机电专业前沿专题
讲座报告
学院(直属系):机械工程及自动化学院
年级专业: 2008机械电子工程
四班
姓名:徐棚俊
学号: 312008*********
08机电4班徐棚俊
数字图像处理
机电前沿讲座听后感
听了蒋代君老师的讲座后，对数字图像处理技术做了总结：随着计算机技术的不断发展,图像处理技术的应用领域越来越广泛,对数字图像处理技术的优点,主要研究内容,应用领域以及未来的发展方向进行相关探讨。
摘要
随着计算机技术的不断发展,图像处理技术的应用领域越来越广泛,对数字图像处理技术的优点,主要研究内容,应用领域以及未来的发展方向进行相关探讨。
关键词: 数字图像处理技术分辨率智能化标准
目录
引言 (1)
1 数字图像处理技术的优点 (2)
1.1再现性好 (2)
1.2适用面宽 (2)
1.3灵活性高 (2)
1.4信息压缩潜力大 (2)
2 数字图像处理技术涉及到的关键技术 (3)
3 数字图像处理的应用 (4)
4 图像处理技术的发展方向 (5)
4.1高分辨率、朝高速、多媒体、立体化、标准化和智能化方向发
展 (5)
4.2 图形与图像相结合 (5)
4.3 硬件芯片的研究 (5)
4.4 新算法与新理论的研究 (6)
5.听前言讲座之感悟 (7)
5.1数字图像处理技术 (7)
5.2高速水射流技术 (7)
5.3 单片机应用技术 (8)
感想 (8)
参考文献: (10)
引言
图像处理是指对图像信息进行加工,从而满足人类的心理、视觉或者应用的需求的一种行为。图像处理方法一般有数字法和光学法两种,其中数字法的优势很明显,因此,已经被应用到了很多领域中,相信随着科学技术的发展,其应用空间将会更加广泛。数字图像处理技术其实就是利用各种数字硬件与计算机,对图像信息通过转换而得到的电信号进行相应的数学运算,例如图像去噪、图像分割、提取特征、图像增强、图像复原等,以便提高图像的实用性。其特点是处理精度比较高,并且能够对处理软件进行改进来优化处理效果,操作比较方便,但是由于数字图像需要处理的数据量一般很大,因此处理速度有待提高。目前,随着计算机技术的不断发展,计算机的运算速度得到了很大程度的提高,这大大的推动着数字图像处理技术向前发展发展。
1 数字图像处理技术的优点
1.1再现性好
模拟图像处理与数字图像处理最大的不同在于,数字图像象处理不会因为图像的存储、复制或传输等一系列操作而引起图像质量的降低。
1.2适用面宽
图像可以来自许多的信息源。它小可以小到电子显微镜的图像,大可以大到遥感图像、航空照片或者天文望远镜得图像。
1.3灵活性高
数字图像处理技术不只可以完成线性运算,而且可以实现非线性的处理,即只要是能够用逻辑关系或数学公式来进行表达的所有运算都可以通过数字图像处理来实现。
1.4信息压缩潜力大
由于数字图像中各个像素不是相互独立的,相关性大。所以,在图像处理中信息压缩的潜力比较大。
2 数字图像处理技术涉及到的关键技术
由于数字图像处理的方便性和灵活性,因此数字图像处理技术已经成为了图像处理领域中的主流。数字图像处理技术主要涉及到的关键技术有:图像的采集与数字化、图像的编码、图像的增强、图像恢复、图像分割、图像分析等。
①图像的采集与数字化:通过量化和取样将一个自然图像转换为计算机能够处
理的数字形式;
②图像编码:图像编码的目的主要是来压缩图像的信息量,以便能够满足存储和
传输的要求;
③图像的增强。图像的增强其主要目的是使图像变得清晰或者将其变换为机器
能够很容易分析的形式,图像增强方法一般有:直方图处理、灰度等级、伪彩色处理、边缘锐化、干扰抵制;
④图像的恢复。图像恢复的目的是减少或除去在获得图像的过程中因为各种原
因而产生的退化,可能是由于光学系统的离焦或像差、被摄物与摄像系统两者之间的相对运动、光学或电子系统的噪声与介于被摄像物跟摄像系统之间的大气湍流等等;
