計(jì)算機(jī)圖像識別技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望

劉穎

摘 要： 文章簡述了計(jì)算機(jī)圖像識別技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望，系統(tǒng)分析了計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)、不足及制約其發(fā)展的因素，闡述了計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)研究的主要內(nèi)容和將來的研究重點(diǎn)，概述了計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)未來的應(yīng)用領(lǐng)域，并提出了該技術(shù)未來的研究方向。

關(guān)鍵詞： 計(jì)算機(jī)圖像 圖像處理 現(xiàn)狀 展望

1.引言

圖像處理，是利用計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行處理、分析和理解，以識別各種不同模式的目標(biāo)和對象的技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展，圖像識別技術(shù)獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。例如醫(yī)療診斷中各種醫(yī)學(xué)圖片的分析與識別、天氣預(yù)報(bào)中的衛(wèi)星云圖識別、遙感圖片識別、指紋識別、臉譜識別等，圖像識別技術(shù)越來越多地滲透到我們的日常生活中。

2.計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用

（1）計(jì)算機(jī)圖像生成；（2）圖像傳輸與圖像通信；（3）高清晰度電視；（4）機(jī)器人視覺及圖像測量；（5）辦公室自動化；（6）圖像跟蹤及光學(xué)制導(dǎo)；（7）醫(yī)用圖像處理與材料分析中的圖像分析系統(tǒng)。

3.計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的主要特點(diǎn)

3.1計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）再現(xiàn)性好；（2）處理精度高；（3）適用面寬；（4）靈活性高；（5）信息壓縮的潛力大。

3.2制約計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)發(fā)展的因素

目前，計(jì)算機(jī)圖像處理的信息大多是二維信息，處理信息量大，對計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度、存儲容量等要求較高。計(jì)算機(jī)圖像處理占用的頻帶較寬，在成像、傳輸、存儲、處理、顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)上，技術(shù)難度較大，成本高。

由于圖像是三維景物的二維投影，一幅圖像本身不具備復(fù)現(xiàn)三維景物的全部幾何信息的能力，三維景物背后部分信息在二維圖像畫面上是反映不出來的，因此，要分析和理解三維景物必須作合適的假定或附加新的測量。在理解三維景物時(shí)需要知識導(dǎo)引，這是人工智能中正在致力解決的知識工程問題。

計(jì)算機(jī)圖像處理后的圖像一般是給人觀察和評價(jià)的，因此受人的因素影響較大。

4.計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)研究內(nèi)容

4.1主要內(nèi)容

計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的研究內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：

（1）圖像變換：由于圖像陣列很大，直接在空間域中進(jìn)行處理，涉及計(jì)算量很大。因此，往往采用各種圖像變換的方法，將空間域的處理轉(zhuǎn)換為變換域處理，不僅可減少計(jì)算量，而且可獲得更有效的處理。小波變換在時(shí)域和頻域中都具有良好的局部化特性，它在圖像處理中有著廣泛而有效的應(yīng)用。（2）圖像編碼壓縮：圖像編碼壓縮技術(shù)可減少描述圖像的數(shù)據(jù)量，以便節(jié)省圖像傳輸、處理時(shí)間和減少所占用的存儲器容量。壓縮可以在不失真的前提下獲得，也可以在允許的失真條件下進(jìn)行。編碼是壓縮技術(shù)中最重要的方法，它在圖像處理技術(shù)中是發(fā)展最早且比較成熟的技術(shù)。（3）圖像增強(qiáng)和復(fù)原：圖像增強(qiáng)和復(fù)原的目的是提高圖像質(zhì)量，如去除噪聲，提高圖像的清晰度等。圖像增強(qiáng)不考慮圖像降質(zhì)的原因，突出圖像中所感興趣的部分。圖像復(fù)原要求對圖像降質(zhì)的原因有一定的了解，一般應(yīng)根據(jù)降質(zhì)過程建立“降質(zhì)模型”，再采用某種濾波方法，恢復(fù)或重建原來的圖像。（4）圖像分割：圖像分割是將圖像中有意義的特征部分提取出來，這是進(jìn)一步進(jìn)行圖像識別、分析和理解的基礎(chǔ)。目前已研究出不少邊緣提取、區(qū)域分割的方法，但還沒有一種普遍適用于各種圖像的有效方法。因此，對圖像分割的研究還在不斷深入之中，是目前圖像處理中研究的熱點(diǎn)之一。（5）圖像描述：圖像描述是圖像識別和理解的必要前提。作為最簡單的二值圖像可采用其幾何特性描述物體的特性；一般圖像的描述方法采用二維形狀描述，它有邊界描述和區(qū)域描述兩類方法；對于特殊的紋理圖像可采用二維紋理特征描述。隨著研究的深入發(fā)展，已開始進(jìn)行三維物體描述的研究，提出體積描述、表面描述、廣義圓柱體描述等方法。（6）圖像分類（識別）：圖像分類屬于模式識別的范疇，主要內(nèi)容是圖像經(jīng)過某些預(yù)處理后，進(jìn)行圖像分割和特征提取，從而進(jìn)行分類。圖像分類常采用經(jīng)典的模式識別方法。近年來新發(fā)展起來的模糊模式識別和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式分類在圖像識別中越來越受到重視。

