图像数字化篇1
1.基于课程标准的教学设计
本课通过三个活动将教学知识串起来，三个活动层层相扣并递进。活动一通过画图程序观察点阵理解采样过程。活动二通过填写图片色彩对应二进制数理解量化过程。活动三通过将桌面截屏，并保存成“保存类型”不同的文件后，查看文件的大小并记录，验证图像数据量的计算公式。
2.基于信息化平台的教学
基于信息化平台重新构建教学内容，采用了“微视频”和“学习单”两种学习资源，并利用平台提供的测试功能及时反馈学生的学习情况。
教材分析
本课选自地图出版社出版的信息科技教科书《中学信息科技》第一章第二节《信息的数字化》。信息的加工方式从人脑直接处理转变为计算机处理，大大提高了效率，而这种方式转变的基础是信息的数字化原理，根据这个原理模拟信号转化为数字信号存储到计算机中，方便进一步加工。因此，信息的数字化是计算机进行信息处理的前提和基础。本节内容主要包含了字符、汉字、图像、声音的数字化原理，是本学科及本教材中的重点。
在字符、文字、图像、声音这几类信息的数字化应用中，由于图像是二维的，图像的数字化相对字符和文字更复杂一些。图像的数字化应用比较典型，也和实际应用比较贴近。通过这部分的学习，学生能够将比较复杂的问题进行简化处理。同时，掌握好这部分知识对提高学生的信息素养有很大帮助。本节课是信息技术课程理论部分的教学重点，对后续的教学有重要的奠基作用。
学情分析
本课教授对象为高一学生。高一阶段的学生思维活跃，喜欢动手，经过初中阶段的学习，他们已经有了一定的探究问题的经验和能力，能够在问题的引导下自主或者合作探究。从技术层面来看，他们已经了解了什么是二进制，什么是十进制，理解了字符和文字的数字化。从生活实践经验来看，他们已经了解了数字图像的点阵形式。
然而，学生对数字化还不十分了解，这就需要他们先理解图像信息的数字化基本原理。高一学生已具备一定的抽象思维能力，思维的逻辑性开始缜密，因此我设计了验证数字化文件计算公式的活动。
教学目标
知识与技能目标：理解图像数字化的原理，理解量化位数与图像颜色数之间的关系，能计算图像的数据量。
过程与方法目标：在体验和理解前人创新之路的同时，拓展自身的创新思维。在课堂实践活动中，通过观察、思考、质疑等学习活动，逐步归纳图像数据量的一般计算公式。
情感态度与价值观目标：在课堂交流中大胆地、尽可能准确地表达自己的观点，同时有效倾听，提升交流合作能力。在课堂实践活动中，体验“设疑―推算―得出结论―验证”的自主探究模式。用课堂中学习的知识解读生活中的现象，提升学习的实用价值和学习兴趣。
教学环境与准备
毕博教学管理平台、电子白板、多媒体教学系统、录课宝系统（学生课前登录录课宝系统自学图像数字化思想的微视频）。
教学过程
1.前课回顾，切入新课
教师提问，并引出信息科技发展的历史轨迹，体验图像数字化难题的破解历程。
2.观看微视频，并推演图像数字化的基本思想
师：想象一下，如果是你，你对解决这一难题有什么思路？此前字符的编码方案对我们有没有借鉴之处？（学生思考、交流）
教师进一步讲解“采样”“量化”两个概念。
3.采样研究
活动一：体验图像采样方法。
活动内容：放大图片8倍实验。
活动目的：掌握图像的数字化过程采样方法。
活动步骤：
（1）登录毕博平台“第三课：图像的数字化”。
（2）下载“smile.bmp”图片。
（3）启动开始程序附件中的“画图”程序。
（4）打开smile.bmp图片文件。
（5）观看图像的点阵：①单击“查看”/“缩放”/“自定义”，选择放大图片800%。②再次进入“查看”/“缩放”/“显示网格”。③观察现象。
4.量化研究
活动二：完善图像量化的方法。
活动内容：填写色彩表示。
活动目的：体验图像的量化方法，掌握图像色彩数与每个像素所占二进制位数之间的关系。
活动步骤：
（1）黑白图像的数字化如何采样，如何量化？
（2）彩色图像的数字化如何采样，如何量化？
（3）学生在“导学学习单”（如表1）上填写图像色彩数与每个像素所占二进制位数之间的关系。（出示小资料如图1）
5.图像数据量公式研究
活动三：图像数据量计算公式分析。
活动内容：将桌面截屏，保存成不同类型的文件后，查看文件的大小，并记录下来。
活动目的：图像数据量的计算公式。
活动步骤：
（1）截屏：按下键盘第一排右上角倒数第三个键“prtSrc”键，将屏幕（屏幕默认1024×768个像素）复制下来。
（2）启动“画图”程序。
（3）执行“粘贴”，将刚才复制的屏幕粘贴到了画图程序。
（4）执行“另存为”，在“保存类型”中选择相应的文件格式保存到桌面上。
（5）将鼠标放在相应文件上右击，选择属性，查看文件大小，并填写表格（如下页表2）。
6.小测验
学生在平台上完成测验，教师分析学生学习情况。
7.小结
教师总结本节课重点。一个名词：像素。两个动词：采样、量化。一个公式：图像数据量的计算公式，即“图像文件大小=像素总数×每个像素所占二进制位数/8”。
教学反思
本节课内容理论性较强，教师设计与实际生活很贴近的问题情境，激发了学生的学习兴趣;对图像数字化相关的基本概念的讲解和基本技能的培养，采取融入到层层递进的小活动的方式，学生在完成课堂活动任务的过程中，主动建构知识，内化对概念内涵的理解，掌握基本操作技能。对教学难点的图像数字化思想，则有微视频自学材料、课件的辅助，以小组交流讨论的形式，辅以教师适当讲解，有利于难点的突破。
总之，信息技术课堂教学应是一个平台，二种资源。平台可以是毕博、moodle，自己开发的也可以，关键要适合内容重建和资源积累。一种资源是微视频。理论方面的知识可以是用录课宝录制知识点，操作方面的知识可以用Snagit9.02、Flash_Cam+格式工厂。另一种资源是学习单。运用学习单梳理教学过程，便于学生实践活动的开展。
小资料
量化位数是图像中每个像素所占二进制位数，用来说明图像最多能表示出多少种颜色。举个例子，如果一张图片有256种颜色，那么就需要256个不同的值来表示不同的颜色，也就是从0到255。用二进制表示就是从00000000到11111111，总共需要8位二进制数。所以量化位数是8。
点评
教育信息化的关键在于真正实现技术和教育的深度融合，好比医生离开信息化就没有办法给出药方，警察离开信息化就没有办法破案，这才叫融合。如果教师运用一个ppt可以讲一节课，而拿一根粉笔也照样可以讲这节课，那么技术和教育的融合还是远远不够的。
《图像的数字化》这节课知识容量大，涉及到多个抽象概念的讲解，要上好这节课，有一定的难度。而顾老师在整堂课中融合了多种信息化教学手段，环环相扣，步步深入，内容充实，很好地实现了教学目标，有着较高的教学效率。
第一，顾老师巧妙地借助“微视频”，帮助学生很好地理解了“采样”“量化”两个概念，有效突破了本节课的重难点，为后续的拓展提升做了有效的铺垫。
第二，教学平台集成了丰富的教学资源，供学生选择使用，增加了课堂教学的容量。教师可以根据平台即时反馈的测验数据，进行有针对性地讲解纠错，提高了教学效率。
第三，本节教学中，“学习单”是引导学生自主学习、合作探究的支架和载体，它充分发挥了导读、导思、导疑、导练的功能，并引导学生展开目标明确、有序可循的个性化学习。
当然这节课可以继续优化。
第一，图像数据量的计算要用到二进制位、字节、千字节、兆字节的转换，如果提前与学生回顾该知识点，则更有利于目标的达成。
第二，活动三中，让学生将截屏保存为不同的文件类型，教师已经在引导学生将理论同实践相结合了，该环节是本节课的亮点，但火候尚欠，如果让学生将图像保存为“单色位图”，那对比效果会更强烈，学生的印象会更深刻。
图像数字化篇2
关键词：小学数学；数字化图像；应用
中图分类号：G622文献标识码：B文章编号：1002-7661（2015）12-254-01
近年来，在小学数学教学中多媒体技术的应用越来越广泛，数字化图像作为多媒体技术当中的典型代表，其在小学数学教学中更是起到了非常关键的作用。不可否认数字化图像能够为小学数学效果带来一定的帮助，但是并不是完全适用于小学数学当中的所有教学内容，这使得部分过于依赖数字化图像来进行教学的教师进入到了一个教学误区。正确的认识数字化图像在小学数学教学中的作用，使数字化图像发挥出自己对小学数学教学的积极影响意义重大。
一、数字化图像在小学数学教学中的作用
1、激学生视觉系统
数字化图像在小学数学教学中的应用，给与学生的第一影响就是视觉上的冲击。传统的小学数学教育就是以数字、计算法则、概念、公式等数字文字组合体存在的，当学生适应了这种“枯燥”的学习模式后，数字化图像的出现大大丰富了课堂教学内容，同时其在教学过程中要比单一的数字、文字更具有直观性，这对于小学生来说具有非常大的吸引力，是提升学生数学学习兴趣，激发他们学习主动性的重要途径。
