数字图像处理技术

机器视觉系统应用中，视觉信息的处理技术主要依赖于图像处理方法，包括图像增强、数据编码和传输、平滑、边缘锐化、分割、特征抽取、图像识别等内容。经过这些处理后，输出图像的质量得到相当程度的改善，既改善了图像的视觉效果，又便于计算机对图像进行分析、处理和识别。

图像分析需要用图像分割方法提取图像特征，然后对图像进行符号化的描述，此方法不仅能对图像中是否存在某一特定对象作出回答，还能对图像内容作出详细描述。图像处理的各个内容是互相有联系的，一个实用的图像处理系统往往结合应用几种图像处理技术才能得到所需要的结果。

图像数字化是将一个图像变换为适合计算机处理的形式的第一步。下面介绍图像处理技术的常用方法：

图像的增强

在计算机中表示的一幅二维数字图像可以表示为一个矩阵，其矩阵中的元素是位于相应坐标位置的图像灰度值，是离散化的整数，一般取0，1，……，255。这主要是因为计算机中的一个字节所表示的数值范围是0~255，而人眼也只能分辨32个左右的灰度级。

图像的灰度直方图是表示一幅图像灰度分布情况的统计特性图表，与对比度紧密相连。而图像的增强用于调整图像的对比度，突出图像中的重要细节，改善视觉质量，通常采用灰度直方图修改技术进行图像增强。

图像的数据编码和传输

数字图像的数据量是相当庞大的，一幅512*512个像素的数字图像的数据量为256 K字节，假设每秒传输25帧图像，则传输的信道速率为52.4M比特/秒。高信道速率意味着高投资，也意味着普及难度的增加。因此，传输过程中，通过图像数据的编码和变换压缩对图像数据进行压缩传输。

图像的平滑

图像的平滑处理技术即图像的去噪声处理，主要是为了去除实际成像过程中，因成像设备和环境所造成的图像失真，提取有用信息。实际获得的图像在形成、传输、接收和处理的过程中，不可避免地存在着外部干扰和内部干扰。

如光电转换过程中敏感元件灵敏度的不均匀性、数字化过程的量化噪声、传输过程中的误差以及人为因素等，均会使图像变质。因此，去除噪声和恢复原始图像是图像处理中的一个重要内容。

边缘锐化

图像边缘锐化处理主要是加强图像中的轮廓边缘和细节，形成完整的物体边界，达到将物体从图像中分离出来或将表示同一物体表面的区域检测出来的目的。它是早期视觉理论和算法中的基本问题，也是中期和后期视觉成败的重要因素之一。

图像的分割

图像分割是将图像分成若干部分，在进行图像分割时，每一部分的灰度或纹理符合某一种均匀测度度量。其本质是将像素进行分类，分类的依据是像素的灰度值、颜色、频谱特性、空间特性或纹理特性等。