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  • 计算机图像处理
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    2021-06-29 10:17:20

    摘 要:随着我国科学技术的飞速发展,计算机已经在多个行业和领域实现应用和普及,对促进我国社会以及经济发展起到关键的推动作用。计算机图像处理技术与我国社会发展具有直接关系,因此,一定要注重此方面的研究和探讨,把握时代的脉搏,找准未来的发展方向。该文主要针对计算机图像处理技术的发展趋势与展望进行分析和探讨,希望为相关行业提供参考和借鉴。

    关键词:计算机图像处理技术 发展趋势 未来展望 探讨

    谏缁峄疃?人类主要通过身体的各个器官来感知世界、接受信息,其中70%的外界信息是利用视觉获取的,人类将通过眼睛看到的信息图像反馈给大脑,经过大脑处理后作出相关反应。当前随着科学技术以及人类社会的进步,时代已经全面实现信息化,如何有效快速地获取信息,对人们的决策和思维产生直接影响。图像是人类获取信息的关键途径,因此,对图像进行快速而准确的处理,将决定技术的价值,而通过计算机对图像进行有效处理,可以让人们准确快速地获取信息。

    1 计算机图像处理技术

    1.1 图像分析与处理技术

    随着人类社会科学技术的进步,计算机技术已经经过多次创新和改革,计算速度更快,在技术进步的同时,设备成本也在不断降低。图像分析和处理技术已经在我国多个领域得到应用,并且发挥了关键作用,其可以提高分析和测量的精准度,进而强化工作质量。而随着图像分析和处理技术的更加成熟,其将成为推动社会发展的重要技术领域。

    1.2 数字处理技术

    数字处理技术在我国起步较晚,技术水平与西方发达国家有一定的差距,在我国30年的发展历史中,各个领域对其需求量不断增加,其应用范围也在持续扩大。在社会实际以及理论中得到大量应用,并且取得了较高的成就,数字处理技术可以强化照片质量,通过多种技术手段对图像质量进行改进。因此,我国一定要加强对数字处理技术的研究,并且针对薄弱之处进行完善和补充。

    2 计算机图像处理技术的主要优势

    2.1 再现性好

    图像处理技术具有鲜明的特点,在对图像进行处理时,可以对原有图像进行最大程度的保留。保证图像在经过处理后,质量不受到任何影响。

    2.2 精度高

    图像处理技术可以使图像实现数字化,但是由于设备的不同,其功能具有一定的差异,因此不能实现最佳效果。当前,市场常见的扫描仪具有更好的精度功能,可以帮助计算机实现图像处理的目的。以往的图像处理方式为了提高精度,需要经过一系列复杂的处理,并且对设备进行重新改善,从经济方面分析,计算机图像处理技术具有更大的优势。

    2.3 m用面宽

    当前,数字图像有很多种来源渠道,因此,在对图像进行处理的过程中,可以对其进行任意处理。图像能够小到显微镜图像,大到用户所需要的尺寸。因此,计算机图像处理技术具有更加广泛的适用面。

    3 计算机图像处理技术的发展趋势

    图像是人类感知外界以及获取信息的关键渠道,因此,图像处理技术对人们的生活和生产具有直接影响。随着计算机技术的迅猛发展,图像处理的发展趋势十分乐观,并且将在社会多个重要领域中得到广泛应用。

    3.1 航空航天

    图像处理技术对航空航天领域的发展起到重要的推动作用。当前,在我国航空事业中,运用计算机对图像进行准确的处理已经成为一项重要的技术。在对火星以及月球传回来的图像进行处理的同时,还能够从卫星遥感以及飞机遥感中获取火星以及月球的图像,进行有效以及准确的处理。最初的处理工作主要在空中进行,储存在设备中,当卫星返回地面后,将图片输入计算机中开展进一步的处理和分析工作。在分析以及研究数据时,图像处理技术起到了关键作用。同时,图像处理技术还可以用于农业规划、天气预报以及灾害监测等领域中。