2、升学生认知效果
在小学教育环节中，学生认知能力的限制会影响他们对数学知识的理解和掌握，尤其是对于一些逻辑能力较强的知识内容。在这种情况下，数字化图像在小学数学教学中的应用，能够使数学知识内容最大限度的具象化，并以数字化图像的模式呈现出来，这能够让学生直观的观察和认识到数字知识的表象状态，加上教师的讲解以及学生对知识内容的自我理解，原本看上去非常拗口、难记的数学知识内容变得简单、易懂，从而帮助学生提升对数学知识的认知与理解。在小学数学教学过程中，常用的数字化图像有概念图、树图等。
3、善学生记忆效果
记忆是学生对所学知识进行吸收的一个过程，其是帮助学生构建知识体系的重要环节。在小学数学教学过程中，因为小学生尚未形成快速记忆方法，再加上数学知识的逻辑性较大，不易于记忆，使得很多数学教学行为都是学生当时学懂了，过后就忘。在这种情况下，传统教学模式是以反复的死记硬背为主，这种记忆模式不仅效果不好，而且易让学生产生厌学心理。数字化图像的有效应用，能够通过直观图像来引导学生，让学生在受到视觉冲击和认知提升的基础上，实现记忆效果的提升，达到改善学生记忆能力，提升数学教学效果的作用。
二、数字化图像在小学数学教学中的应用策略
1、持巧用、妙用、合理用原则
数字化图像作为一种新型教学辅助方法，其虽然能够为小学数学教育效果带来一定的促进作用，但其并不能取代数字、概念、法则、公式这写数学教学内容的基本构成元素，所以数字化图像只能是小学数学教学环节中的锦上添花，而做不了中流砥柱。因此教师要想确保数字化图像在小学数学教学中的作用，就必须要坚持、巧用、妙用、合理用的原则。通过对教学内容的充分分析，来决定其是否适合数字化图像教学方法，这样不仅能够确保数字化图像促进教学效果进步的作用，还能始终保持其对学生教学吸引力，避免多次使用而让学生感觉到厌倦和枯燥。
2、现对数字化图像内容的丰富
在借助数字化图像内容来进行小学数学教学时，为了保证其使用效果，教师必须要经常对数字化图像内容进行丰富。因为数字化图像内容虽然比数字、文字、公式的吸引力大，但如果数字化图像内容过于单一，那么其就会失去自己在学生心中的地位，而无法在发挥出作用。基于小学生好奇心强的心理特点，教师可以在利用数字化图像时，将其与FLaSH图像、ppt课件有效融合，让数字化图像的每一次出现都能够对学生产生吸引力，以确保数字化图像内容应用的有效性。
3、用数字化图像发散学生思维
在教学过程中，学生的思维水平是影响教学效果的重要因素。由于小学数学教学内容较难，因此很多小学生在没有接受过正规的思维引导前，都没有办法实现对数学知识的有效学习，这是导致许多小学生在小学阶段就出现厌学的主要原因。实际上，小学生的思维能力是非常活跃的，而且他们的接受能力非常强。在这种情况下，数字化图像的利用不仅能够实现对学生视觉的冲击，还能够通过数字化图像对数学知识内容的直观表现，来实现对学生学习思维的有效点拨，让学生良好跨过自己难以跨过的思维障碍，一旦思维障碍跨国，那么学生饲喂活跃和接受能力强的优势就能够得到有效的发挥，在帮助他们有效学习和记忆数学知识的同时，实现对自己思维能力的有效提升。
4、强数字化图像与教学内容联系
数字化图像作为小学数学教学的辅助教学方式，其必须要保证自身与教学内容的有效联系和衔接，才能够发挥出自己对小学数学教学效果的促进作用。因此，教师在应用数字化图像应用时，必须要以教学内容为基础，并围绕教学内容而设计，确保数字化图像能够符合课堂教学主题。除此之外，数字化图像还必须要加强与学生生活之间的联系，因为小学生的认知世界比较窄，他们只对自己日常生活中的图像有理解能力，对与一些新奇的图像他们虽然有兴趣，但并不能很好的理解，所以说为了保证数字化图像应用的有效性，教师必须要保证数字化图像与学生实际生活之间的联系。
三、总结
综上所述，数字化图像作为多媒体教学模式下的典型内容，其在小学数学教学中的合理应用，能够达到调动学生学习积极性，提高课堂教学效果的目的。但在实际教学过程中，教师不能对其过分依赖，因为数字化图像只是一种辅助式教学内容，如果将其放到主要教学模式当中，其难以担当大任。所以，教师一定要科学、合理、正确的进行数字化图像的使用，为小学数学教学效果的提升打下基础。
参考文献：
图像数字化篇3
关键词：数字化图像；采集；加工；教学设计
高中生在初中或平时都已经不同程度地接触过信息技术，很多教师通常会采用“知识介绍——工具比较——工具讲解——教师演示——学生练习”的教学模式，以教师为主体，让学生努力适应教师的教学风格，使学生的学习效率低下。所以，改革信息技术的教学理念和方式是必然选择，只有以生为本才能真正提高课堂效率。下面笔者将以《数字化图像的采集与加工》教学设计为例，为信息技术教学改革提供借鉴依据。
一、教学目标
首先，让学生掌握基础知识，了解如何采集数字化图像、photoshop的基本使用，掌握加工文字和转换图像效果的技术；其次，培养学生利用多媒体传达信息的能力和学习的创新能力；最后，通过充满正面能量的主题向学生传递良好的品质，让学生亲自动手以提高自信心。
二、教学重难点
图像加工处理。
三、教学思路
课前下发学案，让学生完成预习，对评讲部分有一定了解；在课堂上，先讲理论知识，让学生有一定的基础，再让学生根据学案中的讲评部分一起合作探究；接着就是让学生分别展示小组的学习成果，一同评优，再让优秀作品的作者发表自己的创作意图；最后就是巩固联系并进行总结。
四、教学过程
（1）设置情境，引入新课程的学习。教师首先提出问题：为什么曾经有人提出向宇宙发射勾股定理的图形来跟外星人取得联系呢？外星人能懂吗？然后告诉学生图像的魅力所在：图像是另一种语言表现形式，所有人都能读懂图像所包含的意蕴，是增进人们思想交流的重要工具。在纸质上的图像我们称为模拟图像，而储存在电脑中的图像则是熟悉化图像。这节课，就让我们一起来探讨数字化图像是怎样采集和加工的吧！情境的设置能够激发学生的学习兴趣，转向对新知识的渴求欲。
（2）展示预习成果。学生在教师的引导下，展示自己根据学案预习的成果，教师进行纠正和补充，帮助学生掌握和巩固理论知识，进而为上机实验打下坚实的基础。
（3）展示精美图像，激发学生探究热情。教师通过大屏幕将几幅精美的图像展示出来，图片的内容涉及到人与人、人与自然和谐共处的主题，以启发学生的创新思维。而后教师展示原图和最终的效果图，告知学生要进行文字和图像效果两部分的加工。最后教师将图片素材的文件夹发送到学生机的桌面，学生选取自己想要的加工的图像并思考主题的定取。
（4）合作探究。首次，是对主题文字进行加工。教师提出加工要求，要求主题积极向上且颜色要合理搭配。学生根据学案内容，将文字进行加工处理，设置适当的图层样式，然后由学生讲解完成的过程。让学生主动探究和学习能够增强学生的自主学习能力和合作意识，让学生做课堂的主人，发掘学生的潜能。
其次，是对图像效果进行加工处理。学生依据学案的指导，合作完成探究内容，给图像设置描边并适当调整角度。
最后就是调整图像的效果，利用“图像菜单”里的“调整”再选择“亮度/对比度”可以更变图像效果。另外，选择“滤镜”菜单里的“锐化”，再选取“USm锐化”也可以对图像效果进行加工。也可以让学生根据教师的提示自由发挥，给学生自由的发挥空间和一定的选择余地，尊重了学生的个体差异性，让每个学生都能达到学习目标。
（5）展示成果。首先是让小组组员以主题与图片是否相切合、颜色搭配是否合理、整体加工设计是否新颖有创意等为评价方向，评选出最优作品。继而向全班展示每个小组的最佳作品，让作者对操作方法和设计意图进行讲解。让学生互相进行评价能够提升学生的竞争意识和合作意识，取长补短，共同学习进步，而在全班欣赏好作品能够传递美好的情感，渗透良好的品质。
（6）巩固练习。教师将练习呈现出来，让学生进行思考和回答。让学生在学习新知识后进行温习和巩固，能帮助学生更好地掌握知识。
（7）教师进行总结。教师要告诉学生，采集的图片在经过加工处理之后，其想要传递的信息和意图必须与所选取的主题吻合，这样才能表达出更加明确的思想和意图，增强图像的感染力和震慑力，达到图像加工的真正目的，体会其意义。
总结：通过《数字化图像的采集与加工》这一课时的教学设计的呈现，可见将学生放在课堂主体地位，令其自主探究学习能够达到很好的教学效果，他们既能掌握基础理论知识，又能实际操作，并且富有创新意识和合作意识。
参考文献：
[1]徐亚军.旧貌换新颜——《数字化图像的采集与加工》教学设计
[J].中小学电教，2011（4）.
