【摘要】数字图像处理（digital image processing），是利用计算机对图像进行去除噪声、增强、恢复、分割、提取特征等的理论、方法和技术。图像处

数字图像处理（digital image processing），是利用计算机对图像进行去除噪声、增强、恢复、分割、提取特征等的理论、方法和技术。

图像处理是利用计算机和实时硬件实现的，也被称为计算机图像处理（computer image processing）。

在人们的日常生活中，图像处理已经得到广泛的应用。

如：利用指纹、虹膜、面部特征等进行身份识别；

自动售货机钞票的识别；电脑成像技术等。

在医学领域，

如：显微镜照片；

X射线透视；

X射线CT（Computer Tomograph，计算机断层摄像）等。

数字图像处理的目的：

数字图像处理是利用计算机的计算，实现与光学系统模拟处理相同效果的过程。

⑴提高图像的视觉质量，以达到赏心悦目的目的。

例如：去除称之为噪声等图像质量的退化因素；

改变图像的亮度、颜色；

增强图像中的某些成份、抑制某些成份；

对图像进行几何变换等，从而改善图像的质量，以达到各种想要的艺术效果。

⑵提取图像中所包含的某些特征或特殊信息，以便于计算机分析。

如：频域特性、

纹理特性、

灰度/颜色特性、

边界/区域特性、

形状/拓扑特性

关系结构等。

⑶对图像数据进行变换、编码和压缩，以便于图像的存储和传输。

数字图像处理的内容—图像获取、表示和表现：

过程：是把模拟图像信号转化为计算机所能接受的数字形式，

数字图像显示和表现。

包括：摄取图像、光电转换及数字化。

图像增强（Image Enhancement）：

图像增强技术是改善图像视感质量所采取的一种重要手段。

包括：去除图像噪声，增强图像对比度等。

图像增强本事并没有增加原始资料所包含的信息，仅仅是把图像某些部分的特征更加强调罢了。

图像增强的算法通常是交互式的。

图像恢复（Image Restoration）：

图像恢复是指在图像退化（图像品质下降）的原因已知时，对图像进行校正，重新获得原始图像的过程。

图像恢复最关键的是对每一种退化都需要建立一个合理的模型。

退化模型和特定数据一起描述了图像的退化，因此恢复技术是基于模型和数据的图像恢复，其目的是试图将受污染或降质的图像带回到原本不受污染的状况下所应得的干净图像，产生一个等价于理想成像系统获得的图像。

虽然图像恢复与图像增强都会造成视觉上较佳的感受，但后者更关心的是图像特征增强或抽取，而不是去除退化或污染。

图像重建（Image Reconstruction）：

图像重建：是由几个一维的图像投影来重建出更高维的物体图像。

它与图像增强、图像恢复等不同。

图像重建是指从数据到图像的处理，即输入的是某种数据，经过处理后得到的结果是图像。

一个图像的取得是以平行的X光或者其他的放射穿透光束照射物体，并在物体的背面接收此投影，接着在同一平面上改变光束照射的角度以获得不同的投影，再以某些重建算法将这些投影组合成物体的一个横剖面图像。这种技术主要用于医学图像、雷达图像处理、天文学星象观测、地质研究及无损压缩等。

图像压缩（Image Compression）：

图像压缩：是降低代表数字图像所需要的数据量，可以减少图像传输时间以及存储空间。

编码是实现图像压缩的重要手段。

编码目的有三个：

①减少数据存储量。

②降低数据率以减少传输带宽。

③压缩数据量，便于特征提取，为后续识别作准备。

第一代编码是以去除冗余为基础的编码方法，

如PCM、DPCM、ΔM、DCT、DFT、W-H变换编码以及以此为基础的混合编码法。

第二代编码法多为20世纪80年代以后提出的，

如Fractal编码法、金字塔编码法、小波变换编码法、模型基编码法、基于神经网络的编码法等等。

这些编码方法有如下特点：

①充分考虑人的视觉特性。

②恰当地考虑对图像信号的分解与表述。

③采用图像的合成与识别方案压缩数据。

图像分割（Image Segmentation）：

图像分割就是把图像分成区域的过程。

目前，大部分图像的自动分割还需要人工提供必须的信息来帮助识别，只有一部分领域开始使用。

如印刷字符自动识别（OCR），指纹识别等。

图像智能分析（Image Analysis）：

图像智能分析是试图从图像中分割、提取并描述某些特征，从而有利于计算机对图像的识别和理解，以产生有用的信息。

①能从含有许多不相干细节的背景中找到所需的信息。

②能从范例中学习并将所学知识应用推广到其他状况中。

③能从不完整的资料中推断出完整的信息。