多媒体数字图像处理技术的应用

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

多媒体数字图像智能并行处理方法

作者：董薇

来源：《电子技术与软件工程》2017年第11期

摘 要在多媒体数字图像的并行处理过程中，针对常规GPU处理效率和处理质量不高的问题，提出了基于CUDA架构，结合改进基二快速Hadamard算法实现的图像并行处理方法。CUDA架构本身就具有较高的处理效率，再在处理算法上通过改进基二快速Hadamard进行优化。通过实验分析，证明了提出的新型并行处理方法能够有效提高多媒体数字图像的处理质量和处理效率。

【关键词】CUDA Hadamard变换 数字图像 并行处理 1 引言

多媒体数字图像处理过程存在数据量较大，以及数据关联度小等问题，为了解决常规GPU架构在图像处理时的缺点，采用CUDA架构。该架构能够处理大规模图像，并且具有并行处理高的优点。由于图像的数据量越来越大，传统的处理算法也无法满足需要，也导致了并行处理质量和速度问题的出现，因此本文采用了改进基二快速Hadamard并行算法，针对像素级进行处理，实现了在架构和算法上的并行图像处理，并且提高了图像的处理质量和效率。

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多媒体数字图像智能并行处理方法

作者：董薇

来源：《电子技术与软件工程》2017年第11期

摘 要在多媒体数字图像的并行处理过程中，针对常规GPU处理效率和处理质量不高的问题，提出了基于CUDA架构，结合改进基二快速Hadamard算法实现的图像并行处理方法。CUDA架构本身就具有较高的处理效率，再在处理算法上通过改进基二快速Hadamard进行优化。通过实验分析，证明了提出的新型并行处理方法能够有效提高多媒体数字图像的处理质量和处理效率。

【关键词】CUDA Hadamard变换 数字图像 并行处理 1 引言

多媒体数字图像处理过程存在数据量较大，以及数据关联度小等问题，为了解决常规GPU架构在图像处理时的缺点，采用CUDA架构。该架构能够处理大规模图像，并且具有并行处理高的优点。由于图像的数据量越来越大，传统的处理算法也无法满足需要，也导致了并行处理质量和速度问题的出现，因此本文采用了改进基二快速Hadamard并行算法，针对像素级进行处理，实现了在架构和算法上的并行图像处理，并且提高了图像的处理质量和效率。

数字图像处理技术的应用研究

图像处理也就是按照人们视觉、心理或实际应用的需要，对 图像信息进行加工修改的过程，在不同的时期、不同的领域往往 会采用不同的图像处理技巧。数字图像处理技术是伴随着计算机 信息功能的日益强大以及人们对高精度图像的需求而产生的，随 着社会的发展，尤其是计算机信息技术的进步，数字图像处理技 术被广泛应用于各个领域，其重要性变得日益突出。

一、数字图像处理技术的概念内涵

当前，我国通常采用的图像处理技术主要有两种，即光学处 理法和数字（电子）处理法。前者产生的时间较早，从最开始的 光学滤波技术到现在的激光全息技术，无论是理论研究，还是应 用技巧，光学图像处理法已日臻完善。但其图像处理精度低、稳 定性差以及操作不便的特点极大地限制了其应用领域拓展，在这 种情况下，数字图像处理技术便应运而生。

数字图像处理，也即是Digital Image Processing，产生于

20世纪50年代，是指人们采用计算机及其它数字硬件设备，对图 像信息转换而来的电信号根据数学运算的方式，进行增强、提取、 复原、分割以及去除噪音等处理的方法和技术，以此提高图像的实 用性，因此，该技术的产生与发展建立在计算机运用、离算数学理 论的产生与完善以及社会诸多领

