数字图象处理技术的现状与发展方向

学士学位论文BACHELOR’STHESIS学士学位论文数字图像处理技术的现状及其发展方向学生姓名：张芳芳学号：20071002035系部：信息工程技术系专业：计算机科学与技术年级：07级指导教师：刘文辉完成日期：2011年5月8日目录中文摘要…………………………………………………………………………………1Abstract…………………………………………………………………………………21.引言………………………………………………………………………………………51.1数字图象处理的起源…………………………………………………………………51.2数字图象处理的现状…………………………………………………………………71.3数字图象处理的意义…………………………………………………………………81.3.1图像处理技术的优点………………………………………………………………81.3.2图像处理技术的意义………………………………………………………………92．数字图像处理技术的步骤及处理过程…………………………………………………132.1数字图象处理技术的步骤…………………………………………………………142.2数字图象处理技术的处理过程…………………………………………………152.2.1图像数字化……………………………………………………………………………152.2.2图像的编码……………………………………………………………………………152.2.3图像增强……………………………………………………………………………162.2.4图像恢复……………………………………………………………………………172.2.5图像分割……………………………………………………………………………182.2.6图像分析……………………………………………………………………………193．数字图象处理的主要研究内容……………………………………………………………193.1数字图像的采集与数字化………………………………………………………203.2图像压缩编码……………………………………………………………………313.3图像增强与恢复………………………………………………………………323.4图像分割………………………………………………………………………333.5图像分析………………………………………………………………………344、存在的问题和未来的方向……………………………………………………………39参考文献……………………………………………………………………………42附录……………………………………………………………………………………42致谢……………………………………………………………………………………43【摘要】：数字图像处理与识别技术是20世纪60年代出现的新兴技术，它的发展主要依赖于计算机、多媒体以及通信技术的飞速发展。如今，图像处理与识别技术已经跨越计算机领域，本文综述了数字图像处理技术的主要特点和优点,阐述了包括图像采集与数字化、图像的压缩、图像的增强与复原、图像的分割和图像分析等主要内容的产生及其发展历程,并根据该领域的最新进展,简述了数字图像处理技术5个主要研究方面的最新热点,第一章简介了数字图象处理技术的含义以及发展背景；第二章介绍了数字图象处理技术的现状；第三章主要讲述了数字图象处理技术的特点、优点以及处理图片的处理过程；第四章介绍了数字图象处理技术主要的研究进展；第五章总结了数字图像处理技术领域中面临的主要挑战和未来发展方向.【关键词】：图像压缩编码图像分割图像增强与恢复小波变换图像恢复【abstract】:digitalimageprocessingandrecognitiontechnologyinthe1960s,itappearsthedevelopmentofnewtechnologydependsonthecomputer,multimediaandcommunicationtechnologyrapiddevelopment.Nowadays,imageprocessingandrecognitiontechnologyhasalreadycrossedovercomputerfields,thispapersummarizedthemaindigitalimageprocessingtechnology,andexpoundsthecharacteristicsandadvantagesincludeimageacquisitionanddigital,imagecompression,imageenhancementandrestoration,imagesegmentationandimageanalysis,themaincontentsoftheemergenceandthedevelopmentcourse,andaccordingtothelatestprogressinthefield,andexpoundsthedigitalimageprocessingtechnologyoffivemainresearchaspectsofthelatesthot,thefirstchapterintroducesthedigitalimageprocessingtechnologymeaninganddevelopmentbackground;Thesecondchapterpresentsadigitalimageprocessingtechnologypresentsituation;Thethirdchapterbasicallytellsthedigitalimageprocessingtechnologycharacteristics,advantagesanddealingwithpicturesprocessing;Thefourthchapterpresentsadigitalimageprocessingtechnologymajorresearchprogress;Thefifthchaptersummarizesthedigitalimageprocessingtechnologyinthefieldsfacingthemainchallengesandthefuturedevelopmentdirection.