淺談數(shù)字圖像處理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

呂戈靜

摘要：今天，多媒體和通信技術(shù)發(fā)展迅速，具有大量數(shù)據(jù)內(nèi)容的數(shù)字圖像處理技術(shù)也隨著這些技術(shù)的發(fā)展有了更新的進(jìn)步，所以必須對(duì)之進(jìn)行及時(shí)的了解。文章從數(shù)字圖像處理的概述、發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)幾個(gè)方面對(duì)之進(jìn)行了基本論述。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像；處理技術(shù)；電子信息

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2012）33-8035-02

隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字圖像處理已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了人類社會(huì)生活的各個(gè)方面，如：遙感，工業(yè)檢測(cè)，醫(yī)學(xué)，氣象，通信，偵查，智能機(jī)器人等。無論在哪個(gè)領(lǐng)域中，人們喜歡采用圖像的方式來描述和表達(dá)事物的特性與邏輯關(guān)系，因此，數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展及對(duì)其的要求就越來顯得重要。

1數(shù)字圖像處理技術(shù)概述

計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是能處理各種數(shù)據(jù)，圖像經(jīng)過采樣、量化后變?yōu)閿?shù)字存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，使用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行去噪、增強(qiáng)、復(fù)原、分割、特征提取等處理，就稱為數(shù)字圖像處理。數(shù)字圖像處理既涉及到計(jì)算機(jī)軟件，也和硬件相關(guān)。計(jì)算機(jī)的發(fā)展、數(shù)學(xué)的發(fā)展以及各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用需求的增長與圖像處理技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。上個(gè)世紀(jì)60年代，計(jì)算機(jī)圖像處理的技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用也逐漸增多，人們使用計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)完成對(duì)圖像的預(yù)期處理。

隨著計(jì)算機(jī)周邊技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的數(shù)字圖像處理技術(shù)已具有了以下特點(diǎn)：

1）圖像處理的多樣性。編寫不同的算法及程序施加在數(shù)字圖像上，得到的效果也截然不同。

2）對(duì)圖像處理的精度越來越高，圖像的再現(xiàn)性也越來越好。計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理的本質(zhì)是編寫各種算法對(duì)圖像數(shù)據(jù)施加各種運(yùn)算。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，保障了計(jì)算的精度和正確性；此外，各種算法施加在同一圖像上，得到的結(jié)果具有相似或相同性，使其具有良好的再現(xiàn)性。

3）多學(xué)科技術(shù)的交叉和綜合。數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)和物理，此外，數(shù)字圖像處理技術(shù)還與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、電視技術(shù)相關(guān)。

4）數(shù)據(jù)處理量大。圖像中有大量的信息，既有有用的信息，也有冗余信息，可以通過圖像處理技術(shù)去除冗余得到圖像中的有用的信息。

2數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展

數(shù)字圖像處理的最早應(yīng)用之一是在報(bào)紙業(yè)，20世紀(jì)20年代，Bartlane電纜圖片傳輸系統(tǒng)（紐約和倫敦之間海底電纜）傳輸一幅圖片所需的時(shí)間由一周多減少到小于3個(gè)小時(shí)。為了用電纜傳輸圖像，首先要進(jìn)行編碼，然后在接收端用特殊的打印設(shè)備重構(gòu)該圖片。20世紀(jì)50年代，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理才真正地引起人們的巨大興趣。50年代中期在太空計(jì)劃的推動(dòng)下開始相關(guān)技術(shù)的研究。其重要標(biāo)志是1964年美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室正式使用數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)“旅行者7號(hào)”太空船送回的四千多張?jiān)虑蛘掌M(jìn)行了處理。自此之后，圖像處理技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，逐漸形成和完善自己獨(dú)立的學(xué)科理論，發(fā)展到今天已成為獨(dú)立的學(xué)科和研究領(lǐng)域。20世紀(jì)70年代初，CT（計(jì)算機(jī)斷層掃描）醫(yī)學(xué)技術(shù)的誕生，成為數(shù)字圖像處理發(fā)展史上的里程碑。在以后的時(shí)間，數(shù)字圖像處理技術(shù)的成果百花齊放：1977年白血球自動(dòng)分類儀誕生；1980年CT立體重建完成。有人認(rèn)為計(jì)算機(jī)圖像處理在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用最成功的例子就是X射線CT，其主要研制者Hounsfeld（英）和Commack（美）獲得了1979年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