⑤图像的分割:图像分割是将图像划分为一些互相不重叠的区域,其中每一个区
域都是像素的一个连续集。通常采用区域法或者寻求区域边界的境界法; ⑥图像分析。图像分析是指从图像中抽取某些有用的信息、数据或度量,其目的
主要是想得到某种数值结果。图像分析的内容跟人工智能、模式识别的研究领域有一定的交叉。
3 数字图像处理的应用
目前,数字图像处理技术的应用领域越来越广泛,并且在医疗保健、工业、林业、农业、通信、军事、航空航天等各个领域扮演着越来越重要的角色。其中,非常典型的应用就是在通信中的应用:目前通信主要的发展方向是文字、声音、图像与数据多者相结合的多媒体通信,具体地说就是将计算机、电视、电话通过三网合一的方式在网上进行传输。其中以图像通信表现较为困难和复杂,因此,数字图像处理技术也就成为决定这方面工作成败的关键技术。
①计算机图像生成。以计算机图形学和“视觉”为基础的计算机图像生成技术
在航海、航空仿真训练系统,大型模拟军事演习系统中的应用已经卓有成效。
在广告制作、动画制作。网络游戏中已有令人叹为观止的杰作。
②图像传输与图像通信。以全数字进行图像传输的实时编码-压缩-解码等图像
处理技术在远程多媒体教学、网络视频聊天等已经有了很大发展。
③医学图像处理与材料分析。医用超声成像、X光造影成像、X光断影成像、核
磁共振断层成像为基础的医学图像处理技术已经在疾病诊断中发挥重要作用。以图像重叠技术进行无损伤也应用在工业无损伤和检验中。智能化的材料分析有助于人类深入了解材料的微观性质,促进新型功能材料的诞生。
④图像跟踪及光学制导。20世纪70年代,图像制导技术在战略技术武器制导中
发挥了极大作用。光学跟踪测控也是最精密的测控技术之一。
4 图像处理技术的发展方向
图像处理技术未来的发展方向大致可以分为以下4个方面:
4.1高分辨率、朝高速、多媒体、立体化、标准化和智能化方向发展
具体表现为:
①提高分辨率,主要是提高显示分辨率和采集分辨率,其最大的困难是
图形图像的刷新存取速度与显像管的制造;
②提高硬件的速度。机要提高计算机的处理速度,并且D/A和A/D的速
度也要实时化;
③多媒体化:其涉及到得关键技术就是图像数据的压缩,现今,数据压缩
的国际标准有许多个,而且均在发展,其将朝着处理信息和人类接收
最自然的方向发展;
④立体化:图像一般是二维信息,而信息量要大很多的三维图像则将随
着虚拟现实技术及计算机图形学的发展将得到越来越广泛的应用;
⑤标准化。从整体上看,目前图像处理技术还没有统一的国际标准;
⑥智能化:尽量使得计算机的理解和识别可以按照人的认识与思维方式
进行工作,可以考虑到非逻辑思维和主观概率。
4.2 图形与图像相结合
图形与图像相结合,朝着多维成像的方向发展。
4.3 硬件芯片的研究
硬件芯片的研究,把图像处理的许多功能固化在一块芯片上,使之应用更方便。
4.4 新算法与新理论的研究
近年来,在图像处理领域提出了一些新的理论与新的算法,如分形几何、小波分析、遗传算法、形态学、人工神经网络等等,其中,分形几何被广泛应用于图形处理、图像处理、纹理分析,同时还被广泛用于数学、物理、神经、生物和音乐等多方面。
5.听前言讲座之感悟
前沿讲座，这个课程感觉不错，带我们了解了一些从无到有的东西，也给了我们指导了后来发展的方向，我收获颇多。六位老师都是经历丰富的老师，讲课认真仔细，他们那一举一动深深吸引着我们。对我这个即将走入社会走上工作岗位来说，他们的亲身经历是一笔宝贵的财富。
5.1数字图像处理技术
蒋代君老师讲授的数字图像处理技术，不仅让我知道图像是人类获取和交换信息的主要来源，而且了解到图像处理的应用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面：航天和航空技术方面的应用、生物医学工程方面的应用、通信工程方面的应用、工业和工程方面的应用、军事公安方面的应用。
