【正文】 估計(jì)空間圖像恢復(fù),約束圖像恢復(fù),盲目圖像恢復(fù). 圖像分割是圖像處理中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),自20 世紀(jì)70 年代起一直受到人們高度重視,并在醫(yī)學(xué)、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用. 常用的分割方法主要分為基于區(qū)域的分割方法和基于邊緣的分割方法2 類. 此外,隨著各學(xué)科的發(fā)展出現(xiàn)了一些結(jié)合某種特定理論的分割方法: 如圖 　這類方法的基本思想是將圖像分割成若干不重疊的區(qū)域,使各區(qū)域內(nèi)部特征的相似性大于區(qū)域間特征的相似性,各區(qū)域內(nèi)像素都滿足基于灰度、紋理等特征的某種相似性準(zhǔn)則. 其常見(jiàn)的方法:閾值法。以下均以面陣為討論對(duì)象，數(shù)碼相機(jī)的空間分辨力應(yīng)是CCD實(shí)際像素?cái)?shù)而非經(jīng)插值后的像素?cái)?shù)。在數(shù)碼相機(jī)上使用的CCD圖像傳感器（簡(jiǎn)稱CCD）分線與面陣CCD兩種，在線陣CCD中光電轉(zhuǎn)換元件緊挨著均勻地排成一列，元件尺寸為15μm～50μm。若V2的負(fù)電位移至V3，則該儲(chǔ)存的正電荷隨之移到V3的位置，此即電荷的儲(chǔ)存及移位。CCD結(jié)構(gòu)如圖6112所示。光電轉(zhuǎn)換功能由類似于光電二極管的pn結(jié)來(lái)完成。介乎上述兩種掃描技術(shù)之間的為數(shù)碼相機(jī)。前者一般為512512，后者可達(dá)40005000（如取300dpi，對(duì)14″17″膠片可達(dá)這一分辨力），甚至更高。線性段標(biāo)志其動(dòng)態(tài)的范圍，是用戶所關(guān)心的一個(gè)指標(biāo)。激光掃描儀的性能指標(biāo)中，最重要的當(dāng)推灰度與光密度D的關(guān)系。(二)激光掃描儀對(duì)X射線膠片進(jìn)行數(shù)字化的常用手段為激光掃描。于是A/D變換器的采樣頻率按Nyquist定理至少應(yīng)為10MHz。圖像的水平分辨力決定于系統(tǒng)的帶寬。例如上例中實(shí)際垂直分辨力只有370行。這意味著在垂直方向的采樣頻率為576周／幀高。視頻掃描可看成將二維圖像轉(zhuǎn)換成連續(xù)一維信號(hào)的過(guò)程。鑒于視頻輸出接口板已有市售產(chǎn)品，本章不作重點(diǎn)論述而著重討論膠片的數(shù)字化問(wèn)題。由于不同的CT、MRI等生產(chǎn)廠家其數(shù)據(jù)格式各異，不遵循統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。⑤有些多媒體軟件和光盤中沒(méi)有現(xiàn)成的影像資料文件，這時(shí)候可以采用動(dòng)態(tài)屏幕捕捉軟件對(duì)感興趣的內(nèi)容進(jìn)行捕捉，最后儲(chǔ)存成AVI、MPG、MOV等影像格式的文件供日后調(diào)用。通過(guò)視頻捕捉卡和相應(yīng)的軟件就可以把電視、錄像等視頻信號(hào)采集下來(lái)，并儲(chǔ)存成AVI、MPG、MOV等影像格式文件。美國(guó)放射醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)及聯(lián)邦電機(jī)制造商協(xié)會(huì)（American College of Radiology and National Electrical Manufactures Association，ACRNEMA）第八工作組（Group VIII）為此提出的關(guān)于數(shù)字圖像通信標(biāo)準(zhǔn)格式的建議，就是用于指導(dǎo)數(shù)字圖像信息采集、存儲(chǔ)、顯示和通信軟硬件模塊或系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)進(jìn)行工作的。目前可提供的數(shù)字化儀有三類：即激光數(shù)字化儀、電荷耦合器件（CCD）數(shù)字化儀和計(jì)算放射學(xué)／熒光板X線系統(tǒng)。對(duì)常規(guī)X線照相平面膠片數(shù)字化處理則包括上述兩方面任務(wù)。計(jì)算機(jī)斷層掃描術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)重建圖像，因此，可以直接輸出數(shù)字圖像。數(shù)字熒光X線攝影技術(shù)與傳統(tǒng)熒光攝影系統(tǒng)相比，其圖像具有更大的動(dòng)態(tài)范圍，并可采用數(shù)字減影技術(shù)消除非檢測(cè)部位，從而增強(qiáng)檢測(cè)部位的圖像效果，如數(shù)字減影血管成像（Digita1 Subtraction Angiography，DSA）、雙能量減影成像（dualenergy imaging）等。成像板是在平板上鍍上一層光可激發(fā)的熒光物質(zhì)，如活化銪鋇熒光鹵化物涂層，在X線照射下，這種熒光物質(zhì)可將吸收的X線部分能量存儲(chǔ)起來(lái)形成X線潛影。最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法是類似膠片視頻掃描系統(tǒng)，直接從監(jiān)視器獲得模擬輸出，然后用幀捕捉方式將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像。(2)鼓掃描技術(shù)（drum scanner）：是一種機(jī)械設(shè)備，由旋轉(zhuǎn)的鼓、光源和檢測(cè)器所組成，轉(zhuǎn)換時(shí)，將膠片纏繞在鼓的表面并固定好，鼓內(nèi)光源發(fā)射光透過(guò)鼓表面的膠片，由鼓外的光檢測(cè)器檢測(cè)并將其轉(zhuǎn)化為灰階值從而得到數(shù)字化圖形。，不僅能提供物體的解剖學(xué)特征，而且還能反映核和周圍結(jié)構(gòu)間相互作用的信息，能反映器官的整體代謝功能及其生理、生化狀態(tài)，是一種新型的重要成像技術(shù)。