【文章內(nèi)容簡介】 序?qū)ふ覕?shù)據(jù)區(qū)，就以數(shù)據(jù)區(qū)的第一個字節(jié)作為標識符，以使程序能夠判斷讀到哪種數(shù)據(jù)區(qū)。(6)圖像數(shù)據(jù)有順序排列和交叉排列兩種方式。(7)圖像最多只能存儲 256 色圖像。GIF 圖像文件結(jié)構(gòu)一般由表頭、通用調(diào)色板、圖像數(shù)據(jù)區(qū)以及四個補充區(qū)共七個數(shù)據(jù)單元組成。其中，表頭和圖像數(shù)據(jù)區(qū)是文件不可缺少的單元，通用調(diào)色板和其余的四個補充區(qū)是可選擇內(nèi)容。 TIF文件TIF 圖像文件格式是現(xiàn)有圖像文件格式中最復雜的一種，其主要特點如下:(1)應(yīng)用指針功能，實現(xiàn)多幅圖像存儲。(2)文件內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)沒有固定的排列順序，但規(guī)定表頭必須在文件前端，標識信息區(qū)和圖像數(shù)據(jù)區(qū)在文件中可以任意存放。(3)可制定私人用的標識信息。(4)能夠接受除了一般圖像處理 RGB 模式之外的多種不同的圖像模式。(5)可存儲多份調(diào)色板數(shù)據(jù)，其調(diào)色板的數(shù)據(jù)類型和排列順序較為特殊。(6)能夠提供多種不同的壓縮數(shù)據(jù)的方法。(7)圖像數(shù)據(jù)可分割成幾個部分進行分別存檔。TIF 圖像文件主要由表頭、標識信息區(qū)和圖像數(shù)據(jù)區(qū)三部分組成。其中，文件內(nèi)固定只有一個位于文件前端的表頭，表頭有一個標志參數(shù)指出標識信息區(qū)在文件中的存儲地址，標識信息區(qū)有多組標識信息用于存儲圖像數(shù)據(jù)區(qū)的地址。每組標識信息長度固定為 12 個字節(jié)，前 8 個字節(jié)分別表示標識信息的代號(2 個字節(jié))、數(shù)據(jù)類型(2 個字節(jié))、數(shù)據(jù)量(4 個字節(jié))，最后 4 個字節(jié)用于存儲數(shù)據(jù)值或標志信息。 JPEG格式JPEG 是對靜止灰度或彩色圖像的一種國際壓縮標準，其正式的名稱是“連續(xù)色調(diào)靜態(tài)圖像的數(shù)學壓縮和編碼”,己在數(shù)字照相機上得到廣泛使用，當選用有損壓縮方式時其可節(jié)省相當大的空間。JPGE 標準只是定義了一個規(guī)范的編碼數(shù)據(jù)流，并沒有規(guī)定圖像數(shù)據(jù)文件的格式。Cube Microsystems 公司定義了一種 JPGE 文件交換格式 JFIF。JFIF 圖像是一種或者使用灰度表示，或者使用 Y，Cb，Cr 分量彩色表示的 JPEG 圖像。它包含一個與 JPEG 兼容的頭。一個 JFIF 文件通常包含單個圖像，圖像可以是灰度的，也可以是彩色的。圖像類型是指數(shù)組數(shù)值與像素顏色之間定義的關(guān)系，它與圖像格式的概念有所不同，常見的有四種類型的圖像?！　D像是人類獲取和交換信息的主要來源，因此，圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域必然涉及到人類生活和工作的方方面面。隨著人類活動范圍的不斷擴大，圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域也將隨之不斷擴大。 　　航天和航空技術(shù)方面的應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)在航天和航空技術(shù)方面的應(yīng)用，除了 JPL 對月球、火星照片的處理之外，另一方面的應(yīng)用是在飛機遙感和衛(wèi)星遙感技術(shù)中。