数字图像处理

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简介

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数字图像处理是使用数字计算机通过算法来处理数字图像。作为数字信号处理的一个子类别或领域,数字图像处理比模拟图像处理有许多优势。

它允许更广泛的算法应用于输入数据,并能避免处理过程中的噪音和失真积累等问题。由于图像是在两个维度(也许更多)上定义的,所以数字图像处理可以以多维系统的形式进行建模。

数字图像处理的产生和发展主要受三个因素的影响:第 一,计算机的发展;

第二,数学的发展(特别是离散数学理论的创立和完善);

第三,环境、农业工业医学等方面广泛的应用需求增加。

数字图像处理的历史

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数字图像处理的许多技术,或通常称为数字图片处理,是在20世纪60年代,在贝尔实验室、喷气推进实验室、麻省理工学院、马里兰大学和其他一些研究机构开发的,应用于卫星图像、有线照片标准转换、医疗成像、视频电话、字符识别和照片增强。

早期图像处理的目的是为了提高图像的质量。它的目的是为人类改善人们的视觉效果。在图像处理中,输入的是低质量的图像,而输出的是质量得到改善的图像。

常见的图像处理包括图像增强、修复、编码和压缩。

第 一个成功的应用是他们对1964年太空探测器"游侠7号"发回的数千张月球照片进行了图像处理,考虑到太阳的位置和月球的环境,使用了几何校正、层次变换、去噪等技术。通过计算机成功绘制了月球表面地图,影响巨大。

后来,对航天器发回的近10万张照片进行了更复杂的图像处理,从而得到了月球的地形图彩色图和全景马赛克,取得了非凡的成果。然而,在那个时代的计算设备下,处理的成本相当高。

这种情况在20世纪70年代发生了变化,随着更便宜的计算机和专用硬件的出现,数字图像处理大量涌现

这导致图像被实时处理,用于一些专门的问题,如电视标准转换。

随着通用计算机的速度越来越快,它们开始取代专用硬件的作用,除了最专业和计算机密集型的操作。

随着2000年代快速计算机和信号处理器的出现,数字图像处理已成为最常见的图像处理形式,并被普遍使用,因为它不仅是最通用的方法,而且也是最便宜的。

图像传感器

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现代图像传感器的基础是金属氧化物半导体(MOS)技术,它起源于1959年穆罕默德-M-阿塔拉和达文-卡恩在贝尔实验室发明的MOSFET(MOS场效应晶体管)。

这导致了数字半导体图像传感器的发展,包括电荷耦合器件(CCD)和后来的CMOS传感器。

电荷耦合器件是由威拉德-S-博伊尔和乔治-E-史密斯于1969年在贝尔实验室发明的。

在研究MOS技术时,他们意识到电荷是磁泡的类似物,它可以存储在一个微小的MOS电容上。

数字图像处理

由于制造一系列连续的MOS电容器是相当简单的,他们将一个合适的电压连接到这些电容器上,这样电荷就可以从一个到另一个逐步增加。

CCD是一种半导体电路,后来被用于第 一台用于电视广播的数字摄像机中。

NMOS有源像素传感器(APS)是由日本奥林巴斯公司在20世纪80年代中期发明的。这得益于MOS半导体器件制造的进步,MOSFET的比例达到更小的微米级,然后是亚微米级。

到2007年,CMOS传感器的销量已经超过了CCD传感器。

图像压缩

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数字图像压缩技术的一个重要发展是离散余弦变换(DCT),这是NasirAhmed在1972年首次提出的有损压缩技术。DCT压缩成为JPEG的基础,JPEG是由联合摄影专家组在1992年推出的。

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词条目录
  1. 简介
  2. 数字图像处理的历史
  3. 图像传感器
  4. 图像压缩

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