计算机数字处理技术在图像处理中的应用

长沙学院 阎巍

近年来计算机技术的应用已经融入到了生产生活中，而在互联网的大范围覆盖下，计算机技术在各个领域的应用都相对较为广泛。而针对图像的处理，计算机数字处理技术在不断发展的过程中也在不断优化对图像的处理，尤其是在当前各种图像处理软件的盛行情况下，计算机数字处理技术在图像处理中的应用具有一定的独特优势。本文在计算机数字处理技术的简要概述基础上，进一步对计算机数字图像处理的系统结构进行分析，从而在相关应用中总结得出当前计算机数字处理技术存在的优势，以此有效促进计算机数字处理技术关于图像的处理。

图像是当前我国信息技术、生命科学以及航空航天等重要技术中必不可少的一部分，这些技术的研究与应用都离不开图像处理，因此，计算机图像技术也随着我国不断发展的科学技术进一步全面渗透到各个科技领域。当前的数字图像处理主要是利用计算机对图像进行处理，具有较高的精度，处理的内容也相对较为丰富，可以在一定程度上通过计算机处理技术进行一系列较为复杂的非线性处理，能够进一步优化处理内容，并且在处理速度上进行优化提升。图像处理技术本就涉及到多个基础理论知识，需要在一定严格的数据以及数理基础上进行处理优化。

1 计算机数字处理技术的介绍

1.1 计算机数字处理技术的概念

计算机数字处理技术主要是在一系列数据基础上对信息数据进行处理，而计算机数字处理技术针对图像进行的处理主要是在计算机应用软件的基础上将对应的图像信号进行转换，即转变为数字信号，以此有效帮助计算机快速进行数字信号的处理。在其计算机数字处理技术的应用上进行数字图像的压缩、平滑以及旋转等相关操作。在传统的数字图像处理过程中，作为连续的图像，可以被称为模拟图像。而数字图像主要是依赖计算机对图像进一步进行加工处理，在传统图像的基础上进行图像转换，以此将图像在空间以及幅值的离散化情况下转换数字化的图像，从而进行数字化图像处理[1]。

当前计算机针对图像的数字处理技术主要包括了对点运算、几何处理、图像增强、图像复原以及图像形态学处理等。计算机利用数字处理硬件的图像转换对模拟图像进行数字信号的转换，从而提高相对图像的可使用性。其中，点运算主要是针对数字图像的像素进行相关的数学运算，例如利用加减乘除法进行图像像素的点运算，可以重新进行图像素的计算，以此有效提高图像的分辨率，实现图像均衡的对应目标。而几何处理则是根据图像数据进行对应的坐标转换，即在对应的图像基础上实现移动、缩小、放大以及旋转等操作，并且能够实现图像的匹配以及对图像进行扭曲校正等操作。一般情况下几何处理是当前图像处理中最为基础的加工技术，尤其是缩放功能，是当前各种图像处理软件中的基本处理方式。对于图像的处理而言，图像增强以及图像复原则是较为管理的处理工序，图像增强主要是在原有图像信息的表达程度上进行一定程度的削减，通常情况下利用直方图增强方法或者是伪色彩增强方法。而图像复原则是根据图像的技术应用进一步针对图像进行干扰剔除，尽可能将图像的模糊性进行复原，恢复其原来的图像面貌，通常情况下利用噪声复原方法。除此以外，应用计算机进行图像的处理，还需要掌握一定的形态学处理，即在图像形态学的相关技术基础上实现图像的细化分析，进一步展现图像的腐蚀效果。至于其他的图像编码、图像重建等技术都是关于图像信号转变为数字信号的根本特性，利用压缩编码实现图像的压缩而有效减小空间占比，利用CT技术实现图像的重建，并且运用模式识别对图像进行模糊识别以及结构模式识别。

