基本介紹
- 中文名：圖像處理技術
- 外文名：image processing
基本概念,研究內容,處理方法,分類,模擬圖像處理,數字圖像處理,套用領域,
基本概念
幾何圖形(Graphics)由點、線、面、顏色等組成，由繪圖程式產生，是一系列繪圖指令的集合，一般用各種繪圖軟體製作。
點陣圖像(Image)由各像素點和顏色組合而成，使用攝像機、掃瞄器、數位相機等設備獲得，也可以使用繪圖軟體生成。圖像表示的畫面細膩，層次和色彩豐富。圖像的各像素點逐點存儲在計算機中，占用的存儲空間大。
研究內容
(1)圖像增強。圖像增強的目的是改善圖像的視覺效果，它是各種技術的匯集，還沒有形成一套通用的理論。常用的圖像增強技術有對比度處理、直方圖修正、噪音處理、邊緣增強、變換處理和偽彩色等。在多媒體套用中，對各類圖像主要進行圖像增強處理，各類圖像處理軟體一般都支持圖像增強技術。
(2)圖像恢復。圖像恢復的目的是力求圖像保持本來面目，用來糾正圖像在形成、傳輸、存儲、記錄和顯示過程中產生的變質和失真。圖像恢復必須首先建立圖像變質模型，然後按照其褪化的逆過程恢復圖像。
(3)圖像識別。圖像識別也稱模式識別，就是對圖像進行特徵抽取，然後根據圖形的幾何及紋理特徵對圖像進行分類，並對整個圖像作結構上的分析。通常在識別之前，要對圖像進行預處理，包括濾除噪聲和干擾、提高對比度、增強邊緣、幾何校正等。圖像識別的套用範圍極其廣泛，如工業自動控制系統、指紋識別系統以及醫學上的癌細胞識別等。
(4)圖像編碼。圖像編碼的目的是為了解決數字圖像占用空間大，特別是在做數字傳輸時占用頻帶太寬的問題。圖像編碼的核心技術是圖像壓縮。對那些實在無法承受的負荷，只好利用數據壓縮使圖像數據達到有關設備能夠承受的水平。評價圖像壓縮技術要考慮三個方面的因素：壓縮比、算法的複雜程度和重現精度。
(5)圖像分割：圖像分割是數字圖像處理中的關鍵技術之一。圖像分割是將圖像中有意義的特徵部分提取出來，其有意義的特徵有圖像中的邊緣、區域等，這是進一步進行圖像識別、分析和理解的基礎。
(6)圖像描述：圖像描述是圖像識別和理解的必要前提。作為最簡單的二值圖像可採用其幾何特性描述物體的特性，一般圖像的描述方法採用二維形狀描述，它有邊界描述和區域描述兩類方法。對於特殊的紋理圖像可採用二維紋理特徵描述。隨著圖像處理研究的深入發展，已開始進行三維物體描述的研究，提出了體積描述、表面描述、廣義圓柱體描述等方法。
處理方法
圖像的處理技術包括點處理、組處理、幾何處理和幀處理四種方法。
處理圖像最基本的方法是點處理方法，由於該方法處理的對象是像素，故此得名。點處理方法簡單而有效，主要用於圖像的亮度調整、圖像對比度的調整，以及圖像亮度的反置處理等。
圖像的組處理方法處理的範圍比點處理大，處理的對象是一組像素，因此又叫“區處理或塊處理”。組處理方法在圖像上的套用主要表現在：檢測圖像邊緣並增強邊緣、圖像柔化和銳化、增加和減少圖像隨機噪聲等。
圖像的幾何處理方法是指經過運算，改變圖像的像素位置和排列順序，從而實現圖像的放大與縮小、圖像旋轉、圖像鏡像、以及圖像平移等效果的處理過程。
圖像的幀處理方法是指將一幅以上的圖像以某種特定的形式合成在一起，形成新的圖像。其中，特定的形式是指：經過“邏輯與”運算進行圖像的合成、按照“邏輯或”運算關係合成、以“異或”邏輯運算關係進行合成、圖像按照相加或者相減以及有條件的複合算法進行合成、圖像覆蓋或取平均值進行合成。圖像處理軟體通常具有圖像的幀處理功能，並且以多種特定的形式合成圖像。
分類
圖像處理技術一般也分為兩大類：模擬圖像處理和數字圖像處理。
模擬圖像處理
模擬圖像處理(Analog Image Processing)包括光學處理(利用透鏡)和電子處理，如照相、遙感圖像處理、電視信號處理等。模擬圖像處理的特點是速度快，一般為實時處理，理論上講可達到光速，並可同時並行處理。電視圖像是模擬信號處理的典型例子，它處理的是25幀/秒的活動圖像。模擬圖像處理的缺點是精度較差，靈活性差，很難有判斷能力和非線性處理能力。
數字圖像處理
數字圖像處理(Digital Image Processing)一般都用計算機處理或實時的硬體處理，因此也稱之為計算機圖像處理(Computer Image Processing)。其優點是處理精度高，處理內容豐富，可進行複雜的非線性處理，有靈活的變通能力，一般來說只要改變軟體就可以改變處理內容。其缺點是處理速度還是一個問題，特別是進行複雜的處理更是如此。一般情況下處理靜止畫面居多，如果實時處理一般精度的數字圖像需要具有100MIPS的處理能力；其次是解析度及精度尚有一定限制，如一般精度圖像是512×512×8bit，解析度高的可達2048×2048×12bit，如果精度及解析度再高，所需處理時間將顯著地增加。