許多國家每天派出很多偵察飛機對地球上有興趣的地區(qū)進行大量的空中攝影。對由此得來的照片進行處理分析，以前需要雇用幾千人，而現(xiàn)在改用配備有高級計算機的圖像處理系統(tǒng)來判讀分析，既節(jié)省人力，又加快了速度，還可以從照片中提取人工所不能發(fā)現(xiàn)的大量有用情報。從 60 年代末以來，美國及一些國際組織發(fā)射了資源遙感衛(wèi)星（如 LANDSAT 系列）和天空實驗室（如 SKYLAB） ，由于成像條件受飛行器位置、姿態(tài)、環(huán)境條件等影響，圖像質(zhì)量總不是很高。因此，以如此昂貴的代價進行簡單直觀的判讀來獲取圖像是不合算的，而必須采用數(shù)字圖像處理技術(shù)。如 LANDSAT 系列陸地衛(wèi)星，采用多波段掃描器（MSS） ，在 900km 高空對地球每一個地區(qū)以 18 天為一周期進行掃描成像，其圖像分辨率大致相當于地面上十幾米或 100 米左右（如 1983 年發(fā)射的 LANDSAT4，分辨率為 30m） 。這些圖像在空中先處理（數(shù)字化，編碼）成數(shù)字信號存入磁帶中，在衛(wèi)星經(jīng)過地面站上空時，再高速傳送下來，然后由處理中心分析判讀。這些圖像無論是在成像、存儲、傳輸過程中，還是在判讀分析中，都必須采用很多數(shù)字圖像處理方法?，F(xiàn)在世界各國都在利用陸地衛(wèi)星所獲取的圖像進行資源調(diào)查（如森林調(diào)查、海洋泥沙和漁業(yè)調(diào)查、水資源調(diào)查等） ，災(zāi)害檢測（如病蟲害檢測、水火檢測、環(huán)境污染檢測等） ，資源勘察（如石油勘查、礦產(chǎn)量探測、大型工程地理位置勘探分析等） ，農(nóng)業(yè)規(guī)劃（如土壤營養(yǎng)、水份和農(nóng)作物生長、產(chǎn)量的估算等） ，城市規(guī)劃（如地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水源及環(huán)境分析等） 。中國也陸續(xù)開展了以上諸方面的一些實際應(yīng)用，并獲得了良好的效果。在氣象預(yù)報和對太空其它星球研究方面，數(shù)字圖像處理技術(shù)也發(fā)揮了相當大的作用。 　　數(shù)字圖像處理在生物醫(yī)學工程方面的應(yīng)用十分廣泛，而且很有成效。除了上面介紹的 CT 技術(shù)之外，還有一類是對醫(yī)用顯微圖像的處理分析，如紅細胞、白細胞分類，染色體分析，癌細胞識別等。此外，在 X 光肺部圖像增晰、超聲波圖像處理、心電圖分析、立體定向放射治療等醫(yī)學診斷方面都廣泛地應(yīng)用圖像處理技術(shù)。 　　當前通信的主要發(fā)展方向是聲音、文字、圖像和數(shù)據(jù)結(jié)合的多媒體通信。具體地講是將電話、電視和計算機以三網(wǎng)合一的方式在數(shù)字通信網(wǎng)上傳輸。其中以圖像通信最為復雜和困難，因圖像的數(shù)據(jù)量十分巨大，如傳送彩色電視信號的速率達100Mbit/s 以上。要將這樣高速率的數(shù)據(jù)實時傳送出去，必須采用編碼技術(shù)來壓縮信息的比特量。在一定意義上講，編碼壓縮是這些技術(shù)成敗的關(guān)鍵。除了已應(yīng)用較廣泛的熵編碼、 DPCM 編碼、變換編碼外，目前國內(nèi)外正在大力開發(fā)研究新的編碼方法，如分行編碼、自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)編碼、小波變換圖像壓縮編碼等。 　　