1.2 计算机数字图像处理技术的分类

关于计算机数字图像的处理技术，在一定程度上实际上包含了一系列的程序与技术，主要是针对采集到的图像进行分析处理，而在其处理过程中也是在分阶段处理过程中实现图像的加工。即在前期进行简单的图像旋转、平移或者是裁剪等技术，中期进行图像的增强分割以及复原，最后再利用识别分析以及编码压缩等技术进行处理。计算机数字图像处理技术主要可以分为图像去噪技术、图像增强技术以及图像压缩技术等。图像去噪技术主要是针对图像采集过程中出现的一系列噪音，可能是固体本身存在的噪音，又或者是光量子的噪音。这些噪音在一定程度上都能够影响到图像的质量，充分阻碍了当前图像处理技术人员的正常操作，因此，图像去噪技术是目前计算机数字图像处理过程中应用最为广泛的技术，尤其是针对采集后的信息图像，应严格进行去噪处理。图像增强技术针对的则是采集后需要进行处理的图像信息，在这类图像的某些信息中往往存在重要信息与一部分不重要的信息，因此为了能够有效突出关键信息，应对部分次要信息进行干扰的削减，图像增强技术则可以广泛应用。图像增强技术能够进一步优化图像的处理，改善原来图像的画质，当前在计算机的图像处理技术应用过程中，计算机针对图像进行的一系列增强包括了对比度的增强、伪色彩的增强以及图像的锐化程度等。计算机的图像增强技术并非是在原有的图像上进行信息的添加，而是进一步突出了图像某部分的特性，强调图像的关键信息。而图像压缩技术则是在实际上对图像进行含数据在内的压缩。通常情况下，依靠图像压缩技术能够充分提高数字图像的清晰度和真实度，有效保障在图像的传播过程中，其对应的图像发生失真以及损失等情况[2]。

1.3 计算机数字图像处理技术的应用

针对当前计算机数字图像处理技术的应用，其主要是在图像处理范围内被广泛应用。当前互联网信息技术与生产生活愈发融合，计算机对数字图像的处理技术也被广泛应用于实际生活中。尤其是当前人们并未能够从日常生活中深切感受到计算机图像处理技术的重要性，但其实计算机对图像的处理体现在生活中的方方面面。在工业生产方面，利用计算机数字图像处理技术能够有效提高印刷产品以及对应产品零部件的无损检测。而在农业等生产方面的应用，数字图像处理技术能够帮助农业科技进行三维机器的设计，为其相关的系统提供准确的图像数据基础。而针对图像处理技术在医学领域的应用，则主要包括了在临床医学中的X射线断层扫描以及CT扫描、核磁共振扫描等技术，利用图像处理技术能够优化超声波图像等的准确性，保证医学领域的快速发展。与此同时，图像处理技术还被遥感通信等领域涉及应用，主要急用计算机图像处理技术对遥感技术中要求的图像信息进行准确处理，在图像的基础上进一步将高质量的波段图像传送到气象、军事等各个部门，从而有效保证计算机数字图像处理技术的发展。

2 图像处理的数字处理技术分析

2.1 数字图像处理的系统结构

针对当前我国数字图像处理技术中的计算机应用情况，由于计算机对数字图像进行处理的过程依赖于程序进行，其处理系统具有一定的结构，主要包括有图像采集、图像存储、图像显示以及图像处理等模块。关于图像的采集模块。主要是利用各种方式得到对应的图像数据信息，同时进行数据的获取和模数转换等，一般情况下可以通过超声波成像等获取到相关图像。与此同时，图像的处理模块主要是对模拟图像进行转换，将其转换为数字矩阵，再通过其他不同的处理算法对矩阵进行分析处理，以此达到理想中的处理效果。而图像显示模块则是通过当前计算机的显示设备或者是对应的打印设备准备输出图像，利用彩色打印机或者彩色等离子显示器等进行图像的显示。这就是计算机关于数字图像处理的一整个处理系统结构，具有较强的执行性和准确性。

2.2 数字图像处理分析

针对当前计算机的数字图像处理技术，其边缘检测实际上是对图像的边缘化进行明暗、色彩以及纹理等的处理。边缘通常情况下指的是物体的轮廓或者是物体不同的表面之间存在的交界在图像中的对应反应，而在计算机对数字图像的处理过程中，对于图像边缘的检测通常以不同的灰度、色彩等特性区域来进行划分。边缘作为图像处理过程中较为关键的对象，在一般情况下发生于灰度突然变化的部分（如图1所示），与此同时，图像的边缘实际上是有一定宽度的，并且其灰度常常较为缓慢地发生变化（如图1所示）。而在图像的采集过程中，由于常受到部分噪音的干扰，边缘的检测在通常情况下也会受到一定的影响，其边缘较经常模糊不清。两边对应灰度相同或者是相近（如图1所示），其对应的边缘检测方法也大不相同[3]。