，目前應(yīng)用于臨床的主要設(shè)備包括：B型超聲成像、彩色超聲多普勒血流成像及超聲CT，超聲對(duì)人體無(wú)害，適于檢查軟組織和作動(dòng)態(tài)研究。? 數(shù)字播放機(jī)（MP4/VCD/DVD）? 掃描儀? 用多媒體工具獲取的圖形、圖像并不能表達(dá)主題內(nèi)容，必須用適當(dāng)?shù)墓ぞ哌M(jìn)行加工處理，方可獲得符合要求、貼近主題的圖形、圖像。干擾抵制。 ： 對(duì)獲取的數(shù)字圖像、處理過(guò)程中的圖像 信息以及處理結(jié)果存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)中。 目前這類應(yīng)用有電視畫面的數(shù)字編輯、動(dòng)畫的制作、電子圖像游戲、紡織工藝品設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)與制作、發(fā)型設(shè)計(jì)、文物資料照片的復(fù)制和修復(fù)、運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作分析和評(píng)分等等。在工業(yè)工程領(lǐng)域中圖像處理技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，它大大提高了工作效率，如自動(dòng)裝配線中質(zhì)量檢測(cè)，流體力學(xué)圖片的阻力和升力分析，郵政信件的自動(dòng)分揀，在一些惡性環(huán)境內(nèi)識(shí)別工件及物體的形狀和排列狀態(tài)，先進(jìn)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)中采用工業(yè)視覺(jué)等等。當(dāng)面通信的主要發(fā)展方向是聲音、文字、圖像和數(shù)據(jù)結(jié)合的流媒體通信。在氣象預(yù)報(bào)和對(duì)太空其它星球研究方面，數(shù)字圖像處理技術(shù)也發(fā)揮了相當(dāng)大的作用。數(shù)字圖像處理技術(shù)未來(lái)應(yīng)用領(lǐng)域: 數(shù)字圖像處理技術(shù)在航天航空技術(shù)方面的應(yīng)用，除JPL對(duì)月球、火星照片的處理之外，另一方面是在飛機(jī)遙感和衛(wèi)星遙感技術(shù)中。這里介紹一種利用圖象模式識(shí)別技術(shù)進(jìn)行汽車牌照的定位,其步驟如下：；（但要保持連通關(guān)系），找出所有封閉的邊緣；，在逼近后的所有4邊形中，找出尺寸與牌照大小相同的四邊形，牌照被定位。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域利用圖像處理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)癰、安全方便的診斷和治療。其中以圖像通信最為復(fù)雜和困難，因圖像的數(shù)據(jù)量十分巨大，如傳送彩色電視信號(hào)的速率達(dá)100Mbit/s以上。我國(guó)也陸續(xù)開(kāi)展了以上諸方面的一些實(shí)際應(yīng)用，并獲得了良好的效果。如LANDSAT系列陸地衛(wèi)星，采用多波段掃描器（MSS），在900km高空對(duì)地球每一個(gè)地區(qū)以18天為一周期進(jìn)行掃描成像，其圖像分辨率大致相當(dāng)于地面上十幾米或100米左右（如1983年發(fā)射的LANDSAT4，分辨率為30m）。許多國(guó)家每天派出很多偵察飛機(jī)對(duì)地球上有興趣的地區(qū)進(jìn)行大量的空中攝影。遙感圖像處理的用處越來(lái)越大，并且其效率和分辨率也越來(lái)越高。 數(shù)字圖像處理技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，下面列舉數(shù)字圖像處理技術(shù)的一些典型傳統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例。人眼只能看到電磁波譜中的可見(jiàn)光部分(～)，其余的紫外波段、紅外波段和微波波段等波譜對(duì)人眼都是不可見(jiàn)的。特別是多媒體技、通信技術(shù)、信息存儲(chǔ)技術(shù)和國(guó)際因特網(wǎng)（Internet）為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的加速發(fā)展和廣泛普及以及高清晰度電視（HDTV）的深入應(yīng)用研究，更加推廣了圖像處理技術(shù)的研究與發(fā)展。由于數(shù)字圖像處理技術(shù)，一般都用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理，因此也稱之為計(jì)算機(jī)圖像處理。20 世紀(jì) 20 年代，人們通過(guò)海底電纜從英國(guó)倫敦到美國(guó)紐約傳輸了一幅照片，采用了數(shù)字壓縮技術(shù)。圖像處理和識(shí)別技術(shù)已應(yīng)用于許多領(lǐng)域，成為21世紀(jì)信息時(shí)代的一門重要的高新科學(xué)技術(shù)。它包括利用計(jì)算機(jī)和其他電子設(shè)備完成的一系列工作，如圖像采集、獲取、編碼、存儲(chǔ)和傳輸，圖像的合成和產(chǎn)生，圖像的顯示、繪制和輸出，圖像變換、增強(qiáng)、恢復(fù)和重建，特征的提取和測(cè)量，目標(biāo)的檢測(cè)、表達(dá)和描述，序列圖像的校正，圖像的分類、表示和識(shí)別等等。最初由于數(shù)字圖像處理的數(shù)據(jù)量非常龐大，而計(jì)算機(jī)運(yùn)行處理速度相對(duì)較慢，這就限制了數(shù)字圖像處理的發(fā)展，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力迅速提高，運(yùn)行速度大大提高，價(jià)格迅速下降，圖像處理設(shè)備從中、小型計(jì)算機(jī)迅速過(guò)渡到個(gè)人計(jì)算機(jī)，為圖像處理在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用準(zhǔn)備了條件。