图像处理

图像处理是指对图像举行剖析、加工和处理,使其满意视觉、心思或其他请求的技能。 图像处理是信号处理图像范畴上的一个运用。 目前大大都的图像均是以数字方式存储,因此图像处理许众状况下指数字图像处理。

根源:维基百科
简介

一个图像可以定义为一个二维方程,f(x,y),此中x和y是空间(平面)坐标,f是恣意一点所坐标(x,y)的幅值,称为图像的强度或灰度。当x, y和f均为有限、离散的数值时,该图像称之为数字图像,数字图像处理指的是用数字盘算机方法来处理图像。与人类视觉差别,板滞视觉能涵盖通通电磁波段,于是数字图像处理可以运用超声波,电子显微镜以及盘算机生成的图像上。数字图像处理与盘算机视觉之间没有十分明显的分界线,可是可以将这个盘算机处理的进程分成三品种型来思索:

1.低目标处理

低目标图像处理涉及到少许比较原始的操作,比如对图像举行预处理来举行降噪、比照度增强和图像锐化等。低目标处理一个特征是输入和输出都是图像。

2.中目标处理

涉及到的义务有图像支解(把图像支解成区域或者物体),将物体描画成适合盘算机处理的方式,识别每个物体。中目标处理的输入一般为图像,可是输出是这些图像中提取出的特征(比如,边沿、轮廓等)。

3.高目标处理

了解所识别物体的全体,采用与视觉相关的认知函数。

[描画根源:教科书Digital Image Processing;URL:http://web.ipac.caltech.edu/staff/fmasci/home/astro_refs/Digital_Image_Processing_2ndEd.pdf]

举行数字图像处理所需求的配备包罗摄像机、数字图像搜罗器(包罗同步掌握器、模数转换器及帧存储器)、图像处理盘算机和图像显示终端。

一般来讲,对图像举行处理(或加工、剖析)的主要目标有三个方面:

1.进步图像的视感质料,如举行图像的亮度、彩色变换,增强、遏止某些因素,对图像举行几何变换等,以改良图像的质料。

2.提取图像中所包罗的某些特征或特别新闻,这些被提取的特征或新闻往往为盘算机剖析图像供应便当。提取特征或新闻的进程是方式识别或盘算机视觉的预处理。提取的特功可以包罗许众方面,如频域特征、灰度或颜色特征、边境特征、区域特征、纹理特征、样式特征、拓扑特征和联系构造等。

3.图像数据的变换、编码和压缩,以便于图像的存储和传输。

数字图像处理常用方法有:图像变换、图像压缩编码、图像增强和恢复、图像支解、图像描画和图像分类(识别)。

[描画根源:百度百科;URL:https://baike.baidu.com/item/%E6%95%B0%E5%AD%97%E5%9B%BE%E5%83%8F%E5%A4%84%E7%90%86]

开展历史

描画

数字图像处理最早呈现于20世纪50年代,当时的电子盘算机曾经开展到必定程度,人们开端应用盘算机来处理图形和图像新闻。数字图像处理举措一门学科大约变成于20世纪60年代初期。早期的图像处理的目标是改良图像的质料,它以人工对象,以改良人的视觉效果为目标。图像处理中,输入的是质料低的图像,输出的是改良质料后的图像,常用的图像处理方法有图像增强、恢复、编码、压缩等。首次取得实行成功运用的是美国喷气促进实行室(JPL)。他们对航天探测器彷徨者7号1964年发回的几千张月球照片运用了图像处理技能,如几何校正、灰度变换、去除噪声等方法举行处理,并思索了太阳位置和月球状况的影响,由盘算机成功地绘制出月球外面地图,取得了庞大的成功。随后又对探测飞船发回的近十万张照片举行更为繁杂的图像处理,致使取得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图,取得了出众的效果,为人类登月创举奠定了坚实的根底,也促进了数字图像处理这门学科的降生。以后的宇航空间技能,如对火星、土星等星球的探测研讨中,数字图像处理技能都发挥了庞大的感化。

数字图像处理取得的另一个庞大成便是医学上取得的效果。1972年英国EMI公司工程师Housfield发清楚用于头颅诊断的X射线盘算机断层照相安装,也便是我们一般所说的CT(Computer Tomograph)。CT方法是依据人的头部截面的投影,经盘算机处理来重修截面图像,称为图像重修。1975年EMI公司又成功研制出全身用的CT安装,取得了人体各个部位光显分明的断层图像。这项无毁伤诊断技能1979年取得了诺贝尔奖,阐明它对人类作出了划时代的奉献。

与此同时,图像处理技能许众运用范畴受到广泛注重并取得了庞大的开辟性成绩,属于这些范畴的有航空航天、生物医学工程、工业检测、板滞人视觉、公安执法、军事制导、文明艺术等,使图像处理成为一门引人注目、前景庞大的新型学科。

跟着图像处理技能的深化开展,从70年代中期开端,跟着盘算机技能和人工智能、思念科学研讨的疾速开展,数字图像处理向更高、更深目标开展。人们已开端研讨怎样用盘算机系统标明图像,完成相似人类视觉系统了解外部天下,这被称为图像了解或盘算机视觉。许众国家,特别是兴旺国家加入更众的人力、物力到这项研讨,取得了不少主要的研讨效果。此中代外性的效果是70年代末MIT的Marr提出的视觉盘算表面,这个表面成为盘算机视觉范畴其后十众年的主导思念。

主要事情

年份

事情

相关论文/Reference

1964

JPL对月球照片举行了图像处理

https://www.jpl.nasa.gov/missions/ranger-7/

1982

David Marr提出视觉盘算表面

Marr, D. (1982). Vision: a computational investigation into the human representation and processing of visual information. W. H. WH San Francisco: Freeman and Company.

开展剖析

瓶颈

-处理新闻大,对盘算机的盘算速率、存储容量等请求较高;

-一幅图象本身不具备复现三维景物的通通几何新闻的才能;

-人工因素影响较大:因为人的视觉系统很繁杂,受状况条件、视觉功用、人的心情喜好以及常识状况影响很大,举措图像质料的评判另有待进一步深化的研讨。另一方面,盘算机视觉是模拟人的视觉,人的感知机理必定影响着盘算机视觉的研讨。

未来开展偏向

图像了解曾司表面方法研讨上取得不小的希望,但仍保管不少艰难,需求对人类本身的视觉进程举行更众的剖析。盘算机视觉范畴,另有待人们进一步探究。

Contributor: Yueqin Li

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英国心思学家和神经科学家,将心思学,人工智能,和神经心思学的研讨效果联合起来,提出了全新的关于视觉处理的表面,被认为是盘算神经科学的创始人。
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