图1 边缘和灰度值模型示意图Fig.1 Schematic diagram of edge and gray value model

计算机处理数字图像的过程中，除了要对边缘进行检测外，还应对滤波进行处理。通常情况下，在图像输入计算机的过程中，周围环境以及对应的输入转换器都会对其图像产生一定的噪声干扰，进而导致图像在输入过程中产生部分失真的现象。为了有效消除当前的失真情况，并且有效避免噪声的相关干扰，则将对图像进行一定程度上的正规化处理，即将图像的失真情况进行校正，并且在模糊识别的基础上去掉模糊的成分，帮助图像恢复原貌。对于图像的噪声成分消除操作，是图像的滤波操作。主要是为了有效对图像进行特征识别模式，进一步符合计算机的适应度要求，消除数字图像中混杂的各种噪声。当前的滤波操作技术要求应在严格保证原图像轮廓边缘等重要信息的基础上尽可能大地使图像清晰化，提高视觉效果。

最后，关于计算机数字处理技术在图像处理中的应用，更为重要的是对图像进行的像素细分工作，目前我国的图像测量系统主要由照明系统、光学成像系统以及计算机等组成。而对于相关数字图像的处理，应进一步要求对系统的精度进行充分分析研究，目前的图像测量系统精度受到较多因素的影响，因此越来越多的人关注到图像测量软件的算法问题。尤其是针对边缘检测的算法，其对图像精度的确定要求较为严格。伴随着我国工业技术生产的不断发展与提高，数字图像的处理技术也在不断优化发展，其中关于边缘检测的精度以及对应的分辨率的检测主要是利用边缘邻域灰度分布的矩来进行拟合边缘的估计。针对当前二维空间中的理想边缘模型（如图2所示），对应计算机对图像边缘像素的处理，主要是利用二维空间的灰度矩来有效确定边缘的位置，其方法较为简单便捷，也具有一定的精确度，能够适用于任意尺寸的窗口，精度也不受图像恢复数据加性或者乘性的影响[4]。

图2 二维理性边缘模型图Fig.2 2D rational edge model diagram

2.3 计算机数字处理技术在图像处理中的应用

计算机数字处理技术实际上旨在对数据进行相关处理，而应用于图像处理则需要将对应的图像与数字信号进行转换应用，继而在计算机相关算法的运用过程中充分提高数字图像处理技术的加工应用。计算机的加工基础主要建立在一定程序系统结构上，而图像处理旨在对图像进行加工，而图像信号在计算机的处理过程中具有一定的局限性，因此通常情况下都将图像信息与数字信息进行合理转换。以此提高计算机对数字图像信号的充分把握与处理。数字图像处理技术主要利用计算机的相关技术软件进行分析处理，能够应用计算机的对应算法进行图像的测量、增强以及绘制，尤其是针对当前信息技术不断发展的现代化社会，关于图像信息处理技术的发展能够从多个方面进行深入研究。例如，在计算机图像的灰度处理过程中，能够在算法基础上实现灰度图像的代开，初始化对应的DIB对象，同时创建相关的内存缓冲区，并且载入对应的DIB对象，接着进行原始图像的灰度值统计分析，有效将当前的图像的原始灰度值映射到新的灰度值上，进而产生新的图像，以此达到对图像的有效处理。计算机在数字图像处理中的应用较为广泛，也大大提高了图像的处理效果[5]。

3 结语

关于目前计算机数字处理技术在图像处理中的应用，其所涉及的研究方面较为广泛，基于计算机处理技术下的图像处理涉及到了当前生产生活中的方方面面。而图像处理技术不仅只是做好图像的优化，还应在一定程度上提高信息处理的准确性，在速度优化的基础上进一步实现图像的快速处理。计算机凭借自身准确快速的优势不断提高其在图像处理技术中的地位，在目前的现代化发展社会中发挥着重大作用。计算机数字处理在图像处理技术中的应用越来越广泛，也越来越受到人们的广泛关注。对数字图像处理技术进行分析研究，从而有效提高图像处理的快速性和准确性，以此推动计算机数字处理技术在图像处理中的发展。

引用

[1] 张婧.计算机技术在图形图像处理中的应用与关键技术[J].电子技术与软件工程,2021(9):122-123.

[2] 陈岩岩.计算机技术在图形图像处理中的应用[J].湖北开放职业学院学报,2019,32(15):111-112.

[3] 文晶.计算机技术在图形图像处理中的应用[J].科学技术创新, 2019(2):87-88.

[4] 黄碧云.计算机图形图像处理技术在视觉传达系统中的应用研究[J].数字技术与应用,2019,37(6):107-108.

[5] 邓鹏飞.计算机技术在图像处理中的应用[J].计算机光盘软件与应用,2012,15(16):76+84.