    3.2 医用医疗

    图像处理技术可以用于CT技术,同时在医学研究方面也起到关键作用,通过图像处理技术可以开展疾病治疗以及诊断工作。同时图像处理技术还可以应用于医疗的其他方面,例如医学诊断、心电图分析、超声波处理以及X图像增晰。

    3.3 武器军事

    当前,随着计算机技术的蓬勃发展,军事设备也逐渐实现了科技化和自动化。图像处理技术对军事图像的分析和处理起到关键作用。例如导弹制造以及侦察图片分析,或者在军事模拟训练以及指挥系统中,都会应用到相关技术。同时,在公安系统中也可以应用到图像处理技术,处理视频、图像识别等也需要借助图像处理技术。

    3.4 文化文艺

    科技进步在很大程度上推动了社会发展,丰富了人们的生产生活,特别在文化生活中,图像处理技术可以对传统的艺术形式进行改进。主要体现在电影以及电视节目中,很多画面的编辑需要借助图像处理技术来完成,进而满足人们的精神需要,带给人们刺激的感官享受。

    4 计算机图像处理技术的未来展望

    首先,计算机图像处理技术将向智能化、多媒体化、多维成像、三维成像、高分辨率、高速传输、实时处理以及高清晰度方向发展。其次,该技术的主要研究方向是实现功能集成化芯片,进而为用户提供更加方便快捷的服务。最后,在图像处理方面,将引入一些全新算法和全新理论,例如神经网络、遗传算法、形态学、分形几何以及小波分析等。这些算法和理论将成为图像处理技术与理论的研究重点。

    5 结语

    总而言之,随着人类科技的进步,计算机在各个行业以及各个领域都得到了广泛的运用。同时,图像处理技术的应用领域也在不断扩大,从以往的设计、宣传以及家用等领域,扩展到文化艺术、公安系统、武器军事、生物工程、医学医疗以及航空航天等多个领域。因此,面对时代的发展,我们要充分重视该项技术的应用和研究,进而推动社会的持续发展。

    参考文献

    [1]戴春梅.探究计算机图像处理技术的发展新趋势[J].计算机光盘软件与应用,2014(21):215,217.

    [2]李玉荣.计算机图像处理技术的发展趋势探讨[J].无线互联科技,2015(9):104-105.

    [3]赵元富.计算机图像处理技术的发展及未来展望[J].读与写(教育教学刊),2009(11):189.

    [4]张彩霞.数字图像处理技术的发展现状及发展趋势研究[J].计算机光盘软件与应用,2014(12):216,218.

    [5]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(6):153,159.

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  • 计算机图像处理技术及其应用领域

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    随着经济的不断发展,科学技术的不断进步,计算机时代已经到来,利用计算机对图像进行处理的技术已经逐渐影响到了人们生活和工作的各个方面,给人们带来越来越多的便利。到目前为止,计算机数字图像处理技术已经被广泛应用于各方面。

    1 数字图像处理技术的发展

    数字图像的处理,简单地说就是将已经存在的图像在计算机技术的帮助下转换为相应的数字信号,来进行处理。计算机数字图像处理又被称为计算机图像处理,这种技术在 20 世纪 50 年代已经出现,在计算机技术早期,人们使用数字图像处理技术主要是为了提高图像的质量,主要是根据以人为主要对象的原则从视觉上改善图像的效果,首次获得实际成功应用是在美国的喷气推进实验室。

    从 70 年代开始,计算机技术进入了一个快速研究的阶段,数字图像处理技术达到了前所未有的高层次发展。在很多国家,尤其是很多发达国家,为计算机图像处理研究投入了很大的人力和财力,取得了很重要的研究成果。虽然计算机图像处理技术已经取得了很大的成功,但由于计算机技术本身就是一个难度比较大的研究领域,依然存在不少困难,人们对其认识的范围还比较窄,了解不够全面。因此,计算机图像处理是一个有待创新的领域。