隨后，在更多的領(lǐng)域（如工業(yè)檢測(cè)、遙感、偵查等）里也使用到數(shù)字圖像處理技術(shù)。在工業(yè)檢測(cè)方面，使用數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)生產(chǎn)線的產(chǎn)品及部件進(jìn)行無損檢測(cè)。在遙感領(lǐng)域方面，對(duì)衛(wèi)星傳送回來的圖像應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)獲取有用的信息。而這些信息可用于探測(cè)地形地質(zhì)、礦藏，調(diào)查森林、水利等資源，預(yù)報(bào)自然災(zāi)害，監(jiān)測(cè)環(huán)境污染，處理氣象衛(wèi)星云圖以及識(shí)別地面軍事目標(biāo)。在偵查領(lǐng)域方面，應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)，偵查機(jī)構(gòu)可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)照片、指紋識(shí)別、手跡識(shí)別、印章識(shí)別、處理和辨識(shí)模糊人像。此外，圖像處理技術(shù)所涉及的領(lǐng)域還主要有產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)、生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制、CAD/CAM等。在產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)方面，應(yīng)用圖像處理技術(shù)對(duì)食品、水果進(jìn)行質(zhì)量檢查，對(duì)金屬管道進(jìn)行無損探傷，檢測(cè)焊縫質(zhì)量或表面缺陷。這些領(lǐng)域都大量應(yīng)用到數(shù)字圖像處理技術(shù)。發(fā)展到今天，圖像處理技術(shù)不再僅僅滿足于圖像的簡(jiǎn)單識(shí)別和處理，圖像理解和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)為圖像處理帶來了新的挑戰(zhàn)和課題，人們對(duì)圖像不再僅僅停留在識(shí)別階段，還需由計(jì)算機(jī)做出相應(yīng)的圖像理解行為，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)也為電影、藝術(shù)的發(fā)展帶來新的生命?，F(xiàn)在，全世界許多國家都投入了大量資源來研究和發(fā)展圖像理解和計(jì)算機(jī)圖像視覺技術(shù)，雖然成效甚微，但我們堅(jiān)信不久的將來會(huì)給我們帶來新的驚喜。

我國在20世紀(jì)50年代著手于圖像處理技術(shù)的研究，現(xiàn)在，我國在計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)上的成效也是顯然的。首先，對(duì)衛(wèi)星傳送回來的圖像應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)獲取有用的信息，可以及時(shí)有效地獲得氣象、水利、森林和地質(zhì)等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，加之后期分析處理，能有效預(yù)防各種災(zāi)害。另外，我國在建筑、通信工程和生物醫(yī)學(xué)工程方面，計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理也應(yīng)用廣泛和活躍。在某些領(lǐng)域，我國計(jì)算機(jī)圖像處理已經(jīng)領(lǐng)先世界其他國家水平。

3數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)在信息時(shí)代的今天其作用越來越重要，縱觀其發(fā)展道路，未來的數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展方向及趨勢(shì)為：1）軟件理論研究及挖掘新的處理方法有待加強(qiáng)，關(guān)注其他學(xué)科的研究成果，借鑒其新思想、新方法為其所用。2）圖像處理精度與圖像處理速度同時(shí)并重。如在遙感、氣象云圖分析方面，龐大的數(shù)據(jù)量和處理速度的矛盾還有待解決。3）理論研究的完善與加強(qiáng)，進(jìn)而完善計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)學(xué)科自身的理論體系。4）邊緣學(xué)科的研究工作不可忽視，如在人的心理學(xué)特性、視覺特性等方面的研究，如有所創(chuàng)新和突破，必對(duì)數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展起到極大的推動(dòng)作用。5）標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)。由于數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量大、信息量大，因而在對(duì)于圖像信息的建庫、檢索和交流方面存在許多問題?，F(xiàn)在有關(guān)計(jì)算機(jī)圖像處理的軟、硬件種類繁多，并且無統(tǒng)一平臺(tái)，這為圖像處理帶來極大不便，也成為阻礙其發(fā)展的絆腳石。我們以后應(yīng)著手于建立圖像信息庫，統(tǒng)一存放格式，建立標(biāo)準(zhǔn)子程序，統(tǒng)一檢索方法。

4結(jié)束語

今天，我們已經(jīng)離不開數(shù)字圖像處理技術(shù)，數(shù)字圖像處理隨處可見：電影中有數(shù)字圖像處理技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)中有數(shù)字圖像處理技術(shù)，手機(jī)中也有數(shù)字圖像處理技術(shù)，每個(gè)人都與這種技術(shù)發(fā)生著最緊密的聯(lián)系。數(shù)字圖像處理技術(shù)也是與多個(gè)學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)，所以，對(duì)之進(jìn)行關(guān)注、研究以及探討未來的方向也顯得尤為重要。我們相信，未來的數(shù)字圖像處理勢(shì)必為我們的各行各業(yè)以及日常生活帶來新的驚喜和沖擊。

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