4.2未來研究重點(diǎn)

（1）圖像壓縮：圖像壓縮分無損及有損壓縮兩類。無損壓縮由于其壓縮比有一定的極限，所以目前已經(jīng)不是研究的熱點(diǎn)，大家的研究主要集中在有損壓縮上。所謂的有損壓縮就是壓縮后圖像的某些信息會丟失。（2）三維重建：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，已從平面向三維空間發(fā)展。在地圖方面，延續(xù)千年的平面地圖已有被三維電子地圖取代的趨勢。另外，三維重建在考古研究方面也有不可替代的作用，將把考古學(xué)推上一個(gè)新臺階。（3）虛擬現(xiàn)實(shí)：計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度發(fā)展到今天，已為虛擬現(xiàn)實(shí)提供了可能。網(wǎng)上虛擬現(xiàn)實(shí)、可視電話及會議系統(tǒng)[4]等方面的發(fā)展與應(yīng)用為數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。

5.應(yīng)用前景展望

圖像是人類獲取和交換信息的主要來源，因此，圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域必然涉及人類生活和工作的方方面面。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)㈦S之不斷擴(kuò)大。數(shù)字圖像處理技術(shù)未來應(yīng)用領(lǐng)域主要有以下七個(gè)方面：（1）航天航空技術(shù)方面；（2）生物醫(yī)學(xué)工程方面；（3）通信工程方面；（4）工業(yè)工程方面；（5）軍事公安方面；（6）文化藝術(shù)方面的應(yīng)用；（7）其他方面的應(yīng)用。

6.結(jié)語

計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療診斷、資源環(huán)境、氣象及交通監(jiān)測、文化教育等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，創(chuàng)造了巨額社會價(jià)值，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會需求，自身在不斷完善和發(fā)展，有很多新的方面要探索。它必將向更深入、更完美的方向發(fā)展：處理算法更優(yōu)化，處理速度更快，實(shí)現(xiàn)圖像的智能生成、處理、識別和理解。

參考文獻(xiàn)：

[1]李紅俊，韓冀皖.數(shù)字圖像處理技術(shù)及其應(yīng)用.計(jì)算機(jī)測量與控制，2002.10（9）：620～622.

[2]W.K.Pratt DIGITAL IMAGE PROCESSING.John wiley&Sons，inc.，1978.

[3]楊枝靈，王開.VisualC++數(shù)字圖像獲取、處理及實(shí)踐應(yīng)用.人民郵電出版社，2003.

[4]聶穎，劉榴娣.數(shù)字信號處理器在可視電話中的應(yīng)用.光電工程，1997 24（3）：67～70.