【keywords】:imagecompression；imagesegmentation；imageenhancementandrecovery；wavelettransform；imagerestoration1．引言1.1数字图象处理的起源图像的应用已有数千年历史。最初是用于像形文字和绘画。17世纪出现显微镜图，在医学上有很大的贡献。20世纪30年代出现电视，对新闻传播和文化娱乐起了很大作用。1858年出现的黑白照片和1924年制出的彩色照片，对人类文化、艺术和生活带来很大影响。1972年出现了卫星遥感图和医学上的CT图，这些图像采用了计算机技术，对军事、科研和医学具有极为重要的意义。数字图像处理的早期应用是对宇宙飞船发回的图像所进行的各种处理。到了70年代，图像处理技术的应用迅速从宇航领域扩展到生物医学、信息科学、资源环境科学、天文学、物理学、工业、农业、国防、教育、艺术等各个领域与行业，对经济、军事、文化及人们的日常生活产生重大的影响。数字图像处理技术发展速度快、应用范围广的主要原因有两个。最初由于数字图像处理的数据量非常庞大，而计算机运行处理速度相对较慢，这就限制了数字图像处理的发展，现在计算机的计算能力迅速提高，运行速度大大提高，价格迅速下降，图像处理设备从中、小型计算机迅速过渡到个人计算机，为图像处理在各个领域的应用准备了条件。第二个原因是由于视觉是人类感知外部世界最重要的手段，据统计，在人类获取的信息中，视觉信息占60％，而图像正是人类获取信息的主要途径，因此，和视觉紧密相关的数字图像处理技术的潜在应用范围自然十分广阔。数字图像处理作为一门学科形成于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,以人为对象,以改善人的视觉效果为目的,首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室(JPL),并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,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,随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行了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,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.数字图像处理的起源1921年的图象1922年的图象1929年的图像60年代末数字图像处理出现1.2数字图象处理的现状图像是指物体的描述信息。数字图像处理技术从广义上可看作是各种图像加工技术的总称。它包括利用计算机和其他电子设备完成的一系列工作，如图像采集、获取、编码、存储和传输，图像的合成和产生，图像的显示、绘制和输出，图像变换、增强、恢复和重建，特征的提取和测量，目标的检测、表达和描述，序列图像的校正，图像的分类、表示和识别等等。数字图像是一个物体的数字表示。图像处理则是对图像信息进行加工以满足人的视觉心理和应用需求的行为。数字图像处理是指利用计算机或其他数字设备对图像信息进行各种加工和处理，它是一门新兴的应用学科，其发展速度异常迅速，应用领域极为广泛目前已广泛地应用于科学研究、工农业生产、生物医学工程、航空航天、军事、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺术等,已成为一门引人注目、前景远大的新型学科,发挥着越来越大的作用.数字图像处理取得的另一个巨大成就是在医学上获得的成果,1972年英国EMI公司工程师Housfield发明了用于头颅诊断的X射线计算机断层摄影装置即CT(ComputerTomograph).1975年EMI公司又成功研制出全身用的CT装置,获得了人体各个部位鲜明清晰的断层图像.1979年这项无损伤诊断技术获得了诺贝尔奖,说明它对人类作出了划时代的贡献.随着图像处理技术的深入发展.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.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.正因为如此,图像处理理论和技术受到各界的广泛重视,当前图像处理面临的主要任务是研究新的处理方法,构造新的处理系统,开拓更广泛的应用领域.1.3数字图象处理的意义1.3.1数字图像处理的优点是：(1)再现性好.数字图像处理与模拟图像处理的根本不同在于,它不会因图像的存储、传输或复制等一系列变换操作而导致图像质量的退化,只要图像在数字化时准确地表现了原稿,则数字图像处理过程始终能保持图像的再现.(2)处理精度高.按目前的技术,几乎可将一幅模拟图像数字化为任意大小的二维数组,现代扫描仪可以把每个像素的灰度等级量化为16位甚至更高,这意味着图像的数字化精度可以达到满足任一应用需求.(3)适用面宽.图像可以来自多种信息源,从图像反映的客观实体尺度看,可以小到电子显微镜图像,大到航空照片、遥感图像甚至天文望远镜图像.这些来自不同信息源的图像只要被变换为数字编码形式后,均是用二维数组表示的灰度图像组合而成,因而均可用计算机来处理.(4)灵活性高.数字图像处理不仅能完成线性运算,而且能实现非线性处理,即凡是可以用数学公式或逻辑关系来表达的一切运算均可用数字图像处理实现.1.3.2图像处理技术的意义现在人们充分认识到数字图像处理是认识世界，改