    2 计算机图像处理技术

    由于计算机数字图像处理技术的应用范围和领域不同,可以将计算机数字图像处理技术划分为多个不同的部分。

    2.1 数字化图像处理技术

    通过采样和量化方式将模拟到的图像转化为相应的数字形式,使计算机的处理更加方便。

    2.2 图像增强

    图像增强和复原的主要目的是增强图像中有用的信息,消除干扰和噪声的影响,使图像清晰或转化为更适合分析的形式。

    2.3 图像编码

    在图像满足一定条件的情况下,对图像进行相应的编码处理。使用这种方法可以压缩图像的信息量,避免信息量过大造成传输和存储困难。

    2.4 图像重建

    图像重建的主要算法有代数法、傅立叶反射投影法和使用比较广泛的卷积反投影方法等。

    2.5 计算机模式识别技术

    图像处理的主要目的是识别。目前,识别的方法主要有三大类,分别为统计识别法、句法结构模式识别法和模糊识别法。

    3 计算机图像处理的应用领域

    图像处理的应用领域越来越广泛,主要包括以下几方面。

    3.1 航天航空技术方面的应用

    航天航空技术方面对于计算机图像信息处理技术的应用已经非常成熟。比如,JPL 对拍摄的月球和火星等照片的处理,就是运用了计算机数字图像处理技术来获取相关的重要信息。

    另一方面的运用是在遥感技术方面。例如,在很多国家的侦察机中都有用到,当侦察机拍摄某个指定的地区时,会拍摄很多关于该地区的照片。从前需要很多人力来进行处理,而现在使用计算机数字图像处理技术,不但使人力资源得到节省,还提高了图片处理工作的效率,并且可以从照片中提取很多人工处理无法发现的有用信息。

    3.2 生物医学方面的应用

    在医学方面,计算机数字图像处理在基础和临床上使用的次数最多。例如,在医生对生物医学显微图像的处理方面,对红白细胞和细菌、染色体图像的处理和分析;另一方面,像胸透 X 光线照片的鉴别、超声波图像的分析等,都是医疗辅助诊断的有力工具。

    3.3 通信工程方面的应用

    截止到目前,通信的发展趋势基本是将声音、文字、图像和数据相互结合的信息通信。在通信过程中,对图像信息的处理比较有挑战性,图像的信息量往往比其他几方面更加巨大。

    3.4 军事方面的应用

    图像处理技术在军事方面的应用,主要是对各种侦查拍摄的照片进行处理和分析。

    3.5 交通方面的应用

    计算机数字图像处理技术已经应用于高速公路的不停车自动收费系统。

    4 结 语

    社会经济在不断发展,科技也在不断进步,而计算机数字图像处理技术的发展和科技、经济的发展都存在着十分紧密的联系。相信在不久的未来,计算机数字图像处理技术的应用范围将会渗透到人们生活和工作的各个方面。

    参考文献:

    [1] 仇乐 . 网页设计中计算机图像处理技术应用解析[J]. 煤炭技术 ,2013(03)。

    [2] 邓飞 , 祁亨年 , 赵光武 . 基于计算机图像处理技术评估杉木和马尾松种子活力[J].农业工程学报,2012(z2)。

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  • 计算机图像处理论文

    千次阅读 2021-06-29 05:53:22
    数字图像处理又称为计算机图像处理,它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。下面是学习啦小编给大家推荐的计算机图像处理论文,希望大家喜欢!计算机图像处理论文篇一《浅谈数字图像处理...

    数字图像处理又称为计算机图像处理,它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。下面是学习啦小编给大家推荐的计算机图像处理论文,希望大家喜欢!

