【正文】 通過采集接口模塊或設備將數(shù)字化圖像信息從主機中取出，并構成數(shù)據(jù)文件存儲到存儲設備中去，供顯示或傳輸。也就是說這類采集技術和設備就是成像系統(tǒng)的主機和各種膠片等硬拷貝同數(shù)字文件存儲設備之間的掃描輸入接口技術和設備。如圖1所示。在數(shù)字圖像采集設備應用中，值得關注的問題是不同廠家開發(fā)的數(shù)字化成像系統(tǒng)以及配套的數(shù)字圖像采集設備（或模塊）往往采用互不兼容的圖像數(shù)據(jù)文件格式，這給數(shù)字圖像信息資源的共享和實現(xiàn)造成了很大的人為的障礙。它在理論上允許采集窗口、層位以及技術人員指定的其它的參數(shù)和附在圖中的有關病人姓名、層位片號、醫(yī)囑等文字注解，即所謂的“12 On1”多格式，滿分辨率CT和MR圖像的照相／顯示功能。對這類非醫(yī)學診斷影像資料的獲取也是一門重要的學問，這類影像資料常用的獲取方法包括：①采用視頻捕捉卡直接進行視頻資料的采集，這是最有效和快捷的方法。②形形色色的多媒體素材庫光盤是獲取影像資料的主要途徑之一，光盤中，往往都含有多種影像資料。④通過各種動圖、視頻編輯軟件制作的數(shù)字影像資料，缺點是需要熟悉軟件的使用方法，制作周期長。醫(yī)學圖像采集方式如前所述應視具體成像設備而定。一部分設備有數(shù)字輸出，例如CT、MRI等；還有一些成像設備用視頻輸出，如B超、內窺鏡等。這些設備的原始數(shù)據(jù)無法讀出，因而也常通過視頻輸出口獲取圖像。例如，經過窗寬窗位變換的CT圖像只反映一部分“CT數(shù)”范圍內的信息，要從一幅CT圖恢復全部“CT數(shù)”是不可能的。膠片圖像數(shù)字化大致可采用視頻掃描，鼓形掃描，固態(tài)照相和激光掃描等，今分述于后。（見圖6109）圖4視頻掃描系統(tǒng)框圖在顯示端則用相似的掃描法將電信號回復到所顯示的圖像。一般為625行，但隔行掃描時有效行只有576行（扣去場消隱期占去行數(shù)）。這種從上到下的采樣行數(shù)稱為電視垂直分辨力。K稱為Kell因子。此時K=370/576≈。除以2是由于一個線對至少需要2條掃描線才能分辨。如對于625行的系統(tǒng)，設水平分辨力與垂直分辨力相當，實際上掃一行的時間為：1/（25625）==64μs，或說：一個周期占有64μs/=＝200ns。這說明對傳輸電路至少需有5MHz帶寬。A/D變換的深度至少應為8bit，相當于256級灰度。一張胸片最好有相當于12bit的灰度級，否則這一方案就不足取。激光掃描儀的工作原理為：激光束先對膠片掃描一根線，由光電倍增管一個、一個像素地檢測掃描線上的光信號，并將它轉為電信號，再經812bit的A/D變換量化后存入計算機。其工作框圖如5所示：圖5激光掃描儀框圖膠片經X射線輻照后形成以光密度為參數(shù)的影像。從而有灰度光密度這一特性曲線。 影響掃描質量的另一個重要因素是掃描視野的均勻度。 (三)數(shù)碼相機上述電視攝像機所得圖像的空間分辨力不及激光掃描儀。前者密度分辨力最高為8bits，后者可達12bits。激光掃描儀則需1分鐘左右。數(shù)碼相機于1991年由柯達公司率先推出，至今已有數(shù)十種品牌。一片電荷耦合傳感器件包括：①光電轉換功能；②電荷存儲轉移功能；③電信號輸出部分。通過光電轉換將圖像轉成電荷。最后，電荷在轉移到輸出緩沖器后變成電信號輸出。在N型半導體的襯底上覆蓋一層SiO2，再在SiO2表面排列金屬電極。圖中V2電位V較鄰近電極電位V1，V3為負，在V2電極下面的半導體層內形成勢阱，儲存正電荷。CCD圖像傳感器的工作示意圖見圖6113。圖7CCD結構示意 圖7CCD圖像傳感器工作示意圖面陣CCD中這樣的光電轉換元件排成一個矩陣。 面陣CCD則可以像膠片一樣一次曝光即可記錄一整幅畫面。如DC120其標準分辨力為1280960，但其CCD像素數(shù)僅為984850。表1為幾種數(shù)碼相機的規(guī)格。表1型號DCS420c／DCS420mDCS460傳感器面陣CCD9mm15mm傳感器感光度100400／2001600ASA100ASA焦距延長調焦自動聚焦/手動自動聚焦／手動最高分辨力（像素數(shù)）1012152430602036彩色深度（位）312／112312曝光時間尼康N90尼康N90黑白或彩色活動景物彩色／黑白彩色/黑白照明日光、閃光燈、燈光日光、閃光燈、燈光最大數(shù)據(jù)容量/幅／軟件/插件PC機用TWainMac機用photoshopMac機用photoshop插件接口SCSISCSI作為通信、介質存貯、數(shù)據(jù)發(fā)送、多媒體計算機等技術的關鍵環(huán)節(jié),圖像壓縮編碼算法的研究是信息技術中最活躍的研究領域之一. 