图像处理,又称影像处理,主要是用计算机对图像进行分析,以达到所需结果的技术。以下是对图像处理主要内容的详细解释:
一、图像处理的基本内容
图像处理一般指数字图像处理,即针对用数字摄像机、扫描仪等设备经过采样和数字化得到的一个大的二维数组(矩阵,该数组的元素称为像素,其值为一整数,称为灰度值)图像,进行一系列操作。这些操作包括但不限于:
1. 图像压缩:图像编码的核心技术,旨在解决数字图像占用空间大,特别是在做数字传输时占用频带太宽的问题。
2. 图像增强和复原:前者旨在改善图像的视觉效果;后者则力求图像保持本来面目,用来纠正图像在形成、传输、存储、记录和显示过程中产生的变质和失真。
3. 图像匹配、描述和识别:图像识别也称模式识别,就是对图像进行特征抽取,然后根据图形的几何及纹理特征对图像进行分类,并对整个图像作结构上的分析。图像描述是图像识别和理解的必要前提。
此外,常见的图像处理操作还有图像数字化、图像分割和图像分析等。
二、图像处理的主要方法
图像处理技术包括点处理、组处理、几何处理和帧处理四种方法。
1. 点处理:处理的对象是像素,因此得名。该方法简单而有效,主要用于图像的亮度调整、图像对比度的调整以及图像亮度的反置处理等。
2. 组处理:处理的对象是一组像素,因此又叫“区处理”或“块处理”。该方法在图像上的应用主要表现在检测图像边缘并增强边缘、图像柔化和锐化、增加和减少图像随机噪声等。
3. 几何处理:指经过运算改变图像的像素位置和排列顺序,从而实现图像的放大与缩小、图像旋转、图像镜像以及图像平移等效果的处理过程。
4. 帧处理:指将一幅以上的图像以某种特定的形式合成在一起,形成新的图像。其中,“特定的形式”是指经过“逻辑与”运算进行图像的合成、按照“逻辑或”运算关系合成、以“异或”逻辑运算关系进行合成、图像按照相加或者相减以及有条件的复合算法进行合成、图像覆盖或取平均值进行合成。
三、图像处理技术的分类
图像处理技术一般也分为两大类:模拟图像处理和数字图像处理。
1. 模拟图像处理:包括光学处理(利用透镜)和电子处理,如照相、遥感图像处理、电视信号处理等。其特点是速度快,一般为实时处理,理论上讲可达到光速,并可同时并行处理。缺点是精度较差,灵活性差,很难有判断能力和非线性处理能力。
2. 数字图像处理:一般都用计算机处理或实时的硬件处理,因此也称为计算机图像处理。其优点是处理精度高,处理内容丰富,可进行复杂的非线性处理,有灵活的变通能力,一般来说只要改变软件就可以改变处理内容。缺点是处理速度相对较慢,特别是进行复杂的处理时更是如此。
四、图像处理的应用领域
图像处理技术广泛应用于各个领域,具体如下:
1. 医学影像:通过图像处理算法来提取病灶、辅助诊断和手术操作。
2. 数字摄影:利用图像合成、色彩调整等技术对照片进行美化和修饰。
3. 电影特效:实现各种奇幻的场景和角色。
4. 虚拟现实:通过图像渲染和交互技术来实现逼真的虚拟场景和体验。
5. 计算机辅助设计:进行图像修复、模式识别和图像压缩等工作。
此外,航天和航空技术、通信工程、工业和工程、军事和公安、文化与艺术等方面也都需要用到图像处理技术。
总的来说,图像处理是一门涉及多个学科和领域的技术,其应用和发展前景非常广阔。