在工業(yè)和工程領(lǐng)域中圖像處理技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，如自動裝配線中檢測零件的質(zhì)量、并對零件進行分類，印刷電路板疵病檢查，彈性力學照片的應(yīng)力分析，流體力學圖片的阻力和升力分析，郵政信件的自動分揀，在一些有毒、放射性環(huán)境內(nèi)識別工件及物體的形狀和排列狀態(tài)，先進的設(shè)計和制造技術(shù)中采用工業(yè)視覺等等。其中值得一提的是研制具備視覺、聽覺和觸覺功能的智能機器人，將會給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來新的激勵，目前已在工業(yè)生產(chǎn)中的噴漆、焊接、裝配中得到有效的利用。 　　在軍事方面圖像處理和識別主要用于導彈的精確末制導，各種偵察照片的判讀，具有圖像傳輸、存儲和顯示的軍事自動化指揮系統(tǒng)，飛機、坦克和軍艦?zāi)M訓練系統(tǒng)等；公安業(yè)務(wù)圖片的判讀分析，指紋識別，人臉鑒別，不完整圖片的復原，以及交通監(jiān)控、事故分析等。目前已投入運行的高速公路不停車自動收費系統(tǒng)中的車輛和車牌的自動識別都是圖像處理技術(shù)成功應(yīng)用的例子。 　　目前這類應(yīng)用有電視畫面的數(shù)字編輯，動畫的制作，電子圖像游戲，紡織工藝品設(shè)計，服裝設(shè)計與制作，發(fā)型設(shè)計，文物資料照片的復制和修復，運動員動作分析和評分等等，現(xiàn)在已逐漸形成一門新的藝術(shù)計算機美術(shù)。 　　機器視覺作為智能機器人的重要感覺器官，主要進行三維景物理解和識別，是目前處于研究之中的開放課題。機器視覺主要用于軍事偵察、危險環(huán)境的自主機器人，郵政、醫(yī)院和家庭服務(wù)的智能機器人，裝配線工件識別、定位，太空機器人的自動操作等。 　　目前，電視制作系統(tǒng)廣泛使用的圖像處理、變換、合成，多媒體系統(tǒng)中靜止圖像和動態(tài)圖像的采集、壓縮、處理、存貯和傳輸?shù)取? 　　圖像處理和圖形學緊密結(jié)合，形成了科學研究各個領(lǐng)域新型的研究工具。 　　在當前呼聲甚高的電子商務(wù)中，圖像處理技術(shù)也大有可為，如身份認證、產(chǎn)品防偽、水印技術(shù)等。 　　總之，圖像處理技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域相當廣泛，已在國家安全、經(jīng)濟發(fā)展、日常生活中充當越來越重要的角色，對國計民生的作用不可低估。 研究方向 自 20 世紀 60 年代第三代數(shù)字計算機問世以后，數(shù)字圖像處理技術(shù)出現(xiàn)了空前的發(fā)展，在該領(lǐng)域中需要進一步研究的問題主要有如下五個方向： ； ，開發(fā)新的處理方法，特別要注意移植和借鑒其他學科的技術(shù)和研究成果，創(chuàng)造新的處理方法； ,促進圖像處理技術(shù)的發(fā)展； ，逐步形成處理科學自身的理論體系； 。 3. 圖像濾波技術(shù)人們根據(jù)實際圖像的特點、噪聲的統(tǒng)計特征和頻譜分析的規(guī)律，發(fā)展了各式各樣的去噪方法。其中最直觀的方法是根據(jù)噪聲能量一般集中于高頻，而圖像頻譜分布于一個有限區(qū)間的這一特點，采用低通去噪方法，例如 wiener 線性濾波器。此外，對圖像進行平滑處理也是常用的方法。平滑的目的有兩個:改善圖像質(zhì)量和抽出對象特征。平滑可以在空間域進行，也可以在頻率域進行。由于噪聲源眾多(如光柵掃描、底片顆粒、機械元件、信道傳輸?shù)?，噪聲種類復雜(如加性噪聲、乘性噪聲、量化噪聲、高斯噪聲、均衡噪聲和脈沖噪聲等)，所以相應(yīng)的平滑方法也多種多樣。其中空域平滑是數(shù)字圖像處理領(lǐng)域比較活躍的一個分支，己經(jīng)經(jīng)歷了幾十年的研究探索，并形成了較為系統(tǒng)的算法。