数字图像处理应用

“数字图像处理”这一术语通常是指由数字计算机进行的二维图像处理。更广义地理解，它是指任意二维数据的数字化处理。一幅数字图像是一个用有限比特表示的实数或复数构成的数组。图1.1是一个用于数字图像处理的计算机实验室（属于加州大学戴维斯分校）。幻灯片、照片或图表形式的图像首先要进行数字化，然后以二进制数字矩阵的形式存储在计算机的存储器中。此后，就可以对这一数字化后的图像进行处理和（或）在一个高分辨率的显示器上显示。为了便于显示，图像存储在一个可快速存取的缓冲区中，使用户可以用每秒30帧的频率刷新显示器，从而获得视觉上连续显示的效果。计算机通过网络（例如以太网）进行信息交换和控制所有的数字化、存储、处理和显示操作。程序通过终端输入计算机，而输出可在终端、显示器或者打印机/绘图仪上获得。图1.2所示为典型的图像处理过程。

图1.1 数字图像处理系统（信号与图像处理实验室，加州大学戴维斯分校）

图1.2 典型的数字图像处理顺序

数字图像处理是交叉学科。是未来技术向智能化发展的最富有前景，也最富有挑战的领域。其研究的领域博大精深，应用领域十分广泛，每个领域都可以让人安身立命一辈子。

（1）数字图像处理的典型应用：图像压缩和传输（或者叫

(对应书中第七章)

思考题

数字图像处理技术主要内容图像文件 ■ 图像原理 ■ 分辨率 ■ 颜色深度和颜色模型 ■ 图像文件格式 ■ 图像浏览器 ACDSee32 处理图像 ■ 图像扫描技术 ■ 拍摄数码照片 ◆拍摄技巧 ◆ 数码照片的传送 ◆ 数码照片观摩 图像处理美术知识 ■ 平面构图 ■ 色彩与视觉效果 ■ 颜色关系与颜色搭配 典型的图像处理软件 PhotoShop ■ 软件特点与状态设置 ■ 调入和保存图像 ■ 图像色彩控制 ■ 编辑区域 (选区) ■ 文字编辑 ■ 效果滤镜 ■ 图层概念2

数字图像处理技术教学要求1. 了解图像处理的基本原理和常用方法； 2. 了解图像信息在计算机中的表示及其特性，常见的文件类 型和文件格式；

3. 了解数码相机、扫描仪的使用方法；4. 掌握图像的色彩空间、位图、矢量图的定义、分辨率与颜 色深度等概念； 5. 熟练掌握PhotoShop中的常用工具及图像处理的基本方法， 能够利用其加工编辑图像，转换图像文件格式； 6. 掌握用PhotoShop加ImageReady制作网页动画的主要方法。

图像的获取 ● 图像获取 —— 把自然影像转换成数字化图像的过程。 获取途径 1) 利用设备进行模数转换 数码相机

扫描仪

基于MATLAB的数字图像处理技术

摘要：本文介绍了数字图像处理技术的发展及MATLAB软件在图像处理中作用，通过对软件的介绍，人们可以对软件的操作和应用范围有进一步的了解。同时结合实例，简要说明MATLAB在医学图像处理、材料研究、监控录像滤波以及实验教学中发挥的作用。最后比较实验结果，能够满足人们对数字图像处理的要求。 关键词：数字图像 MATLAB 图像处理 中图分类号：

Digital Image Processing Technology Based on MATLAB

Abstract: This paper introduces the development of digital image processing technology and the function of MATLAB. People can make a further understanding about the operation and application range by learn the introduction. Then, with examples, this paper briefly explains its applicat

1 灰度直方图

在数字图象处理中，一个最简单和最有用的工具是灰度直方图。该函数概括了一幅图象的灰度级内容。任何一幅图象的直方图都包括了可观的信息，某些类型的图象还可由其直方图完全描述。直方图的计算是简单的，特别是当一幅图从一个地方被复制到另一个地方时，直方图的计算可以用非常低的代价来完成。

1.1 定义

灰度直方图是灰度级的函数，描述的是图象中具有该灰度级的象素的个数：其横坐标是灰度级，纵坐标是该灰度出现的频率（象素个数）。

1.2 直方图的性质

1.2.1 性质1

当一幅图象被压缩为直方图后，所有的空间信息都丢失了。直方图描述了每个灰度级具有的象素的个数，但不能为这些象素在图象中的位置提供任何线索。因此，任一特定的图象有唯一的直方图，但反之并不成立——极不相同的图象可以有着相同的直方图。无法解决目标形状问题。 1.2.2 性质2