[2]冯伯虎，姜莉.《数字化图像设计与加工》的教学设计与评析[J].
图像数字化篇4
【关键词】直接数字化摄影（DR）图像质量；影响因素文章编号：1004-7484（2013）-12-7488-02
直接数字化摄影（Digitaladiography简称DR）是指在具有图像处理功能的计算机控制下，采用一维或二维的X线探测器直接把X线影像信息转化为数字信号的技术。近年来，直接数字化摄影（DR）以其方便、迅速、图像质量易于保证和强大的图像后处理功能等优势，被广泛应用于临床影像检查工作中。因此，如何避免各种不利因素对图像质量的影响，从而利于提高诊断准确率成为影像工作者特别关注的问题。
1一般资料
随机抽取的300例采取直接数字化摄影（DR）所得的平片中，胸部片21例，四肢片36例，脊柱片26例，腹部立位片17例。
2评定方法
由主管技师和高年资放射诊断医师各2名按照《全国放射科Qa、QC学术研讨会纪要》的标准，对300例直接数字化摄影（DR）影像进行分析并评定出甲、乙、丙级片和废片，并对各项缺陷分类统计，分析图像质量影响因素并总结预防措施。
3结果
根据平片质量评定标准，甲片243例（占81%），乙片42例（占14%），丙片15例（占5%），无废片。
4讨论
4.1直接数字化摄影（DR）系统的组成①硬件系统：主要包括电源及控制系统组件、X射线球管、高压系统、平板系统、接口电路和数字化系统、工作站及网络系统；②软件系统：主要包括系统软件、应用软件、paCS及RiS、HiS等系统。
4.2直接数字化摄影（DR）的成像原理X线射入探测器后被位于顶层的碘化铯闪烁晶体转换为能够激发碘化铯层下的非晶硅光电二极管阵列的可见光，使光电二极管产生电流，产生的电信号在光电二极管自身的电容上形成储存电荷，同时非晶硅光电二极管阵列还能将X线图像转换为行和列构成的点阵图像。射入的X线强弱决定着每一像素电荷量的大小，而点阵的密度决定着图像的空间分辨率大小。然后，由中央时序控制器实施统一控制，将居于行方向的行驱动电路与居于列方向的读取电路将电荷信号逐行取出，转换为串行脉冲序列并量化为数字信号，获取的数字信号经通道接口电路传至图像处理器，从而形成X线数字图像。
4.3直接数字化摄影（DR）与普通X线摄影相比的优势①患者所接受的X线照射剂量明显减少；②动态观察范围及量子检出效能显著提高；③对比度范围明显扩大，图像层次更加丰富；④图像分辨率力显著提高，检查速度增快。
4.4影响直接数字化摄影（DR）图像质量的因素分析①投照：在投照前注意帮助患者摆正，将被检部位置于摄影中线位置，例如，标准胸部后前位，要求患者面向探测板，抬头，双足开立站稳，与肩等宽，双肘内旋，手背置于腰部两侧，前胸尽量贴近探测板，中心线于两肩胛骨下角连线中点入射，在患者深吸气后屏气时曝光[1]。②曝光条件：虽然直接数字化摄影（DR）系统具有动态调节曝光条件的功能，具有适合一般体型患者的曝光条件，但是对于特殊体型的患者，如果使用其系统内制定的曝光条件，就会造成当曝光条件过大时所得图像曲线就会变窄，图像偏黑，失去层次感，而当曝光条件过小时所得图像颗粒感较强，不能清晰显示病变部位的现象。还有，管电压的高低也会直接影响图像的对比度，因此，只有选择适当的曝光条件，才能有效提高图像质量。③平板探测器：要想获得高质量的图像，所用平板探测器就要具有时间分辨力高、曝光宽容度大、校正良好、后处理功能强大、能减少本底噪声点、对环境要求低的优良的性能。④滤线栅：滤线栅具有提高信噪比，使散乱射线减少的作用[2]，但是直接数字化摄影（DR）系统对滤线栅的偏斜比较敏感，只要滤线栅有稍微的偏斜，就会出现两侧黑化度不一致的情况，因此，要注重对滤线栅的校准。⑤X线束：机器在经过较长时间的工作后，会出现机械转动和松动导致X线垂直度发生偏移而影响图像质量的问题，因此要重视对X线束垂直度的校准。⑥预览图像处理：对图像进行预览时，对亮度、对比度、算法等进行适当的调整，能够显著提高图像质量。⑦数据传送：必须最大限度保证图像数据的完整性并采取正确的数据传送方式，才能保证图像质量。⑧后处理技术：a、窗技术：在影像工作站，通过调整窗宽能够获得较多的信息，而通过调整窗位能够提高图像的对比度，因此，通过调节窗宽及窗位可以清晰显示出更加细微的结构。b、图像反转：将图像进行上下左右转动，直至得到最佳位置，能够清晰的观察重点部位。c、图像边缘：对图像边缘要进行必要的强化处理，使其轮廓更加清楚锐利，达到观察某些病变所需。d、放大图像：对病变部位进行局部放大，有利于显示细微病变。f、对比度、亮度、增强、黑白反转、缩小、测量等功能的调节明显影响着图像的质量。
综上所述，优质的直接数字化摄影（DR）影像必须具备斑点小、密度适中、对比度好、边缘锐利等特点[3]。在临床工作中，要想获得优质的DR影像，就要做到根据不同的部位选择正确的参数及合适的曝光量，充分运用图像后处理功能进行调节等，避免各种因素对图像质量的不利影响。正确掌握并熟练运用直接数字化摄影（DR）系统，充分发挥其强大功能，对于X线影像质量最优化，提高平片检出率及诊断符合率具有显著的临床价值。
参考文献
[1]牛俊荣，张永，蔡祖明，王震.探讨DR胸部摄影图像质量的影响因素[J].实用放射学杂志，2008年10月第24卷第10期：1436.
