 圖像增強
主要指增強圖像中的有用信息，它可以是一個失真的過程，其目的是要改善圖像的視覺效果，針對給定圖像的應用場合。圖像處理中基于空域的算法處理時直接對圖像灰度級做運算，基于頻域的算法是在圖像的某種變換域內對圖像的變換系數值進行某種修正，是一種間接增強的算法。

應用

1） 人臉識別
一般來說，人臉識別系統包括圖像攝取、人臉定位、圖像預處理、以及人臉識別（身份確認或者身份查找）。系統輸入一般是一張或者一系列含有未確定身份的人臉圖像，以及人臉數據庫中的若干已知身份的人臉圖象或者相應的編碼，而其輸出則是一系列相似度得分，表明待識別的人臉的身份。
2） 印刷
印刷是指將影像或文字原稿迅速大量復制的一種技術，目前還包括了立體印刷，三維打印等新興技術。目前，印刷進入了電子控制和自動化的時期，電子排版、電子分色、電子雕版廣泛應用，在印刷質量和效率上都得到了巨大提高。
3） 衛星圖像處理
主要指用計算機對遙感圖像進行分析，以達到所需結果的技術。根據衛星傳送回地球的圖像對地球的變化進行信息的儲存和整理，能夠體現出地球的實時變化，也就是可以保證數字地圖的精確性和及時性。應用最為廣泛的衛星處理方式就是利用 GIS系統建立起了地圖信息總數據庫。而繪制出來的數字地圖被廣泛應用于社會中各種行業。
4） 其他
日常生活中，數字圖像處理技術的應用還體現在汽車障礙識別、顯微圖像處理、特征識別、攝影攝像、醫學圖像處理等領域。

總結

隨著計算機技術的發展，數字圖像處理技術已經深入到我們生活中的方方面面。在上述二維圖像處理之外，還存在多維圖像處理，如醫學中對病人心臟的診斷便包含了四維圖像的分析技術，他們本身也有更多的新概念，如連通性、旋轉不變性等。數字圖像處理技術的發展還在繼續進行中。

By:熊偉汐 2018/11/24

總結

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