具有可加性。如果一图象由两个不连接的区域组成，并且每个区域的直方图已知，则整幅图象的直方图是该两个区域的直方图之和。

1.3 直方图的用途

1.3.1 数字化参数

直方图给出了一个简单可见的指示，用来判断一幅图象是否合理地利用了全部被允许的灰度级范围。一般一幅数字图象应

数字图像处理

1研1305

班

数字图像处理电子技术2013-01

一、简述图像处理、图像分析、图像理解各自有什么特点。他们之间有哪些联系和区别？（14分）

答：图像处理指修改图像的外观，以达到美化或者其他的特殊效果。

图像分析指图像的元素形成，色彩范围，像素等内在的因素。

图像理解指研究图像所表达的深层涵义。

图像分析的结果可以用于图像处理，图像处理的结果可以左右图像理解，图像理解的深浅对图像处理和图像分析没有影响。

二、连续图像f （x,y）与数字图像Ｉ（r,c）中各量的含义分别是什么？他们有什么联系和区别？（14分）

答：f(x,y)表示二维图像在空间XY 中一个坐标点的位置（实际图像的尺寸是有限的，所以x 和y 的取值也是有限的），即f(x，y)中的x，y 分别代表一个点连续图像中的x 轴和y 轴的坐标，而f 则代表图像在点（x,y）的某种性质F 的数值（实际图像中各个位置上所具有的性质F 的取值也是有限的，所以F 得取值也是有限的）。F,x,y 的值可以是任意实数。图像在点（x,y）也可以有多重性质，此时可用矢量f 来表示。数字图像I（r，c）表示位于图像矩阵上第r 行，第c 列的元素幅值。其中I,c,r 的值都是整数。I(r，c)是通过对f(x，y)

数 字 图 像 处 理

学院：行姓名：学号：教师：时间：

12数信院 姜 晶 12202509 朱 杰 2014年10月

一 绪论1.1

人类传递信息的主要媒介是语音和图像。据统计，在人类接受的信息中，听觉信息占20%，视觉信息占60%，所以作为传递信息的重要媒体和手段——图像信息是十分重要的，俗话说“百闻不如一见”、“一目了然”，都反映了图像在传递信息中独到之处。

目前，图像处理技术发展迅速，其应用领域也愈来愈广，有些技术已相当成熟并产生了惊人的效益，当前图像处理面临的主要任务是研究心的处理方法，构造新的处理系统，开拓更广泛的应用领域。

数字图像处理（Digital Image Processing）又称为计算机数字图像处理，它是指将数字图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。数字图像处理最早出现于20世纪50年代，当时的电子计算机已经发展到一定水平，人们开始利用计算机来处理图形和数字图像信息。数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期。早期的数字图像处理的

一、 单项选择题

1.一幅灰度级均匀分布的图象，其灰度范围在[0，255]，则该图象的信息量为：D

A. 0 B.255 C.6 D.8

2.图象与灰度直方图间的对应关系是： B

A.一一对应 B.多对一 C.一对多 D.都不对 3. 下列算法中属于图象锐化处理的是： C

A.低通滤波 B.加权平均法 C.高通滤 D. 中值滤波 4.下列算法中属于点处理的是： B

A.梯度锐化 B.二值化 C.傅立叶变换 D.中值滤波 5、计算机显示器主要采用哪一种彩色模型 A A、RGB B、CMY或CMYK C、HSI D、HSV 6. 下列算法中属于图象平滑处理的是： C

A.梯度锐化B.直方图均衡 C. 中值滤波 D.Laplacian增强

7.采用模板［-1 1］主要检测__C_方向的边缘。A.水平 B.45° C.垂直 D.135° 8.对一幅100?100像元的图象，若每像元用８bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后压缩图象的数据量为40000bit，则图象的压缩比为： A A.2:1 B.3:1 C.4:1 D.1:2 9.维纳滤波器通常用于 C

A、去噪 B、减小图像动态范围 C、复原图像 D、平滑图像 10