【正文】 在形成、記錄、處理和傳輸過程中，由于成像系統(tǒng)、記錄設(shè)備、傳輸介質(zhì)和處理方法的不完善，從而導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降，這一過程稱為圖像退化。圖像增強(qiáng)處理有可能造成某些信息的損失。輸出結(jié)果僅與當(dāng)前點(diǎn)有關(guān)的處理方法稱為點(diǎn)運(yùn)算，而輸出結(jié)果與當(dāng)前點(diǎn)鄰域內(nèi)多個(gè)像素相關(guān)的處理方法稱為局部運(yùn)算。圖像的對(duì)比度增強(qiáng)，灰度層次改善等處理方法均屬于空域法處理。 中北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 2021 屆 專 科 畢業(yè)論文 5 圖 像增強(qiáng)技術(shù)可以分為空域處理變換域處理。 圖像增強(qiáng)技術(shù)主要包括灰度對(duì)比度變換、直方圖修正、圖像平滑、圖像銳化及彩色增強(qiáng)處理等。 ④ 小波變換 小波變換，與傅立葉變換比較，小波變換是時(shí)間（空間）頻率的局部化分析，它通過伸縮運(yùn)算對(duì)信號(hào)（函數(shù)）逐步進(jìn)行多尺度細(xì)化，最終達(dá)到高頻處時(shí)間細(xì)分，低頻處頻率 細(xì)分，能自動(dòng)適應(yīng)時(shí)頻信號(hào)分析的要求，從而可聚焦到信號(hào)的任意細(xì)節(jié)，解決了傅立葉變換的困難問題。一個(gè)連續(xù)的哈爾函數(shù)能一致收斂。斜變換已成功地應(yīng)用于圖像數(shù)據(jù)壓縮中。 ② 斜變換 斜矢量是一個(gè)在其范圍內(nèi)呈現(xiàn)均勻階梯下降的波形。 ( , )f xy 的傅立葉頻譜的幅度譜| ( , )|Fuv 、相位譜 ( , )uv? 和功率譜 ( , )Euv 分別為 輸 出 或 顯 示 光學(xué)成像 存儲(chǔ)器 光電 轉(zhuǎn)換 數(shù)字化儀 存儲(chǔ)器 圖 像 處 理 器 中北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 2021 屆 專 科 畢業(yè)論文 4 ? ?1 / 2222 2 2| ( , ) | ( , ) ( , )( , ) a r c ta n ( , ) / ( , )( , ) | ( , ) | ( , ) ( , )F u v R u v I u vu v I u v R u vE u v F u v R u v I u v????????? ? ? 幅度譜值表明了正弦分量出現(xiàn)的多少，而相位譜信息表明了正弦分量在圖像中出現(xiàn)的位置。 實(shí)函數(shù) ( , )f xy 的傅立葉變換 ( , )Fxy 通常為一復(fù)函數(shù)，它有兩種表示形式。 時(shí)間信號(hào) ()fx的一維傅立葉變換 ()Fx的物理意義是： ()fx反映信號(hào)隨時(shí)間 t 變化的波形； ()Fx反映該信號(hào)隨時(shí)間頻率 f 變化的情況。 ② ( , )f xy 在任一有 限矩形區(qū)域內(nèi)只有有限個(gè)間斷點(diǎn)和有限個(gè)極值點(diǎn)。 4 數(shù)字圖像處理 數(shù)字圖像處理系統(tǒng)基本組成 數(shù)字圖像處理系統(tǒng)一般包括，圖像獲取傳感器，圖像數(shù)字化單元，圖像存儲(chǔ)器，圖像處理器，數(shù)字圖 像顯示、打印、繪圖設(shè)備等，如圖所示。利用 HIS 空間可以從圖像攜帶的彩色信息中消去亮度的影響，顏色的三個(gè)屬性可以分開處理而且相互獨(dú)立，有利于色彩處理和識(shí)別。 常見模型： RGB 模型 RGB空間是最常用的顏色空間，他用 R（紅色）， G（綠色）， B（藍(lán)色）三種顏色的值來表示顏色分量，是面向硬件設(shè)備的。 3 顏色模型 顏色的三要素： 色調(diào)：反映顏色的類別， 如紅色、綠色、藍(lán)色等 亮度： 它是顏色的相對(duì)明暗程度，它是光作用于人眼時(shí)引起的明亮程度的感覺。 中北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 2021 屆 專 科 畢業(yè)論文 2 根據(jù)光譜的波長參數(shù)可以分為全光譜圖像、多光譜圖像和超光譜圖像。 根據(jù)與時(shí)間有無關(guān)系可以分為靜止圖像和運(yùn)動(dòng)圖像。這里 ( , )ixy 是由光源的性質(zhì)來決定的，而 ( , )rxy取決于被照的物體。如果用 ( , )ixy 表示入射分量，用 ( , )rxy 來表示反射系數(shù)，那么 ( , ) ( , ) ( , )I f x y i x y r x y? ? ?, 其中 0 ( , ) , 0 ( , ) 1i x y r x y? ? ?? ? ?。雖然投射光也可以形成圖像，但是沒有特別說明時(shí)，一般指反射光形成的圖像。顯然 0 ( , )f x y? ? ??。 圖像的表示： 二維圖像可以用二維亮度函數(shù)來表示。更一般的意義上說，信號(hào)可以視為是指標(biāo)空間 d∈ D 到值空間 u∈ U的映射 f。