计算机论文范文小型数字图像处理系统简介

　　这篇计算机论文范文主要向我们介绍了小型数字图像处理系统的概念和表示方法，并且通过对数字图像的系统分析对小型数字图像处理系统做了详细的功能介绍。

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　　1.图像和数字图像

　　从广义上说，图像是自然界景物的客观反映，是人类认识世界和人类本身的重要源泉。它是用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的，可以直接或间接作用于人眼并进而产生视知觉的实体。人的视觉系统就是一个观测系统，通过它得到的图像就是客观景物在人眼中形成的影像。随着计算机技术的迅速发展，人们还可以人为地创造出色彩斑斓、千姿百态的各种图像。

　　客观世界在空间上是三维(3-D)的，但一般从客观景物得到的图像是二维(2-D)的。一幅图像可以用一个2-D数组f(x, y)来表示，这里x和y表示2-D空间XY中一个坐标点的位置，而f则代表图像在点(x, y)的某种性质F的数值。例如常用的图像一般是灰度图，这时f表示灰度值，它常对应客观景物被观察到的亮度值。

　　常见图像是连续定义的，即f, x, y的值可以是任意实数。为了能用数字计算机对图像进行加工处理，需要把连续的图像在坐标空间XY和性质空间F都进行离散化。这种离散化了的图像就是数字图像，可以用I(r, c)来表示。其中I代表离散化后的f，(r, c)代表离散化后的(x, y)，r代表图像的行(row)，c代表图像的列(column)。这里I, c, r，的值都是整数。但是通常在不至引起混淆的情况下，仍用f(x, y)代表数字图像，如不特别说明，f, x, y都在整数集合中取值。

　　2.图像处理和分析系统

　　一个基本的图像(处理和分析)系统构成可由图1表示。图中各模块都有特定的功能，分别是采集、显示、存储、通信、处理和分析。

　　2.1 图像采集模块

　　为采集数字图像，需要两种装置(器件)。一种是对某个电磁能量谱波段(如X射线、)敏感的物理器件，它能产生与所接受到的电磁能量成正比的(模拟)电信号。另一种称为数字化器，它能将上述(模拟)电信号转化为数字(离散)的形式。

　　以常见的X光透视成像仪为例，由X光源发出的射线穿越物体到达另一端对Ⅹ光敏感的媒体。这个媒体能获得物体对X光不同吸收率的图像。它可以是胶片，一个带有将X光转化为光子的电视摄影机，或其它能将X光转换为数字图像的离散检测器。

　　2.2图像显示模块

　　对图像处理来说，处理的结果主要用于显示给人看。对图像分析来说，分析的结果也可以借助计算机图形学技术转换为图像形式直观地展示。因此图像显示对图像处理和分析系统来说是非常重要的。

　　常用图像处理和分析系统的主要显示设备是电视显示器。输入显示器的图像也可以通过硬拷贝转换到幻灯片、照片或透明胶片上。除了电视显示器，可以随机存取的阴极射线管(CRT)和各种打印设备也可用于图像输出和显示。

　　2.3 图像存储模块

　　图像包含有大量的信息，因而存储图像也需要大量的空间。在图像处理和分析系统中，大容量和快速的图像存储器是必不可少的。在计算机中，图像数据最小的量度单位是比特(bit)。存储1幅1024×1024的8byte图像就需要1M byte的存储器。用于图像处理和分析的数字存储器可分为3类：

　　(1)处理和分析过程中使用的快速存储器;

　　(2)用于比较快地重新调用的在线或联机存储器;

　　(3)不经常使用的数据库(档案库)存储器。

　　计算机内存就是一种提供快速存储功能的存储器。另一种提供快速存储功能的存储器是特制的硬件卡，也叫帧缓存。它常可存储多幅图像并可以视频速度(每秒25或30幅图像)读取。它也可以允许对图像进行放大缩小，以及垂直翻转和水平翻转。

　　磁盘是比较通用的在线存储器，常用的Winchester磁盘已可存储多个G byte的数据。近年还常用磁光(magneto-optical，MO)存储器，它可在5 1/4英寸的光片上存储上G byte的数据。在线存储器的一个特点是需要经常读取数据，所以一般不采用磁带一类的顺序介质。对更大的存储要求，还可以使用光盘塔，一个光盘塔可放几十个到几百个光盘，利用机械装置插入或从光盘驱动器中抽取光盘。

　　2.4 图像通信模块

　　近年来随着信息高速公路的建设，各种网络的发展非常迅速。因而，图像的通信传输也得到了极大的关注。另一方面，图像传输可使不同的系统共享图像数据资源，也极大地推动了图像在各个领域的广泛应用。图像通信可分成近程的和远程的。

　　近程图像通信主要指在不同设备间交换图像数据，现已有许多用于局域通信的软件和硬件以及各种标准协议。

　　远程图像通信主要指在图像系统间传输图像。长距离图像通信遇到的首要问题是图像数据量大而传输通道常比较窄。例如目前常用的电话线的速率为9600 bit/s，如果以这样的速率传输1幅512×512的8 bit图像就需要300s。利用中继站的无线传输速率比较高，但费用增加得更高。因此需要对图像数据进行压缩，可通过图像处理和分析模块完成。

　　2.5 图像处理和分析模块

　　在图像处理和分析中，主要有以下几个方面：

　　(1)图像质量改善：力图把图像上的畸变及噪声信息去掉，便图像更清晰，以便准确目视判读和解释。具体技术措施大致包括4类：锐化技术：是突出图像上的灰度突变的各类边缘处增大对比度，便图像轮廓更清晰;平滑技术：是一种抑制噪声而达到改善图像质量的措施;复原技术：是根据引起图像质量下降的原因而采取的一种恢复图像本来面目的处理措施;校正技术;采取几何校正措施，去掉图像上的几何失真。

　　(2)图像分析：人类研究图像的目的是为提取图像中的有用信息。图像分析一般包括：边缘与线条的检测、图像区域分割、形状特征测量、图像纹理分析、图像匹配等技术。

　　(3)图像重建：它主要包括CT中投影图像的三维重建，和应用于测量左、右视图像对，生成立体图像的技术。

　　(4)图像数据压缩：由于图像经数字化后，所产生的数据信息量非常大，尤其是彩色动态图像的数据量更是大的惊人。如何保存及处理这些数据，甚至成为数字图像处理技术的瓶颈，也是技术上的难题。

　　图像处理和分析中的一个重要事实是对特殊的问题需要特殊的解决方法。现有的图像处理和分析软件和硬件可以提供比以前更多更快的通用工具，但要解决具体的问题还需要深入的研究和开发。

　　参考文献：

　　[1] 黎洪松，数字图象压缩编码技术及其C语言程序范例，北京：学苑出版社，1998

　　[2] 张远鹏，计算机图像处理技术基础，北京：北京大学出版社

　　[3] 孙仲康，沈正康，数字图像处理及其应用，北京：国防工业出版社

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