图像数字化范例(3篇)

图像数字化范文

关键词：2D图像3D化；互动体验

新世纪以来，3D绘画在全球风靡，这引起了国内艺术家的重视。2005年，中国3D地画艺术家齐兴华将3D地画引入中国，3D绘画的版图终于扩张到了中国。自2008年后，随着曝光度的不断增加与经济主体的介入，3D绘画的发展开始呈现出全面开花的势头。

3D化的2D图像是指在二维载体上通过一些特殊的视觉的艺术的创作手段及处理手法，使之呈现出超越二维空间中物体的长度、宽度局限，能体现出物体空间深度的3D效果的假象。3D化的2D图像是对二维平面载体本身的视觉创作与伪装，使之在视觉上突破了平面二维载体的空间束缚，与所承载的内容相契合，巧妙地连同二维载体本身共同呈现出的具有空间感立体感的图像。因此，3D化的2D图像具有很强的立体感、动态感和真实性，它层次分明，所表现的物体圆润厚实、活灵活现，有种呼之欲出的栩栩如生感，具有很强的视觉冲击力。例如，起源于16世纪意大利的街头粉笔画，又名3D街头地画、城市立体画、城市三维立体画等，这种利用视错觉艺术表现手法营造出的虚拟的三维立体空间形式，之所以近年来又兴起一阵热潮，究其原因无非是其以假乱真的效果，使观众与画面产生互动，发生情感共鸣，产生震撼的宣传效果。3D化图形主要应用在三个方面：绘画、商业广告、公共导视系统，以下分别从这几个方面进行举例分析。

12D图形3D化在绘画领域的应用探索

广义地说，一切图像的形式都是艺术，而在图像上的创新发展也体现在艺术品中，这其中就包括了2D图像的3D化探索。对于这方面的研究，韩国已建成了专门的美术馆。这些作品风格独特，技艺精湛，其中很多画面中的人物和道具部分伸出画框外，观众不仅可以观赏到许多绘画作品，还能身临其境地接触这些特殊设计，甚至在相机镜头前充分发挥创意摆出各种姿势，就似与画中的人物在互动，“进入”到作品中。通过对这些主题分门别类的展示，让观众充分体验到了与艺术品互动的乐趣，再通过观众的互动拍照并流传，将实现与绘画作品互动的梦想传递给每一个人，也将艺术更加走近普通人的日常生活。

22D图形3D化在商业广告领域的应用探索

在商业运用中，产品、品牌的传播主要运用的是广告的手段。广告则是利用视觉载体将商品向消费者作一种语言上的沟通，引起消费者的注意、阅读、吸收、容纳，而后激发购买的行为。它作为商品信息传递的一个重要媒介，是一种文字符号与视觉形象相结合的综合体。

某一产品宣传成功时，消费者就会不自觉地被其吸引，产品的受关注程度大大体高。甚至人们人云亦云地都说好时，不知情的消费者也会带有盲从性地去了解该产品；反之，某一产品广告的宣传效果不明显甚至无法引起消费者的兴趣时，者便会主动忽视该广告，从而直接导致宣传无效，造成商家的无形损失，也降低商家广告的投入回报比。由此可见，由广告宣传效应所引起的广告势力双方是有强弱之分的。即“信息主体”处于优势地位时，“信息处理主体”便相对处于被动地位，反之亦然。由此可见，信息的者与接收者，即商家与消费者之间的关系是相互影响作用的。

当2D图像的3D化应用在商业展示、广告宣传中时，它以一种更为趣味、新奇的方式吸引受众，使消费者与商家达到完美互动，对宣传产品、品牌起着功不可没的积极作用。例如，TBWA在巴黎街头为佳能PowershotSI系列做的街头广告中，设计师巧妙地利用街头的停车场标杆，结合并模拟相机镜头变焦时的运动，来说明产品的主要优势。

基于以上分析，使信息主体处于商业行为中的优势地位，最有效的方法就是增加广告对消费者的吸引力。而且在这个处处充斥着广告的商业社会中给消费者留下一个独特而有深刻的印象，3D化后的2D图像有着不可小觑的作用。