    计算机图像处理论文篇一

    《浅谈数字图像处理技术》

    摘要:本文针对目前广泛应用数字图像识别处理技术国内外研究现状进行了分析,阐述了数字图像处理技术的应用前景。

    关键词:数字图像 图像处理 数字技术 应用

    一、数字图像处理综述

    数字图像处理(Digital Image Processing)又称为计算机图像处理,它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。

    数字图像处理最早出现于20世纪50年代,当时的电子计算机已经发展到一定水平,人们开始利用计算机来处理图形和图像信息,数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期,早期的图像处理的目的是改善图像的质量,它以人为对象,以改善人的视觉效果为目的。图像处理中,输入的是质量低的图像,输出的是改善质量后的图像,常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。

    首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室(JPL),他们对航天探测器徘徊者7号在1964年发回的几千张月球照片使用了图像处理技术,如几何校正、灰度变换、去除噪声等方法进行处理,并考虑了太阳位置和月球环境的影响,由计算机成功地绘制出月球表面地图,获得了巨大的成功。随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的图像处理,以致获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图,获得了非凡的成果,为人类登月创举奠定了坚实的基础,也推动了数字图像处理这门学科的诞生。在以后的宇航空间技术,医学技术中数字图像处理技术都发挥了巨大的作用。

    从70年代中期开始,随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展,数字图像处理向更高、更深层次发展,人们已开始研究如何用计算机系统解释图像,实现类似人类视觉系统理解外部世界,这被称为图像理解或计算机视觉。很多国家,特别是发达国家投入更多的人力、物力到这项研究,取得了不少重要的研究成果。其中代表性的成果是70年代末MIT的Marr提出的视觉计算理论,这个理论成为计算机视觉领域其后十多年的主导思想。图像理解虽然在理论方法研究上已取得不小的进展,但它本身是一个比较难的研究领域,存在不少困难,因人类本身对自己的视觉过程还了解甚少,因此计算机视觉是一个有待人们进一步探索的新领域。

    二、国内外研究现状

    目前,国内图像识别的算法研究多是关于数字、文字、人脸、以及医用病理方面的较多,对产品内表图像进行分析识别、分类的还很少。国内已研制出了具有先进水平的高精度内表检测系统和装置,如何对产品零部件的外形,尺寸进行较高精度测量的激光在线检测系统等,但迄今为止,尚无能对生产出的产品内表面进行自动检测和识别的系统。应用CCD、电子、计算机技术检测内表面的实时自动检测技术在国内正处于刚刚起步的阶段,对内表面图像进行分析识别、分类的软件系统还没有十分完善,现在的识别算法对图像中的疵病部分定位不是很准确,对疵病的范围、大小、方位不能做定量分析,只能作定性分析,精度低,采用的传统的最小距离等分类器在图像复杂且类别多时,很难表示和提取特征,进行图像识别十分困难。

    国外关于图像识别中的图像分割,特征信号提取,边缘检测,纹理识别等的算法已经取得了一定的成果,提出了一些新方法,如利用直线分割来识别三维人脸,通过子图匹配法在相邻区域间识别不同目标,用双值微波仿射不变函数识别二维形形状等等,近年来,国外基于图像识别与分类技术的图像检索,人脸识别,字体识别发展十分迅速。

    在国外,为提高自动目标识别能力而开发的算法现在正被引入许多侦测和成像系统之中,图像分割、特征信号探测和析取、静止目标的模式识别等方面已取得了很大进步,这一自动目标识别能力大大减轻了操作人员的工作负担。如美国正在加紧自动检测能力与自动目标识别的研究工作,并在硬件能力的基础上开发多种用于信号图像处理的算法和开展各种算法软件的研制,包括相关法(匹配滤波器技术)、自适应多维处理法、基于模型的方法等。

    三、数字图像处理的应用

    图像是人类获取和交换信息的主要来源,因此,图像处理的应用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面,随着人类活动范围的不断扩大,图像处理的应用领域也将随之不断扩大。

