1、图像技术：从基础到应用的全面剖析

图像技术：从基础到应用的全面剖析

1 图像技术基础

我们身处一个视觉上迷人的世界，有着各种各样的形状、颜色、纹理，以及动静之美。人类具备获取、整合和解读周围丰富视觉信息的能力，但要让机器具备解读静止图像、图形、视频或动态图像中视觉信息的能力却颇具挑战。因此，理解视觉场景的存储、处理、传输、识别和最终解读技术至关重要。

设计图像分析系统的第一步是使用光学或热波长的传感器进行数字图像采集。传感器记录的二维图像是三维视觉世界的映射，捕获的二维信号经过采样和量化后生成数字图像。

然而，我们有时会收到因某种退化机制而受损的噪声图像。常见的图像退化源包括数字相机的光学镜头系统，如果相机对焦不当，就会得到模糊的图像，这种模糊机制就是失焦的相机。此外，在有雾的环境中拍摄的户外场景图像也会模糊，这是由于大气中的雾和薄雾导致的大气退化。还有，当物体和相机之间存在相对运动时，比如相机在拍摄过程中受到脉冲位移，而物体静止，得到的图像也会模糊且有噪声。在这些情况下，我们需要合适的技术来优化图像，使其视觉质量更好，没有像差和噪声。图像增强、滤波和恢复是图像处理早期就很重要的应用。

1.1 图像分割

分割是将图像细分为多个均匀同质区域的过程。每个同质区域是整个场景中的一个组成部分或对象。也就是说，图像分割由一组相连且不重叠的区域定义，图像中每个像素在一个分割区域内会获得一个唯一的区域标签，表明它所属的区域。分割是自动图像分析中最重要的元素之一，因为在这一步，感兴趣的对象或其他实体从图像中提取出来，以便进行后续处理，如描述和识别。例如，对于包含海洋和陆地的航空图像，首先要将图像分割成两部分：陆地部分和水体或海洋部分，然后对陆地上的对象进行适当分割和分类。