32D图形3D化在公共空间导视系统领域的应用探索

室内的公共建筑场所人流密集、综合性、封闭性强。停车场作为公共建筑必不可少的一员，光线不足、容易迷路便成了它的通病。在墨尔本一个名为EurekaTowerCarpark的停车场中，设计师AxelPeemoeller巧妙地通过视觉上的正确引导，将平面视觉系统通过建筑物的内部结构进行立体化设计，铺满整个墙面的字体即使场所内光线不足也足可以让人一目了然，并随着司机前进路线的移动而形成不同的角度，即时引路。字体以红、绿、蓝、黄四种明快的色彩分别代表出、入、上、下四个指示方位，从字体颜色上也让司机明白自己所处的区域，减少迷路状况的发生。这种3D化2D图像设计从视觉功能上有效地指引了车流方向，为司机和车库管理者避免了不必要的麻烦。

室外公共活动场所是人们广泛参与、交流、互动的地方，是公众自发地进行日常文化休闲活动、各种团体家庭集会的地方。因此，这里的视觉导视设计在注重指示功能的同时更注重与周边环境的相协调适应，强调公民的社会责任感。法国艺术家FrancoisAbelanet在巴黎市政厅门口创造的3D体草坪则成为这一方面设计的绝佳案例。这个草坪面积达1500平方米，由90个工人花费5天时问搭建完成，用绿色的草皮和白色的线条构成地球，旨在唤起人们对绿色生态地球的关注和保护。此外，想看出该草坪的立体究整效果必须远距离观测，这也从草坪的观测方式上诠释了环保事业必须具备长远的目光，短视的效益只会带来不良的效果。因此，该作品无论从概念上、功能上、视觉上，都完美地契合了主题，其传达的环保概念会潜在地影响人们的行为。

2D图像的3D化是平面图形在传统技术基础上寻求与人的视知觉相互动的新的艺术形式，它是顺应现代视觉艺术与科学技术相融合的多元化发展需要的。同时，3D化后的2D作品以一种更为多元化、互动式、空间性、趣味性的视觉形式姿态去多维地传达设计理念。其强烈的画面冲击力、引人入胜的设计趣味、与受众群体良好的互动效应使得这种图形方法越来越多地出现在艺术创作中，呈现出了更完美多彩的艺术效果，也为设计师提供了新的设计思路和设计语言，拓宽了2D图像研究发展的空间。

参考文献：

[1]李衡.视错觉在视觉传达设计中的应用研究[J].艺术与设计，2009（07）：97.

[2]E・H・贡布里希.艺术与错觉[M].林夕，李木正，范景中，译.杭州：浙江摄影出版社，1987.

图像数字化范文篇2

关键词：数字图像处理;数学模型;形象化教学

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1671-7503（2015）05-0045-03

一、引言

“数字图像处理”是高等院校信息类专业的重要专业课程，也是与计算机视觉、模式识别、认知计算等研究相关的热门学科。该课程希望通过对数字图像处理基本理论的学习，建立学生对数字图像处理学科的有效认知与兴趣，通过实验课强化数字图像处理的编程能力，为学生未来就业从事图像相关领域的工作奠定基础。数字图像处理课程涉及范围广，难度大，要求学生具有良好的数学和信号处理等相关知识的基础，并且掌握一种编程语言[1，2]。同时，随着近几年计算机视觉的发展，图像处理的新方法新思路更新迅速，如何更好地开展该课程教学，如何让学生理解数字图像处理并自主研究相关领域知识一直是专业课教师思考的问题。

二、课程特点及教学现状

“数字图像处理”课程是一门理论与实践并重的课程，所涉及到的内容很丰富，课程中涉及的每个章节或每种算法都可以作为一个研究内容;该课程涉及计算机技术、数学物理、通信技术等知识，要求学生在前期学习中具有较好的相关知识基础。

传统“数字图像处理”课程的教学存在以下问题：（1）开课时间过晚，高年级学生对课程了解少，缺乏兴趣，并且对该课程不够重视。（2）以往经验认为该课程注重实践，因此加大了实验课教学环节，增加实验课实践，虽然学生得到一定程度提高，但总体学习还不够理想[3]。

根据对学生的调查，部分学生认为课程晦涩难理解，老师讲解的数学模型枯燥，不知道图像处理中理论知识部分的作用，希望能够更直接或者更实例化地讲授该门课程。而讲授课程的教师也很为难，该课程与数学理论知识紧密相连，没有这些理论知识，很难真正理解该课程精髓，如果改成完全实例化教学，那可能与本科教学的目的不相符，只有更深入地了解课程中数学模型才可以更有效地利用，因此，仅仅以工程化举例是不够的。根据这一问题，我们采用数学模型形象化，图像处理实例特殊化，实践课程兴趣化的教学模型。让学生更有效地理解数学模型的同时，可以更有效地运用图像处理方[4]。

