图像加强研究现状_1.docx

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1、图像加强研究现状在借鉴国外相对成熟理论体系和技术应用体系的条件下，国内的加强技术和应用也有了很大的发展。总体来讲，图像加强技术的发展大致经历了初创期、发展期、普及期和应用期4个阶段。初创期开场于20世纪60年代，当时的图像采用像素型光栅进行扫描显示，大多采用中、大型机对其进行处理。在这一时期由于图像存储成本高，处理设备造价高，因此其应用面很窄。20世纪70年代进入了发展期，开场大量采用中、大型机进行处理，图像处理也逐步改用光栅扫描显示方式，十分是出现了CT和卫星遥感图像，对图像加强处理提出了一个更高的要求。到了20世纪80年代，图像加强技术进入普及期，此时的计算机已经能够承当起图形图像处理的任

2、务。20世纪90年代进入了应用期，人们运用数字图像加强技术处理和分析遥感图像，以有效地进行资源和矿藏的勘探、调查、农业和城市的土地规划、作物估产、气象预报、灾祸及军事目的的监视等。在生物医学工程方面，运用图像加强技术对X射线图像、超声图像和生物切片显微图像等进行处理，提高图像的明晰度和分辨率。在工业和工程方面，主要应用于无损探伤、质量检测和经过自动控制等方面。在公共安全方面，人像、指纹及其他痕迹的处理和识别，以及交通监控、事故分析等都在不同程度上使用了图像加强技术。图像加强是图像处理的重要组成部分，传统的图像加强方法对于改善图像质量发挥了极其重要的作用。随着对图像技术研究的不断深化和发展，新的

3、图像加强方法不断出现。例如一些学者将模糊映射理论引入到图像加强算法中，提出了包括模糊松弛、模糊熵、模糊类等加强算法来解决加强算法中映射函数选择问题，并且随着交互式图像加强技术的应用，能够主观控制图像加强效果。同时利用直方图平衡技术的图像加强也有很多新的进展：例如提出了多层直方图结合亮度保持的平衡算法、动态分层直方图平衡算法。这些算法通过分割图像，然后在子层图像内做平衡处理，较好地解决了直方图平衡经过中的比照度过拉伸问题，并且能够控制子层灰度映射范围，加强效果较好。20世纪20年代图片第一次通过海底电缆从伦敦传往纽约。当时人们通过字符模拟得到中间色调的方法来复原图像。早期的图像加强技术往往涉及硬

4、件参数的设置，如打印经过的选择和亮度等级的分布等问题。在1921年年底提出了一种基于光学复原的新技术。在这一时期由于引入了一种用编码图像纸带去调制光束到达调节底片感光程度的方法，使灰度等级从5个灰度级增加到15个灰度等级，这种方法明显改善了图像复原的效果。到20世纪60年代早期第一台能够执行数字图像处理任务的大型计算机制造出来了，这标志着利用计算机技术处理数字图像时代的到来。1964年，研究人员在美国喷气推进实验室(JPL)里使用计算机以及其它硬件设备，采用几何校正、灰度变换、去噪声、傅里叶变换以及二维线性滤波等加强方法对航天探测器“彷徨者7号发回的几千张月球照片进行处理，同时他们也考虑太阳位

5、置和月球环境的影响，最终成功地绘制出了月球外表地图。随后他们又对1965年“彷徨者8号发回地球的几万张照片进行了较为复杂的数字图像处理，使图像质量进一步提高。这些成绩不仅引起世界很多有关方面的注意而且JPL本身也愈加重视对数字图像处理地研究和设备的改良，并专门成立了图像处理实验室IPL。在IPL里成功的对后来探测飞船发回的几十万张照片进行了更为复杂的图像处理，最终获得了月球的地形图、彩色图以及全景镶嵌图。从此数字图像加强技术走进了航空航天领域。20世纪60年代末和20世纪70年代初有学者开场将图像加强技术用于医学图像、地球遥感监测和天文学等领域。X射线是最早用于成像的电磁辐射源之一，在1895

6、年X射线由伦琴发现。20世纪70年代GodfreyN.Hounsfield先生和AllanM.Cormack教授共同发明计算机轴向断层技术：一个检测器围绕病人，并用X射线源绕着物体旋转。X射线穿过身体并由位于对面环中的相应检测器采集起来。其原理是用感悟的数据去重建切片图像。当物体沿垂直于检测器的方向运动时就产生一系列的切片，这些切片组成了物体内部的再现图像。到了20上一页下一页世纪80年代以后，各种硬件的发展使得人们不仅能够处理二维图像，而且开场处理三维图像。很多能获得三维图像的设备和分析处理三维图像的系统已经研制成功了，图像处理技术得到了广泛的应用。进入20世纪90年代，图像加强技术已经逐步

7、涉及人类生活和社会发展的各个方面。计算机程序用于加强比照度或将亮度编码为彩色，以便解释X射线和用于工业、医学及生物科学等领域的其他图像。地理学用一样或类似的技术从航空和卫星图像中研究污染形式。在考古学领域中使用图像处理方法已成功地复原模糊图片。在物理学和相关领域中计算机技术能加强高能等离子和电子显微镜等领域的实验图片。直方图平衡处理是图像加强技术常用的方法之一。1997年Kim提出假如要将图像加强技术运用到数码相机等电子产品中，那么算法一定要保持图像的亮度特性。在文章中Kim提出了保持亮度特性的直方图平衡算法(BBHE)。Kim的改良算法提出后，引起了很多学者的关注。在1999年Wan等人提出

8、二维子图直方图平衡算法(DSIHE)。接着Chen和Ramli提出最小均方误差双直方图平衡算法(MMBEBHE)。为了保持图像亮度特性，很多学者转而研究局部加强处理技术，提出了很多新的算法：递归均值分层平衡处理(RMSHE)、递归子图平衡算法(RSIHE)、动态直方图平衡算法(DHE)、保持亮度特性动态直方图平衡算法(BPDHE)、多层直方图平衡算法(MHE)、亮度保持簇直方图平衡处理(BPWCHE)等等。小波变换是当前数学中一个迅速发展的新领域，理论深入，应用特别广泛。小波变换的概念是由法国从事石油信号处理的工程师J.Morlet在1974年首先提出的，通过物理的直观和信号处理的实际需要经历

9、的建立了反演公式，当时未能得到数学家的认可。正如1807年法国的热学工程师J.B.J.Fourier提出任一函数都能展开成三角函数的无穷级数的创新概念未能得到著名数学家小波分析的应用是与小波分析的理论研究严密地结合在一起地。如今，它已经在科技信息产业领域获得了令人瞩目的成就。电子信息技术是六大高新技术中重要的一个领域，它的重要方面是图象和信号处理。现今，信号处理已经成为现代科学技术工作的重要部分，信号处理的目的就是：准确的分析、诊断、编码压缩和量化、快速传递或存储、准确地重构或恢复。从数学地角度来看，信号与图象处理能够统一看作是信号处理图象能够看作是二维信号，在小波分析地很多分析的很多应用中，都能够归结为信号处理问题。如今，对于其性质随上一页下一页实践是稳定不变的信号，处理的理想工具仍然是傅立叶分析。但是在实际应用中的绝大多数信号是非稳定的，而十分适用于非稳定信号的工具就是小波分析。上一页下一页