尤其是進入21 世紀以后,電子技術和通信技術的發(fā)展使可視電話、會議電視、數(shù)字電視、高清晰度電視、多媒體計算機、信息高速公路等的生產和建立成為可能. 在這一背景下,探索高效圖像壓縮編碼算法無疑將成為主要任務之一,對其研究也將成為國際公認的熱點之一. 為了使有限的符號表達更多的信息量,圖像壓縮既非常必要,也有可能,因此產生了各種各樣的圖像壓縮方法. 圖像壓縮編碼用盡可能少的數(shù)據(jù)表示信源發(fā)出的圖像信號,以減少容納給定消息集合的信號空間. 通過對圖像數(shù)據(jù)的壓縮減少數(shù)據(jù)占用的存儲空間,從而減少傳輸圖像數(shù)據(jù)所需的時間和信道帶寬.例：(a)原始噪聲圖像(b)加高斯白噪聲后的圖像(c)去噪與壓縮編碼后的圖像 a b c圖像壓縮編碼算法的研究歷程可分為如下2個階段.(1) 第1代圖像壓縮編碼階段(1985年以前) . 圖像壓縮編碼算法的研究起源于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)壓縮理論,有些學者認為始于18 世紀末Sheppards所做的“實數(shù)舍入為十進制數(shù)”的研究,也有人認為19 世紀末研制的莫爾斯代碼是數(shù)據(jù)壓縮的第一次嘗試. 1939 年Dudley 研制了聲碼器,他把聲音頻譜的能量劃分為有限數(shù)目的頻帶,并且在每個頻帶內傳輸相應的能級,因此能夠達到較高的壓縮. 比較系統(tǒng)的研究始于20 世紀40 年代初形成的信息論,盡管當時數(shù)字計算機尚未出現(xiàn),但其研究與當今數(shù)字計算機所使用的壓縮技術有著密切的聯(lián)系,許多算法,如Huffman 編碼等仍有很大的應用價值. 近年來,由于模式識別、圖像處理、計算機視覺等技術的發(fā)展,促進了數(shù)據(jù)壓縮的研究. 1997 年以前基于符號頻率統(tǒng)計的Huffman 編碼具有良好的壓縮性能,一直占據(jù)重要的地位,并不斷有基于其改進的算法提出 . 1977 年以色列科學家J acob Ziv 和Abra2ham Lempel 提出了不同于以往的基于字典的壓縮編碼算法L Z 77 ,1978 年又推出了改進算法L Z 78 ,把無損壓縮編碼算法的研究推向了一個全新的階段. 近年來,隨著神經網(wǎng)絡理論的興起,有人采用BP 網(wǎng)進行非線性預測的嘗試,取得了較好的效果 . 自1969 年在美國舉行首屆“圖像編碼會議”以來,圖像壓縮編碼算法的研究有了很大進展,其中變換壓縮編碼與量化壓縮編碼是研究熱點.(1) 第2代圖像壓縮編碼階段(1985年以后) . 為了克服第1代圖像壓縮編碼存在的壓縮比小、圖像復原質量不理想等弱點,1985 年Kunt 等人充分利用人眼視覺特性提出了第2 代圖像壓縮編碼的概念. 20 世紀80 年代中后期,人們相繼提出了在多個分辨率下表示圖像的方案,主要方法有子帶壓縮編碼、金字塔壓縮編碼等,利用不同類型的線性濾波器,將圖像分解到不同的頻帶中,然后對不同頻帶的系數(shù)采用不同的壓縮編碼方法. 這些方法均在不同程度上有如下優(yōu)點:多分辨率的信號表示有利于圖形信號的漸進式傳輸。區(qū)域生長法 。統(tǒng)計法從宏觀角度對紋理進行統(tǒng)計分析,適用于隨機紋理。模型法將紋理看做某種數(shù)學模型進行分析. (1) 結構法. 結構分析法從紋理圖像的結構角度分析紋理基元形狀和排列分布特征. 紋理基元存在面積、周長、偏心度、方向、延伸度、歐拉數(shù)、矩、幅度、緊支性等特征. 該方法通常首先確定紋理基元,然后根據(jù)句法模式識別理論,利用形式語言對紋理的排列規(guī)則進行描述. 其優(yōu)點是有利于對紋理構成的理解和高層檢索使用,適合于描述人工規(guī)則紋理. 對于自然紋理,由于基元本身提取困難以及基元之間的排布規(guī)則不易用確定的數(shù)學模型描述,在隨機紋理的描述方法中,結構分析法應用不多或者常被用做輔助分析手段. (2) 統(tǒng)計法. 多數(shù)紋理可以描述為一個隨機變量,尤其是自然紋理,從局部分析表現(xiàn)出很大的隨機性. 