三、改革的教学内容

1.形象化数学模型讲授方法

学生们普遍反映数学模型晦涩，公式复杂很难理解。如小波变换，傅里叶变换，Gabor变换等都是数字图像处理课程中重要的内容，也是课程的难点，这些数学变换模型复杂，学生不易理解。我们将复杂的数学变换公式转化为数学模型，以形象化的方法将数学公式展示给学生。比如：在讲解Gabor变换时，Gabor变换实质上是傅里叶变换的加窗函数，Gabor变化的定义式如下。

（1）

单从公式角度看，公式中参数多且难于理解，我们可以用图形化方式向学生解释什么是傅里叶变化的加窗函数。假设傅里叶函数如图1所示。

图1傅里叶变换

图2窗口函数

现在只想得到f（t）函数在区间[a.b]的部分，因此可以引入窗口，（如图2）。有了傅里叶函数f（t）和窗口函数f（t），那么加窗的傅里叶函数就是两个函数的乘积，表示为G（x）=x1（t）f（t），其形象化的数学表达形式如图3所示。

图3G（x）函数

其中，虚线框内得到的函数就是所说的傅里叶加窗函数，这样再把窗口函数x1（t）换为高斯函数，就是我们通常所说的Gabor函数。这样讲解，学生在了解傅里叶变换和高斯变换的前提下，形象化地理解了Gabor变换。但是仅仅了解数学函数基本图像还不够，我们还要进一步让学生理解函数。

2.多参函数变换的形象化教学

函数中必定存在着数学参数，而参数调节会对函数变化产生影响，因此，讲解参数对函数变换的影响，可以进一步加深对函数的理解，同样，利用2D-Gabor函数举例。函数2D-Gabor的数学表达形式如下。

（2）

公式中参数较多，形式复杂，主要参数包括σx和σy，分别表示函数在x轴和y轴方向上的标准差，ω0表示空间频率。这样的讲解较为晦涩。我们利用形象化的数学图像解释该函数与参数间的关系。

对于二维Gabor，参数变化引起图像形状的变化，不同参数的二维Gabor，在进行图像特征提取时也会产生不同效果，针对该函数，通过调节某一参数，观察二维Gabor图像，以及特征提取结果的变化情况。二维Gabor核函数如下。

（3）

其中，。观察二维Gabor的核函数，该函数中每个参数对图像响应不同。参数λ代表二维Gabor的波长。

图4参数λ对图像影响

如图4所示，图像中是波长分别为λ=5，λ=10的二维Gabor图像，其他参数的值如下：方向0，相位偏移0，长宽比0.5。

除此以外，还有方向参数θ，相位参数φ，形状参数γ，都采用通过调节参数，观察数学函数相应的变化，最终对数学函数有一个较为深入的理解。

3.特殊实例的展示

本研究根据函数特点，选取特殊实例，实例可以选取极限状态下的数字图像，以突显函数的作用，我们仍用二维Gabor函数为例，选取图5中（a）等边的八边形进行实验，此实例可以对检验二维Gabor对于纹理方向的敏感性（如图5）。

（a）原图（b）方向0°（c）方向45°（d）方向90°（e）方向135°（f）4个方向（g）6个方向

图52D-Gabor在不同方向的响应

图5中（a）图为实验用的等边8边形，以下使用相同波长参数λ=8，不同方向的二维Gabor对图5中（a）进行特征提取，从图（b），（c），（d）和（e）中可以看出二维Gabor对纹理方向的响应敏感，图5中（f）为θ=0°，θ=45°，θ=90°和θ=135°的四方向滤波图像结果，可以看出基本上提取了六边形的纹理，但是相对特征显得有些粗糙;图5中（g）是波长为λ=4，方向θ=0°，θ=30°，θ=60°，θ=90°，θ=120°和θ=150°的6方向滤波特征提取结果。可以看出六边形六方向滤波处理结果要比四方向效果要细致一些。

以此种方法，给予学生特殊实例图像，启发学生进一步思考：在调节相位参数φ后数字图像处理效果会有什么变化，并作为实验课内容让学生完成，以更有效地让学生理解数学模型中参数变化对图像处理的影响。以上通过形象化的数学图像解释数学函数，通过参数调节进一步形象化理解函数本身，在选取特殊实例进一步说明数学函数的具体功能和函数对图像变换产生的作用。这样学生可以更深入理解数学函数。