图像数字化篇5
关健词：图像纠正CaSS软件mapGiS软件栅格图像
1、概述
目前各级规划及建设等部门拥有大量的各种比例尺的纸质地形图，这些都是非常宝贵的地理信息资源，为了充分利用这些资源，可以将大量纸质地形图通过图形数字化仪或扫描仪等设备输入到计算机中，获得栅格图件，再用专用的软件进行处理及编辑，将其转换成计算机能存储和处理的数字地形图。
在图形的扫描输入或数字化输入过程中，由于操作的误差，扫描仪的分辨率误差、光学误差、机械运动误差和线阵方向与扫描方向不垂直引起的误差，除此之外，在用扫描仪进行扫描图纸时，图像纠正为栅格图像的矢量化奠定了基础，是一个非常重要的作业环节，准确无误的纠正是保证数字栅格图精度的基本前提。
2、图像纠正的方法
图像纠正就是尽量消除因图纸变形而产生的像素点位移，使之尽可能符合当初纸图制作时的精度。主要采取的方式是平移、旋转、缩放，拉伸等变形。具体做法是在图上找一些具有确切坐标的像素点做为已知点，找出这些已知点的理论坐标，通过投影变换求出其他点的变换参数，来进行图像纠正。
2.1利用CaSS软件对图像进行纠正
第一步：插入扫描好的光栅图像。方法是点击CaSS的菜单[工具][光栅图像][插入图像]，弹出图像管理器对话框，点击[附着]，按路径选择要处理的栅格图像名称及格式，然后选择打开，弹出图像对话框，选择好插入点、缩放比例、及旋转角度后点击[确定]。图中的缩放比例要小于图纸本身的比例，可以输入值，也可以鼠标框选，使用鼠标框选的话不能把握比例尺寸，但是这些都不会影像图像纠正，可以任意选择；旋转角度设置为0。
第二步：图像纠正。方法是点击CaSS的菜单[工具][光栅图像][图像纠正]，提示栏提示选择要纠正的图像时，选择时一定选取光栅图的边框，这时会弹出图像纠正对话框。不同的纠正方法选择已知控制点的数量不同，常用的是线性变换纠正法。值得注意的是：在提示框输入坐标时一定要注意，在cass下的坐标和数学中的坐标正好相反，提示中的X是测量中的Y坐标，而提示中的Y是测量中的X坐标，不能输入出错，不然就得不到正确的纠正图。
2.2利用mapGiS软件对矢量化数据进行校正
在矢量化的过程中，由于操作误差，数字化设备精度、图纸变形等因素，使输入后的图形与实际图形所在的位置往往有偏差，清除输入图形的变形，才能使之满足实际需求。通过误差校正来完成，误差校正主要是用来校正数据源误差（即数据采集和录入过程中产生的误差）。
误差校正采用全自动误差校正和交互式误差校正两种方法，全自动误差校正这种方法实际应用时较少，在校正时，我们一般选择采用人机交互采集校正控制点，若选择自动采集控制点，则在你选择的采集文件中自动捕捉点，假如你采集的点文件比较乱，那么会采集到很多没有用处的点。只能对标准的点文件来进行采集。，由于系统自动采集控制点会识别出错，所以还是使用交互式误差校正。
交互式误差校正的方法：分为数据准备和开始校正两个部分：数据准备：方里网wt，标准图框wl，矢量化的图形（wt、wl、wp）数据来源：方里网wt，矢量化的图形（wt、wl、wp）是在输入编辑模块中矢量化而来；标准图框wl是在投影变换模块工具原来的纸图的比例尺和坐标生成的。
具体操作：1）点击[实用服务][误差校正]弹出误差校正系统对话框，选择[文件][打开文件]，找到你需要校正的矢量化数据文件（方里网wt，标准图框wl，矢量化的图形（wt、wl、wp））；2）点击[文件][打开控制点文件]，如没有，根据系统提示新建一个；3）点击[控制点][设置控制点参数]，采集数据值类型选择为“实际值”，并将采集缩小范围缩小一些，一般设置为2即可；4）点击[控制点][消除所有控制点]；5）点击[控制点][选择采集文件]，选择你需要获取已知点的文件一般选择矢量化后的方里网；6）点击[控制点][添加校正控制点]，逐个添加你用来校正的控制点；7）点击[控制点][设置控制点参数]，采集数据值类型选择为“理论值”，同样将采集范围缩小些；8）点击[控制点][选择采集文件]，选择你需要获取理论值的文件，一般选择预先做好的图框文件；9）点击[控制点][添加校正控制点]，拾取点后弹出输入控制点号对话框，在其中输入该点对应的实际控制点号；10）点击[数据校正]分别对点文件、线文件和区文件校正，注意每次只能对一个文件进行校正，进行校正时，选择校正文件后保存，然后一定要回到文件所在处更改文件名，不然你校正下一个文件时会把原来的文件替换掉。
2.3利用mapGiS软件对影像进行校正
影像校正主要是将纸张图纸扫描成图像（tif、jpg格式的图像），转换成mapgis格式，并校正到所对应的坐标下。影像校正分为：标准分幅的影像校正和非标准分幅的影像校正。
影像校正前首先对图像的格式进行转换：将tif或者jpg图像格式转换成mapgis格式，操作：[图像处理][图像分析][文件][数据输入][选择转换数据类型][添加文件][添加目录][转换]。
2.3.1、标准分幅的影像校正（DRG生产）
图像处理图像分析文件打开影像镶嵌融合DRG生产图幅生成控制点输入图幅信息拾取四个角点生成GCp顺序修改控制点（一定要慢慢的修改，出错以后不能回退，必须从新开始）生成图幅质量文件，可以看到你图纸变形误差有多大。注意：生成质量评估文件（可以看到校正后的图形误差）
可以先做一个参照文件然后再采集控制点，做图框时：实用服务―投影变换―生成系列标准图框。
2.3.2、非标准分幅的影像校正
可以一边采集控制点一边输入坐标（和CaSS方法一样，注意：X为横向，Y为纵向），步骤如下：1）点击[文件]菜单下的[打开影像]命令；2）单击[镶嵌融合]菜单下[打开参照文件/参照线文件]命令；3）单击[镶嵌融合]菜单下[删除所有控制点]命令；4）单击[镶嵌融合]菜单下[添加控制点]命令，依次添加至少四个控制点；5）单击[镶嵌融合]菜单下[校正预览]命令；6）单击[镶嵌融合]菜单下[影像校正]命令，并保存校正结果。
3、两种方法的优缺点及注意事项（比较）
利用南方CaSS软件进行图像纠正，只能对栅格图像进行纠正，不能对矢量图形进行纠正，若对于扫描的图像进行矢量化时，忘记了进行图像校正，那么不能通过cass来弥补，但是可以通过mapGiS软件来对矢量化图进行误差校正。
mapGiS软件可以对矢量化数据进行校正，还可以对栅格图像进行校正。mapGiS软件对矢量化数据进行校正，采用此发校正主要弥补了CaSS软件的不足，但是当文件数目较多时，操作起来非常麻烦，工作量比较大，很容易看错导致纠正出错。
使用CaSS进行纠正只是该软件的一个辅助功能，只能进行一些初级纠正，但是更专业一些，可选择的方法更多，更专业。
4、小结
数字地形图具有很多优点，也是当今测量行业发展的趋势，扫描矢量化是现代已有图纸数字化的主要形式之一，扫描矢量化的前提是对扫描图形进行图像纠正，只有这样才能获得一定精度的数字地形图，所以使用正确而恰当的纠正方法是很重要的，可以根据具体情况具体分析。
参考文献：
[1]承继成，郭华东，薛勇.数字地球导论[m].北京：科学出版社，2000.
[2]康金玉，autoCaD专业绘图基础[m].徐州：中国矿业大学出版社，2001.