    1、航天和航空技术方面的应用

    数字图像处理技术在航天和航空技术方面的应用,除了JPL对月球、火星照片的处理之外,另一方面的应用是在飞机遥感和卫星遥感技术中。现在世界各国都在利用陆地卫星所获取的图像进行资源调查,灾害检测,资源勘察,农业规划,城市规划,我国也陆续开展了以上诸方面的一些实际应用,并获得了良好的效果。在气象预报和对太空其它星球研究方面,数字图像处理技术也发挥了相当大的作用。

    2、生物医学工程方面的应用

    数字图像处理在生物医学工程方面的应用十分广泛,而且很有成效。除了一般的CT技术之外,还有一类是对医用显微图像的处理分析,如红细胞、白细胞分类,染色体分析,癌细胞识别等,此外,在X光肺部图像增晰、超声波图像处理、心电图分析、立体定向放射治疗等医学诊断方面都广泛地应用图像处理技术。

    3、通信工程方面的应用

    当前通信的主要发展方向是声音、文字、图像和数据结合的多媒体通信。具体地讲是将电话、电视和计算机以三网合一的方式在数字通信网上传输。其中以图像通信最为复杂和困难,因图像的数据量十分巨大,如传送彩色电视信号的速率达100Mbit/s以上,要将这样高速率的数据实时传送出去,必须采用编码技术来压缩信息的比特量。在一定意义上讲,编码压缩是这些技术成败的关键。除了已应用较广泛的熵编码、DPCM编码、变换编码外,目前国内外正在大力开发研究新的编码方法,如分行编码、自适应网络编码、小波变换图像压缩编码等。

    4、工业和工程方面的应用

    在工业和工程领域中图像处理技术有着广泛的应用,如自动装配线中检测零件的质量、并对零件进行分类,印刷电路板疵病检查,弹性力学照片的应力分析,流体力学图片的阻力和升力分析,邮政信件的自动分拣,在一些有毒、放射性环境内识别工件及物体的形状和排列状态,先进的设计和制造技术中采用工业视觉等等。其中值得一提的是研制具备视觉、听觉和触觉功能的智能机器人,将会给工农业生产带来新的激励,目前已在工业生产中的喷漆、焊接、装配中得到有效的利用。

    5、军事公安方面的应用

    在军事方面图像处理和识别主要用于导弹的精确末制导,各种侦察照片的判读,具有图像传输、存储和显示的军事自动化指挥系统,飞机、坦克和军舰模拟训练系统等;公安业务图片的判读分析,指纹识别,人脸鉴别,不完整图片的复原,以及交通监控、事故分析等。目前已投入运行的高速公路不停车自动收费系统中的车辆和车牌的自动识别都是图像处理技术成功应用的例子。

    6、文化艺术方面的应用

    目前这类应用有电视画面的数字编辑,动画的制作,电子图像游戏,纺织工艺品设计,服装设计与制作,发型设计,文物资料照片的复制和修复,运动员动作分析和评分等等,现在已逐渐形成一门新的艺术——计算机美术。

    参考文献:

    [1]孙即祥 图像压缩与投影重建 北京:科学出版社;2005.7:第一章:1~2,63~64.

    [2]韩金姝.基于分形的植物形态模拟与图像压缩技术研究:[硕士论文]. 青岛:中国海洋大学信号与信息处理专业,2005.

    [3]杨枝灵、王开等.数字图像获取、处理及实践应用 人民邮电出版社 2003.

    [4]王学武,谭得健.神经网络的应用与发展趋势.计算机工程与应用,2003:98~113.

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  • 计算机图像处理之几何畸变矫正

    千次阅读 2021-10-10 07:42:03
    通过计算机图像处理系统将几何失真的图像恢复到正常状态, 即为图像畸变的几何校正。 几何变换的另一个应用是对相似的图像进行配准以便进行图像比较, 典型的应用是利用图像相减来检测运动或变化。 非矩形像素坐标...