1972年出現(xiàn)了衛(wèi)星遙感圖和醫(yī)學(xué)上的CT圖，這些圖像采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)軍事、科研和醫(yī)學(xué)具有極為重要的意義。最初是用于像形文字和繪畫。 The second chapter presents a digital image processing technology present situation。如今，圖像處理與識(shí)別技術(shù)已經(jīng)跨越計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，本文綜述了數(shù)字圖像處理技術(shù)的主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),闡述了包括圖像采集與數(shù)字化、圖像的壓縮、圖像的增強(qiáng)與復(fù)原、圖像的分割和圖像分析等主要內(nèi)容的產(chǎn)生及其發(fā)展歷程,并根據(jù)該領(lǐng)域的最新進(jìn)展,簡(jiǎn)述了數(shù)字圖像處理技術(shù)5個(gè)主要研究方面的最新熱點(diǎn),第一章簡(jiǎn)介了數(shù)字圖象處理技術(shù)的含義以及發(fā)展背景；第二章介紹了數(shù)字圖象處理技術(shù)的現(xiàn)狀；第三章主要講述了數(shù)字圖象處理技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)以及處理圖片的處理過(guò)程；第四章介紹了數(shù)字圖象處理技術(shù)主要的研究進(jìn)展；第五章總結(jié)了數(shù)字圖像處理技術(shù)領(lǐng)域中面臨的主要挑戰(zhàn)和未來(lái)發(fā)展方向.【關(guān)鍵詞】：圖像壓縮編碼 圖像分割 圖像增強(qiáng)與恢復(fù) 小波變換 圖像恢復(fù)【 abstract 】 : digital image processing and recognition technology in the 1960s, it appears the development of new technology depends on the puter, multimedia and munication technology rapid development. Nowadays, image processing and recognition technology has already crossed over puter fields, this paper summarized the main digital image processing technology, and expounds the characteristics and advantages include image acquisition and digital, image pression, image enhancement and restoration, image segmentation and image analysis, the main contents of the emergence and the development course, and according to the latest progress in the field, and expounds the digital image processing technology of five main research aspects of the latest hot, the first chapter introduces the digital image processing technology meaning and development background。 The fifth chapter summarizes the digital image processing technology in the fields facing the main challenges and the future development direction.
【 key words 】 : image pression ；image segmentation ；image enhancement and recovery ；wavelet transform ；image restoration
1．引 言圖像的應(yīng)用已有數(shù)千年歷史。1858年出現(xiàn)的黑白照片和1924年制出的彩色照片，對(duì)人類文化、藝術(shù)和生活帶來(lái)很大影響。數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展速度快、應(yīng)用范圍廣的主要原因有兩個(gè)。數(shù)字圖像處理技術(shù)從廣義上可看作是各種圖像加工技術(shù)的總稱。數(shù)字圖像處理是指利用計(jì)算機(jī)或其他數(shù)字設(shè)備對(duì)圖像信息進(jìn)行各種加工和處理，它是一門新興的應(yīng)用學(xué)科，其發(fā)展速度異常迅速，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛目前已廣泛地應(yīng)用于科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生物醫(yī)學(xué)工程、航空航天、軍事、工業(yè)檢測(cè)、機(jī)器人視覺(jué)、公安司法、軍事制導(dǎo)、文化藝術(shù)等,已成為一門引人注目、前景遠(yuǎn)大的新型學(xué)科,1972 年英國(guó)EMI 公司工程師Housfield 發(fā)明了用于頭顱診斷的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置即CT(Computer Tomograph) . 1975 年EMI 公司又成功研制出全身用的CT裝置,獲得了人體各個(gè)部位鮮明清晰的斷層圖像. 1979 年這項(xiàng)無(wú)損傷診斷技術(shù)獲得了諾貝爾獎(jiǎng),.從70 年代中期開(kāi)始,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工