作者介绍：
图像数字化篇6
关键词：立体化教学数字图像处理课程改革与实践
中图分类号：F240
文献标识码：a
文章编号：1004-4914（2016）01-241-03
一、前言
教育部在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2011-2020年）》中提出：“全面实施高等学校本科教学质量与教学改革工程，探索建立以学习者为中心的教学新模式，充分调动学生学习积极性和主动性。”可见，教学模式改革已经被视为提升高等教育教学质量的重要抓手。高校应适应时展需求，积极改进教育理念、教育思想和教学手段，着力探索和推进教学模式的转变。本文以数字图像处理课程教学为例，探索和实践利用网络、计算机技术，将立体化教学设计、立体化教学资源、立体化师生互动、立体化教学方法等有机组合在一起，使教学活动、实践内容、学习过程、监督管理串联成一个有机整体并最终使学习者能全方位立体化地进行学习。
二、教学现状分析
数字图像处理作为高校信息类专业的核心专业课程，不仅要求学生深谙课程重要原理的内涵，系统掌握专业技术知识，还要求学生能够通过实验和实践环节提升团队协作精神和动手与创新能力。然而，传统的教学模式难以兼顾学生夯实理论基础和提升实践能力的双重培养目标。结合笔者多年教学经验，分析和总结目前课程教学存在问题如下：
1.教学方法与教学手段单一，学生学习热情不高。课程教学按照传统教学模式，由教师通过黑板和多媒体课件授课方式，将教学内容单向地灌输给学生。这种讲授式的教学方法不能将复杂抽象的知识准确地传递给学生，导致学生无法深入理解原理内涵，难以真正实现知识的转化和应用。另外教学过程中缺乏互动和交流，学生的问题难以得到及时地解决，久而久之学生丧失了学习的热情，导致教学演变为教师的独角戏。
2.教学信息不对称，导致学生被动参与教学。尽管在授课准备阶段，教师对课程目标、教学方法、学习手段和实践目的等教学环节进行了精心的设计，但由于“教”与“学”之间存在信息的不对称，导致学生对相关要求没有清晰的认识，对教师的意图不够了解，使得学生只能被动地跟随教师完成设定的教学任务。
3.实验内容简单，实践能力提高有限。数字图像处理是一门理论与实践紧密结合的学科，尽管课程教学中也配置了实验环节，但由于学时的限制，开设的实验内容相对简单，且主要以演示性和验证性为主，学生参与实验的热情不高，影响了学生的创造力和想象力的发挥，动手实践能力提升十分有限。
4.传统的课程考核方式，难以全面考查学生能力。以试卷笔试为主的课程考核方式，只能对课程所涉原理、现象、规则等内容进行考查，缺少对知识应用及转化的实践技能的考核，学生的成绩不能全面反映学生的学习情况。
5.教学评价环节缺失，影响教学评估及整改。教学评价是分析教学质量的重要手段，但传统教学通常忽略了这个环节。教师无法了解学生及授课过程存在的问题，不能及时得到合理的教学反馈信息，教学评估无法实现，教学优化更是无从下手。
三、立体化教学改革方案设计
针对上述问题，笔者深入研究了立体化教学方法，结合课程特点及学生的实际需求，构建了适应本课程的立体化教学体系，并积极开展了教学改革与探索。
1.立体化教学的基本思想。立体化教学是基于现代教育学理念和现代社会对人才培养的要求，充分利用现代信息技术和教学设施，打破传统知识灌输的单一模式，在师生互动交流和生生互动协作基础上，引导学生通过静态的、动态的、理论的和实践的全方位方式和角度，综合应用多种教学方式，进行自主性、探索式学习，并在师生互动交流和生生互动协作学习中主动而又积极地建构本学科专业知识；实现抽象内容具体化、复杂过程简单化、教学方式多样化、教学目标全面化，实现教与学的立体交融。
2.基于立体化教学模式的教学改革方案。在教学过程中打破原有的教师讲授，学生被动参与的传统教学模式，采用立体化教学方法，充分利用现代化信息手段，将教学设计、学习资源、授课方法、师生互动等有机地融合在一起，使教学活动、学习过程、实践内容、考核评价串为一体，最终满足学生全方位立体化学习要求。数字图像处理立体化教学改革方案设计图如图1所示。
四、数字图像处理立体化教学改革实践
针对传统教学存在的问题，按照上述教改方案，积极从教学目标、课程资源、教学方法、教学过程、实验环节、考核方式和教学评价等七个方面进行改革尝试，经过两轮教学实践取得了较好的效果。
1.教学目标全面化。重视教学目标对教学活动的制约和导向作用，结合现代化人才培养要求，重新规划和制定教学目标。通过探究式学习提升学生自主学习能力，夯实理论基础和实践技能的学习。结合学科竞赛、科研项目和工程实际，增强学生对理论知识的实际应用与转化能力。注重教学互动和生生协作，培养学生团队意识和创新思维。将学习理论知识、提升实践能力和培养创新意识三者融为一体，构建符合新时期人才培养需求的全面化的教学目标。
2.课程资源立体化。打破传统教材单一的授课资源的限制，充分利用现代化信息技术手段，构建以多媒体资料和网络资源为补充的立体化教学信息资源库。教学过程中以传统纸质教材为基础，开展课程教学活动。通过Cai课件、动画和视频等流媒体数字资源，深入讲解和剖析复杂抽象的概念与理论知识。利用网络教学平台突破传统教学的时空局限，借助其双向沟通功能，将教材、电子教案、课件和题库等教学资源融为一体，最大限度地适应学习者的个性化需求，为学生的自主学习提供全方位的资源保障。
3.教学方法多样化。发挥各种教学方法的优势，促进理论知识学习和实践技能的提升。在理论学习阶段着重采用多媒体式授课方法，通过图文并茂和动画与视频等演示手段，使教学内容生动化、形象化，抽象知识具体化，加深学生对复杂理论的学习。在知识转化学习阶段采用案例式教学法，通过对具体案例的剖析，增强学生对原理内涵的理解，同时培养他们动手实践和分析与解决问题的能力。在知识运用提升阶段采用任务驱动式教学法，以任务覆盖知识面，用任务体系牵引和启发学生对知识的应用，提升学生自主探究学习及实践创新能力。
4.教学过程互动化。改变传统单向知识灌输式的教学过程，增强师生和生生间的交流与互动，激发学生参与教学的积极性和主动性。实际授课中，教师利用适当的教学方法，将课程目标和学习内容转化为师生和生生间的互动行为。通过采用问答、讨论、合作等多种形式，加强师生和生生间的多向互动，及时沟通想法、交换意见。课下师生可以通过网络互动平台进行答疑解惑，通过交流及时发现问题、解决问题，共同改进教学过程，提高教学和学习质量。
5.实验环节多元化。传统教学由于学时限制，导致实验内容偏少且过于简单。改革实践中，通过增设学时，添加设计性和综合性实验题目，构建模块化实验体系，调整和优化了实验学时与实验内容的配置。同时为便于开展实验教学，降低学生参与的难度，开发了实验教学软件。在验证演示实验中，鼓励学生利用虚拟建模手段进行原理仿真与结果展示。在设计和综合实验中，重视学生编程实践能力的培养，积极倡导多种编程实践模式。结合科研、项目开发和工程实践，综合运用matLaB、VC++和openCV等多种实验手段。
6.考核方式综合化。摒弃传统教学“一人一卷”、“一考定论”的考核方式，注重对学生理论知识和实践能力的双重考核，同时加大对学习过程的考核比重。理论考核中，对单元知识测试可通过课程网站采用上机方式完成，综合知识考核采用传统的试卷形式完成，两者成绩按一定权重核算占课程考核分数的40%。对实践能力的评价可采用实验成果考核、专题报告考核、各类竞赛成绩评定和参与教师科研等多种形（下转第246页）（上接第242页）式，通过答辩方式完成，此项分数占课程考核分数的40%。另外，设定20%的分数用于对学生参与教学和实践的态度、方法、创新思维等方面进行考核。
7.教学评价体系化。教学评价是检验教学效果、促进教学工作的重要手段，也是传统教学所忽视的重要收官环节。改革实践中大力加强评价体系建设，充分发挥学生、同行、领导和专家等评价主体的作用，着重对教学目标、授课方法、实践手段和学习过程等教学环节进行评价，力争做到评价指标科学化、评价形式多样化、评价主体多元化、评价实施全程化。通过客观、合理的评价反馈，全面了解教师水平、学生状态和授课效果，为课程的进一步整改和优化提供依据。
五、结论
本文采用的立体化教学模式打破了传统教学种种弊端对教学活动的制约，通过重设教学目标、拓展教学资源、优化教学过程、加强评价反馈等改革措施，将相对离散的教学活动、实践内容、学习过程、监督管理串联成一个有机的整体，从本质上改变了“教”与“学”的关系。实践结果表明，立体化教学模式有助于调动学生学习的积极性、主动性，改善师生关系，增强团队协作意识，培养动手实践及创新能力，是一种切实可行且符合新时期高校人才培养要求的教学模式。
