数字图像处理是干什么的?

数字图像处理(DigitalImageProcessing)是通过计算机对图像进行增强、复原、分割、去除噪声、特征提取等处理的过程、理论、方法和技术,以及以之为研究对象的学科。
数字图像处理研究的内容主要有图像获取和图像表示、图像复原、图像增强、图像分析、图像重建、图像压缩和编码。数字图像处理主要应用于通信、遥感、医疗诊断、工业生产、机器人视觉、出版、广告及视频制作等领域。
数字图像处理的主要内容包括:
1. 几何处理:主要包括坐标变换,图像的放大、缩小、旋转、移动,多个图像配准,全景畸变校正,扭曲校正,周长、面积、体积计算等。
2. 算术处理:主要对图像施以加、减、乘、除等运算,虽然该处理主要针对像素点的处理,但非常有用,如医学图像的减影处理就有显著的效果。
3. 图像增强:处理主要是突出图像中感兴趣的信息,而减弱或去除不需要的信息,从而使有用信息得到加强,便于区分或解释。主要方法有直方图增强、伪彩色增强法(pseudocolor)、灰度窗口等技术。
4. 图像复原:处理的主要目的是去除干扰和模糊,恢复图像的本来面目。典型的例子如去噪就属于复原处理。图像噪声包括随机噪声和相干噪声,随机噪声干扰表现为麻点干扰,相干噪声表现为网纹干扰。去模糊也是复原处理的任务。这些模糊来自透镜散焦、相对运动、大气湍流以及云层遮挡等。这些干扰可用维纳滤波、逆滤波、同态滤波等方法加以去除。
5. 图像重建:则是从数据到图像的处理。也就是说,输入的是某种数据,而处理结果得到的是图像。该处理的典型应用就是CT技术,CT技术发明于1972年,早期为X射线(X—ray)CT,后来发展的有ECT,超声CT,核磁共振(NMR)等。图像重建的主要算法有代数法,迭代法、傅里叶反投影法、卷积反投影法等,其中以卷积反投影法运用最为广泛,因为它的运算量小、速度快。值得注意的是三维重建算法发展得很快,而且由于与计算机图形学相结合,把多个二维图像合成三维图像,并加以光照模型和各种渲染技术,能生成各种具有强烈真实感及纯净的高质量图像。三维图形的主要算法有线框法、表面法、实体法、彩色分域法等,这些算法在计算机图形学中都有详尽的介绍。三维重建技术也是当今颇为热门的虚拟现实和科学可视化技术的基础。
6. 图像编码:研究属于信息论中信源编码范畴,其主要宗旨是利用图像信号的统计特性及人类视觉的生理学及心理学特性对图像信号进行高效编码,即研究数据压缩技术,以解决数据量大的矛盾。一般来说,图像编码的目的有三个:一是减少数据存储量;二是降低数据率以减少传输带宽;三是压缩信息量,便于特征抽取,为识别作准备。
数字图像处理技术广泛应用于各个领域,为图像的获取、存储、传输及分析提供了有力支持,极大地促进了相关行业的发展。随着技术的不断进步,数字图像处理的应用领域将进一步扩展,为人们的生活和工作带来更多便利。