4.相似数学模型的学习延伸性

在经过一轮详细讲解数学函数方法后，我们可以将此方法延伸到其他近似函数，如小波变换，K-L变换等。在学习数字图像处理课程中关于数学函数的课程时，学生要知道这样的学习思路：把复杂数学函数转化为数学图像，通过对参数调节理解数学函数，再例举特殊实例了解数学变化在数字图像处理过程中的功能作用。学生在了解此学习方法后，老师采取启发驱动式的思想，让学生主动学习。

5.以兴趣和学校特点为导向教学和实践方法

形象化的数学模型讲解大大改善了数字图像处理课程，但是兴趣往往是学生重要的老师，因此我们在教学过程中注重兴趣培养[5]。

（1）通过前沿性的图像处理技术提高学生兴趣。数字图像处理是一门前沿科学，教材课程重点介绍常用算法，使学生掌握数字图像处理原理。再结合国内外多种教材，精选本学科相关的中英文期刊，本区域特色相关的科研热点项目等其他资料构建科学合理的教学内容和课程体系。教师将自己在科研中获得的新理论、新技术、新方法、新成果及时引入到教学中，不断充实和修正教学内容。通过一些发展中的、前沿性的算法着重介绍其思路和原理，教导学生注重思维培养而非局限于具体算法，培养学生的学习能力和创新思维。

（2）选取有效的实验课内容：数字图像的实用性很强，让学生利用数字图像处理方法解决一些与生活上相关的问题，例如：对植物叶子上的叶脉特征提取，多幅图像拼接技术等来提高学生主动学习的积极性。同时，还要考虑学校科研大环境，吉林农业大学作为一个以农业为主的大学，在信息科学上也要结合农业，将数字图像处理课程设计有效结合于农业科学，以农业为导向，完成数字图像处理综合应用。

四、结束语

数字图像处理课程一直存在学生感觉难、听课兴趣不足，教师感觉累、教课不积极的问题。通过对数字图像处理课程进行形象化教学方法，以贴近生活的实例为内容，通过前瞻性的科学知识吸引学生，并结合学校科研环境，有导向地设计课程实验。促进科研的同时，更主要的是可以有效地提高学生对课程知识的掌握，促进学生对学习知识的综合应用，使学生具有更好的创新能力。

参考文献：

[1]张书真，宋海龙.专题化教学模式在《数字图像处理》课程中的实践[J].现代计算机，2011，（01）：54-56.

[2]李飞鹏，胡云峰.《数字图像处理》实践教学改革与效果分析[J].中国科技信息，2010，（20）：258-259.

[3]贾永红.数字图像处理课程的建设与教学改革[D].武汉：武汉大学，2007.

[4]饶俊慧.数字图像处理课程教学改革探索[J].中国科教创新导刊，2012，（10）：22-23.

图像数字化范文

[关键词]直接数字化X线摄影；图像质量；影像学

[中图分类号]R445[文献标识码]B[文章编号]1671-7562（2008）04-0272-02

随着直接数字化X线摄影（DR）的普及，影像的对比度、锐利度以及清晰度大大提高，拓宽了影像的诊断信息范围。然而随着医学信息交流的增加，我们发现虽然DR的使用已逐渐普及，但是各医院DR图像的质量却有着较大差别。即使是同一部位的图像，也有着较大反差。究其原因可归纳为三个主要方面:一是身体各部位摄影参数设定的原始数据不同，即影像的像素不同；二是与自动曝光过程中电离室的选择以及手动曝光量是否正确有关；三是影像的后处理效果即窗宽、窗位调节的不同。