[黑龙江省高等学校教改工程项目“数字图像处理课程立体化教学模式的研究与实践”（JG2014011047）；黑龙江省高教综合改革试点专项项目“地方综合性高校应用型工科人才培养模式的改革与创新研究”和“基于CDio的创新型工程人才培养模式研究与实践”。]
参考文献：
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图像数字化篇7
【关键词】数字图像信息资源
【中图分类号】G250.73【文献标识码】a【文章编号】1674-4810（2013）12-0184-01
一数字图像信息资源应用
数字图像信息资源已成为现代社会不可或缺的资源，视觉因素影像因素占据了文化的主导位置，它不仅是人们日常生活的一部分，还存在于每个人的日常生活中。现代文明以传统的语言文化符号传播方式，正转向为以视觉文化符号传播的方式，现实中是面对大量乃至泛滥的图像，视觉文化研究应运而生。
数字图像信息资源，如数码相机拍摄的以数字格式存放的图像，扫描仪进行模拟图像的数字化，或图像采集卡将视频画面数字化，适用领域涵盖社会各方面。数字图像信息资源主要载体就是图像，它把非视觉化的物体视觉化。但它不依赖于图像，而是对存在的图像化，使之揭示事物与形象之间的紧密联系，使图像还原存在事物的本质。图像数字信息资源使人们表达方式更灵活、处理更方便、节约管理成本，具有检索速度快、传递速度快、支持多用户等特点。数字图像信息资源的信息存储量大、应用方式不受时间和信息的约束等方面，会更好地满足用户的各种需求。
图像提供的信息与语言文字提供的信息相比，在视觉上给人们以强烈的视觉冲击。较之纸质资源，数字图像信息资源又可保证数据长时间保存不损坏、不丢失，而成长的网络技术对数字图像信息资源的共享和发展具有良好的支撑作用。
二数字图像信息资源应用中的问题及应对
数字图像信息资源的信息处理的标准化、传输、保存、复制和认证等问题，实时图像处理的理论及技术研究、图像与图形结合的三维或多维成像、图像处理集成芯片研究、图像处理理论及技术的新理论都成为未来的发展方向。
随着网络技术和多媒体技术的发展，信息的快捷简便和广泛传播，数字图像信息资源知识产权保护已经变得越来越重要。人们只需要很短的时间就可以复制相同质量的图片，这使非法复制和传播变得非常简单低廉，使数字图像信息资源知识产权得不到应有的保障。在强调数字图像的可视性的同时，以数字图像处理、计算机图形学和计算机密码学等相应的技术来研究数字图像信息的加密水印等问题。
除了数字图像信息资源的基础建设，还必须注重建立信息社会的法律环境、网络和信息安全的立法，加强法制宣传，提高防范意识，并促使人大法律部门立法和执法的效果，逐步建立和完善的图像信息资源安全和知识产权保护机制，以适应日新月异的信息社会。制定网络环境下的道德规范，加强网络环境下的信息监管、网络道德维护机制都是很有必要的。作为一种新形式的信息道德建立有着深远的意义，它的完善需要一个长期的过程，使人们在信息社会中更有效、更合理地应用数字图像信息资源具有推动作用。
图像数字化篇8
关键词：计算机数字图像技术；常见技术；处理效果；图像识别
中图分类号：tn911.73?34文献标识码：a文章编号：1004?373X（2015）21?0032?04
Researchonprocessingeffectofseveralcomputerdigitalimagetechnologies
ZHanJun
（JingdezhenUniversity，Jingdezhen333000，China）
abstract：thefivecommonprocessingtechnologiesofthegrayleveltransformation，histogramprocessing，imagesmoothing，imagesegmentationandimageedgeextractionincomputerdigitalimagetechnologyarestudied.thetheoreticalfoundation，applicationsandrealimageprocessingeffectofthesetechnologiesareintroduced.Foreachtechnology，thecommontechnologytypesarestudiedseparately.thecommondigitalimageprocessingtechnologiesareintroducedandstudiedindetailinthispaper.
Keywords：computerdigitalimagetechnology；commontechnology；treatmenteffect；imagerecognition
0引言
随着计算机技术的快速发展，新的理论和技术层出不穷，特别是近年来人工智能技术的广泛应用，使得人们对计算机技术的认识上了一个新的台阶。而人工智能的两大关键技术就是“语音识别技术”和“计算机数字图像技术”。本文主要研究了在计算机图像处理过程中几种重要的处理方法的原理及其处理效果。
数字图像处理技术就是利用相关设备将从图像信息转化而来的数字电信号进行特定的数学运算，过滤、增强或提取图像信息以达到人们要求的效果的技术。它是现代工业生产及人类日常生活中的一项重要技术，极大地提高了人们工作和生产的精度和效率。
图像一般分为数字图像和模拟图像两种，模拟图像指空间坐标和幅度连续变化的图像，数字图像则是采用离散数字来表示其空间坐标和幅度的图像，数字图像和模拟图像可以采用一定方法相互转换。
数字图像处理的对象主要是在空间上是离散的、在幅值上是量化分层的数字图像。一般情况下，一个完整的计算机数字图像识别系统包含如图1所示的几个部分。
待处理的数字图像首先要经过图像质量预判，筛选出可以用于分析的图片；然后再经过数字图像的分析及处理，再将处理后的图像进行特征提取从而得到图像的特征参数；经过建立特征库和数据样本集等方法，最后得到图像识别的结果。整个处理过程最关键的步骤就是图像分析及处理技术，在这一步需要用到的数字图像处理技术有很多，如图像强度分析、图像灰度变换、图像轮廓提取、图像直方图绘制、图像滤波、图像阈值化和图像边缘检测等。本文将重点研究这些技术。
1几种常见的数字图像处理技术
1.1灰度变换
通常数字图像设备获取的最初图像都是真彩图像，即RGB图像，它的每个像素都用代表三原色的R，G，B表示。由于真彩图像包含的图像信息较大，不适合用于图像处理，因此通常需要将其转化为灰度图像，即灰度变换。如果将[f（x，y）]看做代表RGB图的表示函数，经过转换函数[g=F[f]]可以转化成表示函数为[g（x，y）]的灰色图像，转换公式如下：
其中：[C]为尺度比例常数；[s]为原图灰度值；[t]为目标图灰度值；[s]和[t]的取值范围都为[0～L-1。]经过灰度处理后的图形效果如图2（c）所示。
灰度直方图是许多进一步的图像处理技术的基础。另一方面，从特定目的出发，也常需要对原始灰度直方图进行处理，以获得更好的灰度直方图像，而直方图均值化和直方图规定化是最为常见的两种处理方式。
1.2.1直方图均衡化
直方图均衡化是指通过调整图像像素之间的映射和分布关系，使灰度的概率密度呈均匀分布，从而调整图像的整体对比度，使得图像过去亮度较暗部分的信息得以呈现，其变换公式为：
1.2.2直方图规定化
直方图规定化是指对于实际需要，将直方图转换为某种特定的情况，选择某个重要的灰度范围进行对比度增强，其处理方法较为复杂，一般可以采用如图3所示的步骤。
1.3图像平滑技术
平滑处理技术又叫图像滤波技术，它主要用来处理数字图像在生成、传播和处理过程中所产生的噪点对原图的影响。在图像滤波过程中，通常会根据图像噪声的具体特点，选择不同的滤波器对图像进行处理，目前常用的滤波器有中值滤波器和高斯滤波器。
（1）中值滤波器
中值滤波的基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点邻域各点的中值代替[1]。其中，中值的定义如下：
（2）高斯滤波
高斯滤波是一种低通滤波的方法器，它常用来对图像进行平滑的滤波处理。高斯滤波器函数的二维形式如下：
1.4图像分割技术（阈值化技术）
数字图像处理技术的一个重要应用就是可以将人们感兴趣的图像从某个较大区域中提取出来，它是从图像处理进入到图像量化分析的重要步骤，它使得对图像的数字化提取和解读理解成为可能。