我們可以知道數(shù)字圖像處理技術(shù)絕不是一種簡單的手工技術(shù)，它是一種應(yīng)用了數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科知識(shí)的技術(shù) 。本文通過對(duì)數(shù)字圖像處理技術(shù)主要內(nèi)容的概述來宏觀地了解數(shù)字圖像處理技術(shù)。 圖像處理與識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)得到了空前的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于眾多的科學(xué)與工程領(lǐng)域。 可以說 人們生產(chǎn)、工作和生活方式的方方面面都離不開數(shù)字圖像處理技術(shù)。 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)字圖像處理 ，增強(qiáng)，恢復(fù)，壓縮，分割，信息，碼，變換 目 錄 １ 引言 ................................................................. 1 中北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 2021 屆 專 科 畢業(yè)論文 1 2 圖像的基本概念 ........................................................ 1 圖像的定義 .......................................................... 1 圖像的表示： ......................................................... 1 圖像的分類： ........................................................ 1 3 顏色模型 ............................................................. 2 顏色的三要素： 色調(diào)：反映顏色的類別，如紅色、綠色、藍(lán)色等 ........... 2 常見模型： .......................................................... 2 RGB模型 .......................................................... 2 HIS模型 .......................................................... 2 CMY模型 .......................................................... 2 4 數(shù)字圖像處理 .......................................................... 2 數(shù)字圖像處理系統(tǒng)基本組成 ............................................ 2 圖像變換 ............................................................ 3 傅立葉變換 ........................................................ 3 其他常見變換概述 .................................................. 4 數(shù)字圖像處理內(nèi)容 .................................................... 4 圖像增強(qiáng) .......................................................... 4 圖像恢復(fù) .......................................................... 5 圖像壓縮 .......................................................... 5 圖像分割 .......................................................... 6 5 結(jié)束語 ................................................................ 6 參 考 文 獻(xiàn) .............................................................. 7 致 謝 ................................................................... 8 中北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 2021 屆 專 科 畢業(yè)論文 1 １ 引言 也許以前對(duì)圖像處理僅僅停留在把模糊的圖像清晰化的理解上，通過以上內(nèi)容的學(xué)習(xí)，我們可以比較全面地了解圖像處理的主要內(nèi)容。 2 圖像的基本概念 圖像的定義 信號(hào)是信息的載體。