從整體分析和統(tǒng)計意義上,紋理存在某種規(guī)律性,不同的紋理存在不同的數(shù)字特征. 基于統(tǒng)計的紋理分析方法主要有矩、自相關函數(shù)、灰度共生矩陣分析等. (3) 頻譜法. 頻譜法將空間域的紋理圖像變換到頻率域中,利用信號處理的方法,該法是建立在多尺度分析與時/ 頻分析基礎之上的紋理分析方法,目前主要有傅里葉變換、小波等. (4) 模型法. 模型法將紋理基元分布看成某種數(shù)學模型,運用統(tǒng)計、信號分析等理論中相應的方法對紋理模型進行分析,獲得一些紋理特征. 常用的模型有馬爾可夫隨機場模型 、Wold 分解 、自回歸模型 、控向金字塔小波分析、分形等. 基于模型的方法不僅可以用于表示紋理,而且可以用于合成紋理.圖像提取技術得到了越來越多學者的關注,產生了很多的研究成果,但是仍存在以下4 點不足和有待解決的問題: (1)缺乏統(tǒng)一的評價標準。 (3) 最終提取邊界很大程度上依賴于Trimap 。數(shù)據(jù)向量量化編碼算法的選擇問題. 紋理的理論和應用研究取得了豐富的成果,但也有一些與之相關的概念和理論尚未取得一致的看法,紋理研究方法多從信號處理、模式識別理論發(fā)展而來,并且處在不斷的發(fā)展之中.經過近90 年的發(fā)展,特別是第3代數(shù)字計算機問世后,數(shù)字圖像處理技術出現(xiàn)了空前的發(fā)展,但存在一定的問題,具體體現(xiàn)在以下5 個方面: (1) 在提高精度的同時著重解決處理速度的問題,巨大的信息量和數(shù)據(jù)量和處理速度仍然是一對主要矛盾。 （3）邊緣學科的研究(如人的視覺特性、心理學特性的研究的突破) 促進圖像處理技術的發(fā)展。(5) 建立圖像信息庫和標準子程序,統(tǒng)一存放格式和檢索. 圖像信息量和數(shù)據(jù)量大,若沒有圖像處理領域的標準化,圖像信息的建立、檢索和交流將是一個極嚴重的問題,交流和使用極不便,造成資源共享的嚴重障礙 筆者認為,圖像處理技術未來發(fā)展大致體現(xiàn)在在以下4 個方面:1) 朝高速、高分辨率、立體化、多媒體、智能化和標準化方向發(fā)展. 具體表現(xiàn): (1) 提高硬件速度. 這不僅僅要提高計算機的速度,而且A/ D 和D/ A 的速度要實時化?！痘谶z傳算法的自適應聚類圖像閾值分割方法》[J]。2005年成金勇,范延濱,宋潔,潘振寬。青島大學學報(自然科學版)?！秷D像邊緣提取方法及展望》[J]。2004年1王向陽,楊紅穎,高存臣。計算機工程與應用。《一種基于優(yōu)先搜索方向的邊界跟蹤算法》[J]。2004年03期 李紅俊，韓冀皖.《數(shù)字圖像處理技術及其應用》.計算機測量與控制，（9）：620~622 楊枝靈，王開.《Visual C++ 數(shù)字圖像獲取、處理及實踐應用》.人民郵電出版社，2003 .聶穎，劉榴娣.《數(shù)字信號處理器在可視電話中的應用》.光電工程，（3）：67~70. 侯遵澤，楊文采.《》，（3）：1~9李道遠，常敏，袁春風.《基于小波變換的數(shù)字水印綜述》.計算機應用與工程，（10）：65~67結束語 數(shù)字圖像處理技術在航空航天、工業(yè)生產、醫(yī)療診斷、資源環(huán)境、氣象及交通監(jiān)測、文化教育等領域有著廣泛的應用，創(chuàng)造了巨額社會價值；同時還遠遠不能滿足社會需求，自身也在不斷完善和發(fā)展，有很多新的方面要探索?？傊?隨著科學技術的快速發(fā)展以及人類需求的不斷增長,圖像處理技術無論是在理論上還是在實踐上,均會取得很大的發(fā)展,其應用領域必將越來越廣泛。感謝我的家人對我大學三年學習的默默支持；感謝我的母?？κ矌熢航o了我在大學四年深造的機會，讓我能繼續(xù)學習和提高；感謝所有的老師和同學們四年來的關心和鼓勵。 這次畢業(yè)論文設計我得到了很多老師和同學的幫助，其中我的論文指導老師劉文輝老師對我的關心和支持尤為重要。劉老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)論文的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導。 感謝在整個畢業(yè)設計期間和我密切合作的同學，和曾經在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭儯诖?，我再一次真誠地向幫助過我的老師和同學表示感謝！