目前最常见的图像分割技术是阈值化技术，它主要是通过选取合适的灰度阈值，然后将图像中的点与阈值进行比对，将像素灰度值大于选定阈值的划分为一类；其他的划分为另一类，从而实现对图像的分割，整个技术的关键就是选择合适的阈值，阈值一般可写成如下形式：
以上3个式子中的偏导数需对每个像素的位置计算，在实际中常用小区域模板卷积来近似计算。对[Gx]和[Gy]各用一个模板，所以需要2个模板组合起来以构成1个梯度算子。根据模板的大小和其中元素（系数）值的不同，梯度算子分为Sobel算子、prewit算子、Canny算子、Log算子4种，其处理效果如图8所示。
由图8可知，Sobel边缘检测法不仅产生的边缘效果较好，同时算法简单，运行处理速度快，缺点是图像的边缘较粗，造成图像信息的丢失和后续图像识别处理困难。其他3种边缘检测的处理结果相似，它在处理图像时会根据设置对噪点进行识别，因此不会像Sobel边缘检测法那样滤去大量有用信息，其提取图像的边缘连续性较好，定位精度较高，可以提取到较弱的边缘点；缺点是算法较为复杂，处理速度慢，且部分噪点会被当做边缘提取，影响图片质量。
2结语
本文主要研究了常见的5种计算机图像处理技术，详细介绍了每种技术的原理、作用及常用方法，如灰度变换技术介绍了原始灰度变换和增强对比度灰度变换；直方图处理给出了直方图的均衡化和规定化两种常见方式，并给出了二者的实际处理效果图；图像平滑技术介绍了目前应用最广泛的中值滤波和高斯滤波法，并分别给出了它们对噪声的实际滤波效果；最后介绍了Sobel，prewit，Canny，Log等4种边缘提取技术，并给出了其对图片的实际处理效果。
参考文献
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图像数字化篇9
在传统的模拟电视系统工程技术中，有着及其规范和直观的图像基带测试理论和主观评价方法，对于目前数字电视节目制作系统（电视台节目制作）和传输系统（有线数字电视传输）来讲，传统的模拟电视测量方法以及主观评价体系将失去意义，需要一套新的理论、新的测试方法和新的主观评价体系。这些理论、测试方法和主观评价体系，同样是基于人眼看到的效果来评价电视节目图像的质量，即电视节目图像质量的测试标准都必须由基于从事测试的主观评价观看者对所看到图像的满意度来定量的，这一点极为重要，因为电视的对象是人们的双眼，而不是人们使用的仪器。这些所定量的电视节目图像质量的测试标准，是基于人们主观评价的统计，并非是绝对的、但它又必须是一个度量的衡值。
一.信号对图像质量的影响
数字化的电视图像不经过压缩，是难以传输和保存的，体现不出其价值和先进性。随着视频图像压缩技术的发展，使数字电视商用成为可能。国际上，对于经过压缩过的视频图像的测试都是用未压缩的视频图像信号的质量来参考的。
在已经压缩（数字）和未压缩（模拟）视频图像信号的混合系统/环境中，视频图像质量的测试包括两个部分：即信号质量和图像质量。
信号质量的测试使用一套测试的方法和信号，它们可以是全场或是垂直消隐期中的某一行。这种测试在传统模拟的非压缩视频系统中是一种间接的测试方法，由于这种测试是在实际图像之外。毫无疑问，它将对传统模拟系统的图像质量提供了一个很好的表述。
而在压缩（数字）的视频系统中，图像质量的变化取决于数据率、图像复杂性和所使用的编码计算方法（计算机的程序），这时传统测试信号的静态特性已不能提供图像质量的真实描述。因此，对压缩（数字）视频系统中图像质量的实际测量，需要一整套的实际图像测试信号，这要比传统测试信号复杂多。这些复杂序列导致的编码过程的非线性失真是图像内容的函数。
然而，这并不能排除对传统信号测量的需要。对于大多数有效的压缩方法，输入视频信号应尽可能地干净。
幅度或直流电平等等的问题将会导致图像信号被切割或不能充分利用8bit，255级信号电平。如果输入的视频信号分辨率很低，编码会更容易，然而它可能并不代表所需要的图像质量。任何使图像更复杂的干扰都会在压缩图像的质量上有所反映。这包括振铃、抖动、噪声和复合到分量处理的产物。因此，这些干扰应当在压缩编码前去掉。
数字视频压编编码处理对图像材料十分敏感。压缩码率的设定（通常表示成mb/s）就是通知编码器有多少数据或有多少比特数可用来对图像进行压缩处理。目前使用mpeG的重要优势就是它采用时间压缩，编码器可以通过大量的图像帧来决定分配的比特数。这样，就可以在给定的图像组序列编码时，给复杂的图像分配较多的比特数，给简单的图像分配较少的比特数。一般情况下，可视细节直接依赖于分配给编码器的码率。如果一个图像由于包含高速的运动或有大量的空间细节将需要大量的比特数，编码器将丢掉一些图像细节。这些信息的丢弃应尽量减少可觉察的图像质量损失。如果大量的细节被丢弃，损伤会非常明显，失真或损伤将在许多方面表现出来。
二.压缩导致了电视图像质量的损失
对于从事数字电视节目制作系统（电视台节目制作）和传输系统（有线数字电视传输）的广大工程技术人员来讲，数字信号和模拟信号的图像质量失真的问题是完全不同的，在数字信号中有如下六种关于视频损伤的类型。
1.块
数字电视图像信号在编码/压缩时，是将图像分割一个个块来进行的，由于基本块编码结构将使通过传输接收（解码/解压）到的图像有很明显的变形。
2.错误的块
如果接收（解码/解压）到的数字电视图像与当前或前一场没有一点相似处，一旦其中一个或多个块产生失真，就会在相邻的块之间产生较大的对比差异，屏幕上将出现明显的与周围不协调的错误的块。
3.边缘忙乱
失真主要集中在物体的边缘，表现为时域中变化的尖峰或空域的不同噪声。
4.模糊或轮廓不清
在单个帧中（空间域为例），以减少每个水平扫描线的像素数来减少带宽，这将导致图像模糊或轮廓不清。
5.蚊子噪声
这产生于相邻像素之间的量化错误，是由编码/压缩引起的。由于场景内容的不同，量化间隔的尺度会有变化，产生的量化错误像微微发光的闪烁亮块或众多的亮点，就像“蚊子”一样在一幅场景中随时闪现在物体的周围。
6.量化噪声
对于模拟信号的不精确的数字标示将出现在模拟到数字的信号处理过程中，很明显，视频分辨率的数字化描述对于输入的经过数字采样的模拟视频信号是有限的。
三.模拟和数字电视图像质量换算
我国的广播电影电视行业标准已经定义了模拟和数字电视图像质量的主观评价方法。
国家《数字电视图像质量主观评价方法》（中华人民共和国广播电影电视行业标准GY/t134-1999/4）中，规定了我国数字电视图像质量的主观评价方法是在“一般要求”的条件下，采用“两种评价方法”进行主观评价。
“一般要求”包括七个方面：观看条件、评价系统、信号源、测试素材的选择、观看员、评价测试阶段和结果表达。
“两种评价方法”即：双刺激连续质量标度法和双刺激损伤标度法。
但这种主观评价方法需要有一定数目的静止和运动的物体图像序列，加之需要许多人（其中并非全部是电视专业人士），并耗上很长的时间、精力，不很适应实际工作的需要。
在实际的工作中，电视工程技术人员通过日常的主观评价，已经逐渐明白在不同比特率下，以及在不同压缩格式下的所能得到的图像质量换算，见“不同比特率、不同压缩格式下能得到同等的图像质量换算参考表”。这样电视工程技术人员只要按照具体的应用，选择一个合适的压缩格式和比特率即可获得所需要的电视节目的图像质量。B&p
参考文献
1.中华人民共和国广播电影电视行业标准《GY/t134-1998数字电视图像质量主观评价方法》
图像数字化篇10
关键词：水印技术；图像压缩；小波变换；dct；奇异值分解（sdv）
中图分类号：tB
文献标识码：a
文章编号：1672-3198（2012）08-0178-02
0引言
随着数字化技术和internet的不断发展，电子邮件、mp3、甚至支票等越来越多的数字产品让人们应接不暇。而计算机网络的发展给人们带来了极大的方便，人们使用网络进行数据文件的传输、存储等，而网络环境的复杂性、多变性以及网络系统的脆弱性，带来了一系列安全问题。人们可以轻易地通过网络复制、篡改、伪造和非法原创作品，极大地侵犯了原创者的利益。因而数字信息的安全性控制及数字产品的版权保护已成为社会关注的焦点问题。数字水印技术已经成为版权保护中不可替代的技术。数字水印可以将携带有保护信息内容的图像嵌入到原始图像中，通过恢复水印图像可鉴别非法复制、篡改和盗用的数字产品，进而保护数字产品的合法使用和安全传输。
1数字水印技术
