機(jī)器視覺圖像處理技術(shù)

從某種意義上說，圖像處理分析是機(jī)器視覺的一部分。而從另一種意義上說，圖像處理分析是一門更廣的學(xué)科。然而實(shí)際上，這兩個(gè)領(lǐng)域是密不可分，互相支持的。

機(jī)器視覺系統(tǒng)中，視覺信息的處理技術(shù)主要依賴于圖像處理，圖像處理的主要方法包括圖像增強(qiáng) 、數(shù)據(jù)編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識(shí)別與理解等內(nèi)容。經(jīng)過這些處理后，輸出圖像的質(zhì)量得到相當(dāng)程度的改善，既改善了圖像的視覺效果，又便于 計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析、處理和識(shí)別。

1、圖像的增強(qiáng) 　　
圖像的增強(qiáng)用于調(diào)整圖像的對(duì)比度，突出圖像中的重要細(xì)節(jié)，改善視覺質(zhì)量。通常 采用灰度直方圖修改技術(shù)進(jìn)行圖像增強(qiáng)。圖像的灰度直方圖是表示一幅圖像灰度分布情況的統(tǒng)計(jì)特性圖表，與對(duì)比度緊密相連。

2、圖像的平滑
　　圖像的平滑處理技術(shù)即圖像的去噪聲處理，主要是為了去除實(shí)際成像過程中，因成像設(shè)備和環(huán)境所造成的圖像失真，提取有用信息。眾所周知，實(shí)際獲得的圖像在形成、傳輸、接收和處理的過程中，不可避免地存在著外部干擾和內(nèi)部干擾，如光電轉(zhuǎn)換過程中敏感元件靈敏度的不均勻性、數(shù)字化過程的量化噪聲、傳輸過程中的誤差以及人為因素等，均會(huì)使圖像變質(zhì)。因此，去除噪聲，恢復(fù)原始圖像是圖像處理中的一個(gè)重要內(nèi)容 。

3、圖像的數(shù)據(jù)編碼和傳輸
　　數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量是相當(dāng)龐大的，一幅512*512個(gè)像素的數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量為256 K 字節(jié)，若假設(shè)每秒傳輸25幀圖像，則傳輸?shù)男诺浪俾蕿?2.4M比特/秒。高信道速率意味著高投資，也意味著普及難度的增加。因此，傳輸過程中，對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮顯得非常重要。數(shù)據(jù)的壓縮主要通過圖像數(shù)據(jù)的編碼和變換壓縮完成。

圖像數(shù)據(jù)編碼一般采用預(yù)測編碼，即將圖像數(shù)據(jù)的空間變化規(guī)律和序列變化規(guī)律用一個(gè)預(yù)測公式表示，如果知道了某一像素的前面各相鄰像素值之后，可以用公式預(yù)測該像素值。采用預(yù)測編碼，一般只需傳輸圖像數(shù)據(jù)的起始值和預(yù)測誤差，因此可將8比特/ 像素壓縮到2比特/像素。

4、邊緣銳化
　　圖像邊緣銳化處理主要是加強(qiáng)圖像中的輪廓邊緣和細(xì)節(jié)，形成完整的物體邊界，達(dá)到將物體從圖像中分離出來或?qū)⒈硎就晃矬w表面的區(qū)域檢測出來的目的。它是早期視覺理論和算法中的基本問題，也是中期和后期視覺成敗的重要因素之一。

5、圖像的分割
　　圖像分割是將圖像分成若干部分，每一部分對(duì)應(yīng)于某一物體表面，在進(jìn)行分割時(shí)，每一部分的灰度或紋理符合某一種均勻測度度量。某本質(zhì)是將像素進(jìn)行分類。分類的依據(jù)是像素的灰度值、顏色、頻譜特性、空間特性或紋理特性等。圖像分割是圖像處理技術(shù)的基本方法之一，應(yīng)用于諸如染色體分類、景物理解系統(tǒng)、機(jī)器視覺等方面。圖像分割主要有兩種方法：一是鑒于度量空間的灰度閾值分割法，一種是空間域區(qū)域增長分割方法。

6、圖像的識(shí)別
　　圖像的識(shí)別過程實(shí)際上可以看作是一個(gè)標(biāo)記過程，即利用識(shí)別算法來辨別景物中已分割好的各個(gè)物體，給這些物體賦予特定的標(biāo)記，它是機(jī)器視覺系統(tǒng)必須完成的一個(gè)任務(wù)。

按照?qǐng)D像識(shí)別從易到難，可分為三類問題。第一類識(shí)別問題中，圖像中的像素表達(dá)了某一物體的某種特定信息。如遙感圖像中的某一像素代表地面某一位置地物的一定光譜波段的反射特性，通過它即可判別出該地物的種類。第二類問題中，待識(shí)別物是有形的整體，二維圖像信息已經(jīng)足夠識(shí)別該物體，如文字識(shí)別、某些具有穩(wěn)定可視表面的三維體識(shí)別等。但這類問題不像第一類問題容易表示成特征矢量，在識(shí)別過程中，應(yīng)先將待識(shí)別物體正確地從圖像的背景中分割出來，再設(shè)法將建立起來的圖像中物體的屬性圖與假定模型庫的屬性圖之間匹配。第三類問題是由輸入的二維圖、要素圖、2·5維圖等，得出被測物體的三維表示。這里存著如何將隱含的三維信息提取出來的問題，也是當(dāng)今科學(xué)研究的熱點(diǎn)。