在X线影像质量中，密度是影像对比度、锐利度存在的基础，对比度可因密度的改变而改变，锐利度又是建立在对比度的基础上，可见影像密度的高低对于对比度和锐利度都有至关重要的作用。而恰当的密度差是观察被检体正常组织与异常组织最重要的影像学依据。传统的X线影像属于模拟影像，这些影像中的密度在位置上是连续的函数，影像中点与点之间是连续的，中间没有间隔，感光密度呈连续性改变，因此亮度也呈连续性分布，每个部位都不具有确定的数值，只受亮度最大值与最小值限制。而DR结构逼近法，影像的最大值与最小值之间的系列亮度值是离散的，每个像素点都有确定的数值，是以规则的量的集合来表示的物理图像，是由不同亮度组成的二维点阵。当一个点阵含有足够多的点(即像素)，且点与点之间的距离足够近时，看上去就是一幅完整的图像。数字图像中像素的大小及每个像素灰度值的不同是形成对比度的两个关键要素。由此可知，数字图像的对比度与各像素之间的数值差有关。在DR系统中，因身体各部位影像的像素有差别，从而形成身体各部位对比度的不同。DR成像的基础就是根据身体各部位像素值的不同，来设定身体各部位的成像参数。也可以将各像素乘以一个适量的系数再减去一个常数值通过计算机计算来得到修正。这就提示我们在实际工作中要充分认识身体各部位参数正确设定的重要意义。其中最为重要的是各部位的灰度直方图的设置，它表示图像的灰度值与像素之间的坐标对应关系，各部位都有相应的灰度直方图。例如在四肢摄影时，如果选择胸部参数，不论曝光量如何正确，不论怎样进行图像后处理（调节灰度直方图和空间频率的处理），都不能达到四肢影像需要显示的对比度、锐利度和清晰度，从而造成影像的对比度下降，影响图像质量。这是由于胸部各点像素形成的灰度值与四肢各点像素是完全不同的。

在此我们以胸部为例，测量能够达到正常诊断要求的胸部各组成部分平均密度值，从而说明各组成部位参数不同。

1对象与方法

本组共100例，男50例，女50例，年龄6～75岁，平均年龄38.5岁。采用美国GE公司DR摄片系统，AGFA8900型干式激光打印机，柯达密度仪。胸部正位摄影条件70～80kV，自动曝光，两边电离室。胸部侧位采用90kV，中间电离室，焦距117cm。

2结果

以满足标准阅片为条件，视觉评价标准以诊断学标准为主。通过100份DR胸部影像分析得出结果见表1。能够达到正常诊断要求，对比度好，影像清晰的DR胸片，其密度范围应在0.60~2.20之间，感光度约为1125，对比度约为1.60。

3讨论

随着DR系统的应用，胸部的对比度明显增强，大大提高了胸部疾病的检出范围和水平，不仅充分挖掘和扩大了每幅影像的自身信息含量和潜能，同时也能按照诊断要求，转换出许多不同视觉型图像。因人眼明视距离对0.25～2.0密度范围内的影像具有最佳分辨力，这一密度区内具有视觉反应差效应，DR在全身各部位的影像平均密度值均在此范围内。因此，既可见DR肺部的整体影像，而且能显示要观察组织内局部的细微结构，影像信息覆盖宽，层次丰富。同理可知，DR在全身各系统的检查中，设定正确的参数值，是获得优质影像的前提和基础。

影响影像质量的另一因素就是自动曝光电离室的选择以及手动曝光时曝光量的控制。例如在胸部正位摄影时，如果选择中间电离室，就会使曝光时间延长而增加曝光量，即使采用图像后处理功能，也难以达到应有的理想效果。相反，在胸部侧位摄影时，如果选择两侧电离室，就会使曝光时间过短而曝光量减少，增加影像的噪声，也难以达到理想效果。在使用手动曝光时，要根据被检查部位的厚度、密度以及需要观察目的不同而选择合适的管电压和管电流。在影响图像对比度的因素中，不仅与像素值有关，也与管电压的高低有直接关系。在使用40～60kV的管电压投照时，能产生高对比影像，在观察软组织及需要增加肺部对比度时常采用之。当管电压高于90kV，甚至达到200kV时，能产生在较小密度范围内层次丰富的低对比度影像。

影响影像质量的又一因素是影像的后处理功能，也即窗宽、窗位的恰当调节。在图像的后处理过程中，通过图像的点、代数以及几何运算等可实现图像的不同视觉形式的图像。如应用边缘增强锐化、放大、反转图像、图像平滑、测量密度等软件处理工具，对DR影像质量可实现图像黑白转换、骨骼像及软组织像的对比等。通过灰度直方图的修改以及空间频率的处理，在使图像边缘光滑或锐利的同时，也可改变影像内部信息的层次，从而通过改变图像对比度达到影像增强的效果，从中可提取丰富可靠的诊断信息，尤其对早期病灶的发现可提供良好的诊断条件，能得到传统X线胶片无法获得的效果。