数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。数字水印技术是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体(包括多媒体、文档、软件等)当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统(如视觉或听觉系统)觉察或注意到。通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。
数字水印技术在近几年发展迅速，尤其在静止图像的应用中已经发展得比较成熟。图像水印有多种分类方式，按特性可分为鲁棒水印和易损水印，鲁棒数字水印能抵抗恶意攻击，而易损数字水印能判断原始数据是否被篡改过；按水印附载的媒体可以划分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印以及用于三维网格模型的网络水印等；按水印隐藏的位置划分为时域数字水印、频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印。而静止图像的水印技术主要应用空间域数字水印和频率域数字水印。
随着网络信息时代的发展，在网络中进行信息传输、存储等已经是不可避免的。为了避免传输及存储过程中的信息量过大以及传输的网络瓶颈问题，多媒体压缩技术也随着网络传输的发展而不断进步。数字产品在网络上也大都以压缩的形式传输，这就要求水印算法对数据压缩有极好的鲁棒性，才能保证水印在网络传输过程中不会被抹去。JpeG是图像压缩的使用标准，由于图像压缩技术的日益成熟，因此把水印技术嵌入在JpeG压缩域中是数字水印的一种隐藏方式。
2数字水印技术在图像压缩中的应用
2.1JpeG压缩技术
在目前使用的图像压缩技术中，可以分为两种：基于DCt的图像压缩编解码和基于小波变换的图像压缩编解码。
基于DCt的JpeG压缩如图1所示。
首先将图像分为8×8的数据块，按照从左到右、从上到下的光栅扫描方式的顺序进行排序，对每一个8×8块进行DCt变换，然后用量化表对64个DCt系数进行量化，对量化后的系数根据Z形扫描方式进行排序，得到的比特流用RLe(行顺序编码)生成中间的符号序列。然后经过Huffman编码得到压缩图像的二进制数据流。
基于小波变换的图像压缩如图2所示。
首先小波变换把图像信号按照不同的空间或频率尺度进行分解，量化是对小波变换系数进行组织，以某种可以接受的是真代价进一步减少数据率从而实现压缩，最后经过熵编码把量化后的系数编码成一组可适合于信道传输或存储的二进制比特流。
2.2典型数字水印技术在图像压缩中的应用
数字水印在图像压缩中最常用的就是空域水印和变换域水印。空域水印算法的代表是LSB算法、patchwork算法，变换域的代表方法有DCt域水印算法、小波域水印算法。
2.2.1空（时）域水印
空间域算法是将数字水印按某种算法直接嵌入到图像中最不重要的像素位上。最初的水印技术直接修改数字媒体的空（时）域采样值，这种技术稳健性差，为提高稳健性，wolfgang等人把二维m序列嵌入图像的LSB平面，并利用高祥虎函数改善了检测过程。为了对JpeG压缩具有较好的稳健性，提出将图像像素分成两个集合，通过修改两个集合的均值差来嵌入水印。Kutter等人提出更加复杂的感知模型，在分析人类视觉系统的伪装特性以及水印信号本身特性的基础上推导出了一种优化的HVS加权函数，用于亮度和蓝色通道水印嵌入。Kutter还提出一种空域2D幅度调制水印，利用空间相关性来实现对平移、旋转、缩放等几何失真的稳健性。nikolaidis等人提出对图像中的重要区域进行稳健的定位和分割并嵌入水印，水印提取时可根据定位信息恢复几何失真后的加水印区域，从而实现水印检测的同步。
2.2.2变换（频）域水印
（1）基于DCt域的水印算法。
DCt变换是对原图像每一个8×8的块做的变换，对DCt系数会进一步的量化，量化表就是根据人的视觉模型得出的，在量化过程中会将人眼不敏感的高频系数大间隔量化，而保留人眼敏感的中低频系数，所以在嵌入水印信息时为了保证水印信息在量化过程中不被破坏，通常将水印信息嵌入到图像的中低频系数中。因为低频系数是在JpeG压缩过程中被大量保存下来的，为了增加水印图像的鲁棒性，多数水印技术就是将水印信息嵌入到DCt变换的中低频系数中。梅蕤蕤等人提出把水印信息隐藏在红、绿、蓝三基色的8×8分块DCt变换的低频系数中；BaRnim等人提出的水印方案是对彩色图像的红、绿、蓝三基色进行全帧DCt变换，然后选取低频系数嵌入水印。
王宗利在其论文中介绍了基于DCt的水印嵌入、提取并分析了实验结果。水印嵌入原理如下:通过对原图像一个8×8的块做DCt变换后先得到DBCii×j，而原图像的被分解的块为BSii×j，利用公式DBCii×j（Si）=
α×BSii×j（ti）嵌入水印图像，其中α为加权系数，Si为水印嵌入的位置，ti为水印图像的位置坐标。
（2）基于小波域的水印算法。
离散余弦变换是将图像从空间域到频率域的全局变换，基于DCt的图像编码算法在高压缩比要求下图像质量下降太快，且方块效应明显。离散小波变换是一种局部的变换，利用小波变换把原始图像序列分解成多频段的子图像，能适应人眼的视觉特性且是的水印的嵌入和检测可分多个层次进行。小波变换域数字水印兼具时空域和DCt变换域的优点。因此基于小波变换的数字水印算法是当前研究最热的水印算法。
鉴于小波域水印良好的稳健性和感知质量，特征集{ii}由小波系数构成，在没有原始图像的情况下，有测试图像得到的特征集{Xi}可能与{ii}不完全相同。为确定特征集{ii}中系数的正确位置，水印嵌入可以分为两种情况：
（1）利用固定区域的系数作为特征集，由于低频系数具有较好的康压缩稳健性，因此选取低频子带LH3、HL3、HH3中的所有系数作为特征集。
（2）选用mn个最大的系数作为特征集。特征集{ii}中系数的位置信息作为附加信息在水印提取过程中被使用。此时附加信息同样可以作为密钥，以保证水印的安全性。
水印嵌入公式如下：
其中，iwi是修改过的特征集系数；α是水印强度因子，在这里取常数以利于保持水印信号之间的正交性。
小波分解后的系数编码是小波最具特色的部分，目前基于小波域的水印嵌入方法主要有：将离散小波变换和奇异值分解技术结合，基于分形压缩的在小波域中水印算法，基于HVS的小波域算法，自适应灰度级的小波域水印算法和小波零树的图像水印等。
刘连山，李人厚等在其论文中提出一种在彩色图像绿色分量的Dwt变换域嵌入水印的方案，由于RGB彩色图像经JpeG压缩后红色和蓝色分量能量损失特别大，在这两个颜色分量中嵌入的水印信息很容易丢失，而绿色分量经压缩后能量损失较小所以选择在绿色分量中嵌入水印。绿色分量经过两级小波分解，然后提取低频子带LL嵌入加密后的水印。任小康和周立是将小波变换（Dwt）和奇异值（SVD）分解技术结合起来将水印图像嵌入原图像。嵌入原理是将水印图像和原图像的RGB三个分量先做小波变换然后对三个分量的低频系数做奇异值分解，将水印图像的三个分量的奇异值分别嵌入到原图像对应分量的奇异值中，然后将嵌入水印的三个分量的低频系数与其小波分解的高频系数重构得到嵌入水印的各个分量R'G'B'。将含有水印的R'G'B'三分量合并得到含水印的图像。刘俊清提出将水印图像重复嵌入原始图像。原始图像经'Harr'小波函数进行3层小波分解，将水印图像小波分解的低频系数嵌入到原始图像小波分解的低频系数中。通过嵌入水印图像的次数检验对原始图像质量的影响。黄晓晴和杨素敏等提出了将图像进行小波树分形编码的方式嵌入水印图像，且实现了水印的盲提取。水印嵌入也通过改变编码参数在宿主图像中嵌入灰度水印，并且水印提取也不通过宿主图像，实现了盲提取。
3总结
数字水印技术作为信息安全领域中有效的版权保护技术正在迅速发展，数字水印算法也层出不穷，不仅在图像版权保护方面起到了鲁棒性强，嵌入信息量减小，水印图像提取更方便，且在传输过程中水印信息遭篡改，抹去等手段来破坏原始数据的恶意行为几乎难以实现。
本文在对数字水印技术在图像压缩中的应用讨论中发现，在图像中嵌入水印的位置灵活多变，大部分数据都可以作为水印数据嵌入的载体，比如傅立叶变换、DCt系数、小波变换、SDV、LSB算法、patchwork算法等。并且嵌入水印的算法也越来越多的实现了水印的盲提取及抗加噪、剪切、低通滤波等。将水印信息嵌入到JpeG压缩域中的方法更是增加了图像压缩的鲁棒性，并且根据人的视觉特性保证了更好的视觉质量。
参考文献
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