總的來說，其基本思想是用所選的鄰域中的各像素灰度的平均值來代替中心像素的灰度值。但是，空域平滑算法有一個共同的不足，就是它不僅平滑噪聲，而且使圖像中的細節(jié)模糊化。例如，鄰域平均法就是空間域平滑噪聲技術(shù)，它是一種線性濾波技術(shù)，它的基本原理是對于給定的圖中的每個像點(m，n)，取其鄰域 S，設(shè)鄰域 S 含有 M 個像素，取其平均值作為處理后所得圖像點(m，n)原來的灰度。鄰域 S 的形狀和大小根據(jù)圖像特點確定，一般取的形狀是正方形、矩形及十字形，如 S 為 3x3 鄰域，點 m(，n)位于 S 中心，則如式()所示: 式(31)???????31,9,ij jnimfnf但是這種線性濾波一般通過取模板做離散卷積實現(xiàn)，這種方法在平滑脈沖噪聲點的同時也導致圖像更加模糊，效果不是很好。如果鄰域取得越大，圖像的模糊程度也愈加嚴重。1971 年， 針對離散數(shù)據(jù)平滑問題首先提出了中值濾波的概念 [4][7]，其后這種新的濾波思想很快就被引入到一些重要的數(shù)字信號處理領(lǐng)域，其中圖像處理是最主要的一個方面。當標準中值濾波器用于解決圖像恢復問題時，人們注意到它有兩個獨特的性能:(1)能較好地保護圖像細節(jié)。(2)有很好的韌性，能較好地抑制遠偏離高斯型的，甚至不完全獨立于有用信號的各種噪聲。這些性能是人們所熟悉的線性濾波器所不具備的。為了解釋標準中值濾波器的這些性能，人們開始研究標準中值濾波的特性，并且取得了許多重要結(jié)論。理論分析和實際應(yīng)用的結(jié)果都使人們相信中值濾波器在圖像處理中有獨到的優(yōu)勢。正是這樣，使得中值濾波算法得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是就標準中值濾波器而言，它有一個主要的問題是它會造成圖像中相對濾波窗口較為“細小”的某些諸如細線、拐角等細節(jié)結(jié)構(gòu)的破壞或丟失，而這些細小結(jié)構(gòu)卻往往包含著圖像中非常重要的信息。為了不至于丟掉太多的有用細節(jié)，我們就不得選用小的濾波窗口，然而在圖像去噪中，好的濾波效果則要求打的濾波窗口，這就形成了一對尖銳的矛盾。此外，用于圖像處理時，標準中值濾波器往往會造成圖像邊緣的不穩(wěn)定抖動，諸如此類的缺點強烈激發(fā)人們?nèi)ふ倚阅芨觾?yōu)越的中值濾波算法，因此 20 世紀 80 年代以來，又有一系列的新的濾波算法被提出和應(yīng)用。由于標準中值濾波器不管像素點是否受噪聲污染都簡單的進行取中值，因此，人們在不斷改進中值濾波器結(jié)構(gòu)方法的同時，人們也在努力地尋找判斷圖像中的像素點是否受噪聲污染的辨別方法，并以此為基礎(chǔ)找出更加理想的中值濾波算法，于是產(chǎn)生了開關(guān)中值濾波器(Switching median filter，簡記為 SM)。此外，由于標準中值濾波器在濾波效果和保持圖像細節(jié)方面形成了一對尖銳的矛盾，因此，一種自適應(yīng)中值濾波器油然而生，取得了很好的效果。另外，人們又找到了有秩排序濾波器、堆棧濾波器、模糊中值濾波器等。 中值濾波法是一種非線性平滑技術(shù)，它將每一像素點的灰度值設(shè)置為該點某鄰域窗口內(nèi)的所有像素點灰度值的中值. 實現(xiàn)方法： 　　中值濾波法對消除椒鹽噪音非常有效，在光學測量條紋圖象的相位分析處理方法中有特殊作用，但在條紋中心分析方法中作用不大. 　　中值濾波在圖像處理中,常用于用來保護邊緣信息,是經(jīng)典的平滑噪聲的方法 中值濾波原理:中值濾波是基于排序統(tǒng)計理論的一種能有效抑制噪聲的非線性信號處理技術(shù)，中值濾波的基本原理是把數(shù)字圖像或數(shù)字序列中一點的值用該點的一個鄰域中各點值的中值代替，讓周圍的像素值接近的真實值，從而消除