而圖像則可以定義為一個(gè)映射，其值空間為亮度（包括顏色），其指標(biāo)空間由位置、時(shí)間、波長等組成。由于光是能量的一種表現(xiàn)形式，所以圖像的亮度可以表示為 ( , )I f x y? , 式中 I 為圖像的亮度， (, )xy 是坐標(biāo)。 光學(xué)圖像一般是由物體表面反射的光形成的。 ( , )f xy 可以看成是由所看到的景物上入射光量及物體對(duì)光的反射系數(shù)共同確定的。 全吸收時(shí)， r 為 0；全反射時(shí) r 為 1。 圖像的分類： 根據(jù)指標(biāo)空間 D 中元素 d 的連續(xù)與離散性可以分為連續(xù)圖像和離散圖像。 根據(jù)有無顏色信息可以分為灰度圖像和彩色圖像。 根據(jù)景物的投影域可以分為平面圖像和立體圖像。 飽和度： 它是指彩色光所呈現(xiàn)顏色的深淺或純潔程度。顏色 C=R（紅色的百分比） +G（綠色的百分比） +B（藍(lán)色的百分比） HIS 模型 雖然 RGB 模型采用物理三基色表示，物理意義很清楚，適合顏色設(shè)備對(duì)顏色 的輸出，但沒有直觀地與顏色的三要素建立聯(lián)系，不能很好的適應(yīng)人眼對(duì)顏色的解釋。 CMY 模型 青、品紅、黃顏色模型是彩色圖像繪制與印刷行業(yè)使用的顏色模型，在顏色立方體中它們是紅、綠、藍(lán)的補(bǔ)色，稱為減色三原色或減色基。 中北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 2021 屆 專 科 畢業(yè)論文 3 圖像獲取 控制器 圖像變換 傅立葉變換 函數(shù) (, )f xy 存在傅立葉變換的充分條件是： ① 絕對(duì)可積 。 ③ ( , )f xy 沒有無限大的間斷點(diǎn)。 空間信號(hào) ( , )f xy 的二維傅立葉變換 ( , )Fxy 的物理意義可以理解為： ( , )f xy 反映圖像隨空間 (, )xy 變化的波形； ( , )Fxy 反映該信號(hào)隨空間頻率 (, )uv 變化的情況。 代數(shù)形式為 ： ( , ) ( , ) ( , )f u v R u v jI u v?? 指數(shù)形式為 ： ( , )( , ) | ( , ) | j u vF u v F u v e ?? 式中， ( , )Ruv 和 ( , )Iuv 分別是 ( , )Fuv 的實(shí)部和虛部。 其他常見變換概述 ① 離散余弦變換 離散余弦變換具有把圖像的重要可視信息都集中在變換的一小部分系數(shù)中，所以，DCT 變 換在圖像的壓縮中非常有用，是 JPEG 算法的基礎(chǔ)。對(duì)于灰度逐漸改變的圖像，用斜矢量表示是合適的。 ③ 哈爾函數(shù) 哈爾函數(shù)系是完備的歸一化正交函數(shù)系。哈爾函數(shù)在圖像數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)字濾波等方面都獲得良好應(yīng)用。 數(shù)字圖像處理內(nèi)容 圖像增強(qiáng) 圖像增強(qiáng) 是 突出圖像中感興趣信息、削弱不感興趣的信息，改變圖像的視覺效果和質(zhì)量的處理方法，其目的是為了使處理的結(jié)果更適合與人類視覺觀察判斷或機(jī)器識(shí)別分析，從而提高圖像的使用價(jià)值。圖像增強(qiáng)可以采用單一方法，也可以采用幾種方法聯(lián)合處理，以獲得期望的增強(qiáng)效果?？沼蛱幚碇苯訉?duì)圖像的像素灰度進(jìn)行調(diào)整?？沼蛱幚碛挚煞譃辄c(diǎn)運(yùn)算和局部運(yùn)算。 應(yīng)該明確的是，圖像增強(qiáng)處理并不能增加原始圖像信息，只能增強(qiáng)人或機(jī)器對(duì)某種信息的辨別能力。一般說來，一部分圖像信息的增強(qiáng)往往要以另外一部分圖像的信息的削弱為代價(jià)。圖像恢復(fù)的任務(wù)是使退化的圖像消除或降低退化因素，以保真度為準(zhǔn)則，盡可能地恢復(fù)原來的圖像。前者是以犧牲不感興趣信息的質(zhì)量為代價(jià)來提高感興趣信息的質(zhì)量，后者是以保真度為前提來改善圖像質(zhì)量。而圖像恢復(fù)不僅根據(jù)人的主觀感受來判斷，還常常要根據(jù)一些客觀退化過程的先驗(yàn)知識(shí)將其模型化，并采用相反的過程進(jìn)行處理，以便重建或恢復(fù)出原來圖像。 造成圖像質(zhì)量退化的因素包括光學(xué)系統(tǒng)的像差和畸變、光學(xué)成像衍射、成像系統(tǒng)的非線性、成像過程的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、大氣的湍流的擾動(dòng)效應(yīng)、系統(tǒng)噪聲等。 圖像壓縮 數(shù)字圖像是用點(diǎn)陣表示并且是用圖像文件的形式存放的 。 圖像壓縮的可能性在于，首先，圖像數(shù)據(jù)存在著較強(qiáng)的相關(guān)性，圖像內(nèi)部鄰近像素以及視頻序列中相鄰幀對(duì)應(yīng)像素的灰度相同或相近，即含有大量的冗余信息。其次，圖像的最終接受端往往是人們的視覺系統(tǒng)，它的感知或敏感范圍有限。最后，中北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 2021 屆 專 科 畢業(yè)論文