    三维几何变换的透视变换简介

    把空间坐标系中的三维物体或对象转变为二维图像表示的过程称为投影变换。根据视点(投影中心)与投影平面之间距离的不同, 投影可分为平行投影和透视投影, 透视投影即透视变换。

    平行投影:视点(投影中心)与投影平面之间的距离为无穷大;而对于透视投影(变换),此距离是有限的。

    与平行投影相比,透视投影的深度感更强,看上去更真实,但透视投影不能真实地反映物体的精确尺寸和形状
    在这里插入图片描述
    对于透视投影,不平行于投影面的平行线的投影会聚集到一个点,这个点称为灭点(Vanishing Point)。坐标轴方向的平行线在投影面上形成的灭点又称为主灭点。因为有x,y和z三个坐标轴,所以主灭点最多有3个。

    一点透视变换

    在这里插入图片描述

    其他变换

    图像几何变换的一个重要应用是消除由于摄像机导致的数字图像的几何畸变。
    通过计算机图像处理系统将几何失真的图像恢复到正常状态, 即为图像畸变的几何校正。
    几何变换的另一个应用是对相似的图像进行配准以便进行图像比较, 典型的应用是利用图像相减来检测运动或变化。
    在这里插入图片描述

    非矩形像素坐标的转换(课外扩展)

    在这里插入图片描述

    图像卷绕(课外扩展)

    图像卷绕是通过指定一系列控制点的位移来定义空间变换的图像变形的处理技术, 非控制点的位移则通过控制点进行插值处理。
    图像卷绕操作一般包括控制点选择及插值处理两个部分,其处理过程如图4-39所示。
    在这里插入图片描述

    应用实例——几何畸变的校正

    在这里插入图片描述
    ① 图像空间像素坐标的几何变换——空间变换
    ② 变换后的标准图像空间的各像素灰度值的计算——灰度值计算

    几何畸变校正流程

    在这里插入图片描述
    建立校正函数,即建立几何校正的数学模型;再利用已知条件确定模型参数;最后利用模型对图像进行几何校正。

    1) 几何畸变的描述

    在这里插入图片描述

    2) 已知gu(x,y)和gv(x,y)的解析表达式

    希望从几何畸变图像g(u,v) 去恢复基准几何坐标的图像f(x,y)。

    直接法:

    在这里插入图片描述
    得到 g(u, v) →f(x,y) 一幅校正图像。

    这样得到的校正图像,其象素分布是不规则的,会出现象素挤压、疏密不均等现象,不能满足要求。因此最后要对不规则图像通过灰度内插生成规则的栅格图像。

    间接法:

    间接成图法首先从空白的输出图像阵列(校正后的图像)
    出发建立空间转换关系。(x,y)→(u,v)
    在这里插入图片描述
    则得到校正图 f(x,y)=g(u,v)。

    由于计算的(u, v)不一定刚好位于畸变图像的某个像素中心上, 所以必须经过灰度插值确定(u, v)的灰度值。

    在这里插入图片描述

    例子

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    实际应用中常使用多项式来表达校正前后相应控制点对之间的坐标关系。 重采样成图法采用的二元多项式数学模型为
    在这里插入图片描述
    实际中常利用一次多项式、 二次多项式和三次多项式进行几何校正。

    利用上述技术, 对具有桶形畸变和透视畸变的图像进行几何畸变校正的结果如下图:
    在这里插入图片描述

    学习要求

    1)熟悉各种图像几何变换矩阵表示,明确在正反变换下的图像像素位置的对应,以及变换结果图像像素值的确定方法(最近邻、双线性插值,有兴趣的同学可探讨更多的高阶插值方法)

    2)编程实现图像缩放、图像平移、图像旋转、图像复合变换

    3)编程实现几何畸变的校正方法

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空空如也

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计算机图像处理