数字图像处理是一种通过计算机采用一定的算法对图形图像进行处理的技术。数字图像处理技术已经在各个领域上都有了比较广泛的应用。图像处理的信息量很大，对处理速度的要求也比较高。Matlab强大的运算和图形展示功能，使图像处理变得更加的简单和直观。本文基于MATLAB的数字图像处理环境，设计并实现了一个图像处理系统，展示如何通过利用Matlab的工具函数和多种算法实现对图形图像的各种处理。论述了利用设计的系统实现图像文件（bmp、jpg、tiff、gif等）进行打开、保存、另存、打印、退出等功能操作，图像预处理功能（包括彩色图像的灰度化变换等、一般灰度图像的二值化处理、色彩增强等），图像分割，图像特征提取等图像处理。
5.2高速水射流技术
第一节课是高速水射流讲座，高速水射流特种加工是利用具有很高动能的高速(超音速)水射流束来冲蚀材料，从而实现材料切削，属于高能束加工范畴，是一种可与激光、等离子体、电子束加工方法媲美的新型切割加工工具。水射流切
割无(机械)接触，适应性好、切割表面精度高、切缝窄、材料损耗少、清洁无污染，配合数控执行机构可精确切割加工任意复杂形状工件。另一方面，水射流具有介质成本低，、清洁、环境友好，而且对被加工材料无热损伤(被切割材料温度小于100℃)等优点，在许多材料的切割加工、表面处理中，水射流具有其独特的优越性。高速水射流尤其适用于高硬度、高脆性难加工材料、复合材料、钢筋混凝土、陶瓷、石材等的切割加工。
5.3 单片机应用技术
黄惟公教授讲授的单片机应用技术，单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
黄惟公老师他用他的亲身经历以及所感所想来教育我们，为我们指明前进的方向。他对学科前沿进行了深层次的解释：“学”是我们所学的，即基础知识，让他普遍感到的是我们的课时很少，基本功不扎实，并给我们提出了弥补的建议；“科”是科学，即在基本功的前提下形成的科学；“前”是最前面；“沿”是边；“学科前沿”总的就是在基本功扎实的情况下去了解本学科发展的最前沿的知识和存在的问题，并想办法解决，迸出创新的火花。
一句朴实而深刻的话，不时的在耳边回响。
从他身上让人学到了不少东西，一个人必须要有创造精神，首先，必须努力打好基础，也就是学，其次，就应该懂得如何找问题去解决，解决问题是主要的目标。
感想
其他几位老师给我们介绍了机械工程专业和我们学校该专业的发展历史，并介绍了很多有名学校机械专业最近的研究方向和他自己的成果及正在研究的问题。为保研和考研的同学的选择指明了方向，能少走很多弯路。也讲述了矿大的
机械发展历程，让人既为矿大机械人感到骄傲，又为矿大的机械担忧，不管怎样，还是衷心的感谢母校，也默默为母校加油，望母校的发展会更好。
经过六次课，五位不同老师授课，让正在迷茫的我找到的自己的方向，也让我为自己做了职业定位。总之，这些前沿讲座听起来比较新颖和触动，使自己增长了不少知识。
参考文献:
[1]李红俊、韩冀皖,数字图像处理技术及其应用,计算机测量与控制,2002,10(9):620-622.
[2]杨枝灵、王开,Visual C 数字图像获取、处理及实践应用,人民邮电出版社,2003.
[3]聂颖、刘榴娣,数字信号处理器在可视电话中的应用,光电工程,1997,24(3):67-70.
[4]侯遵泽、杨文采,小波分析应用研究,物探化探计算技术,1995,17(3):1-9.
[5]李道远、常敏、袁春风,基于小波变换的数字水印综述,计算机应用与工程,2003,23(10):65-67.
[6]黄惟公、邓成中. 单片机原理与接口技术. 西华大学机械工程与自动化学院. 2011.1