數(shù)字圖像處理的技術(shù)及其在GIS中的應(yīng)用

張坤平

摘要：數(shù)字圖像處理技術(shù)是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，圖片是人類(lèi)獲取信息與認(rèn)識(shí)世界最主要的途徑，因此數(shù)字圖片技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使圖片的傳播更加的便利，使人類(lèi)更加深入的認(rèn)識(shí)世界，本文重點(diǎn)探討了數(shù)字圖像處理的技術(shù)應(yīng)用，以及在地理信息系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，以及數(shù)字圖像處理技術(shù)在地理信息系統(tǒng)中的作用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像處理 GIS 技術(shù)應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）05-0000-00

數(shù)字圖像處理就是利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像信息進(jìn)行加工來(lái)滿(mǎn)足人類(lèi)視覺(jué)或心理需求的行為，實(shí)質(zhì)上是一串能夠被計(jì)算機(jī)還原顯示和輸出為一幅圖像的數(shù)字碼，在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，人類(lèi)對(duì)信息的獲取與傳輸主要依靠圖像，所以圖像對(duì)于人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界，認(rèn)識(shí)社會(huì)都有著很重要的作用。圖像處理技術(shù)發(fā)展時(shí)間并不長(zhǎng)，其技術(shù)起源是在20世紀(jì)20年代，至今還不到一個(gè)世紀(jì)，因此數(shù)字圖像技術(shù)還未被完全的開(kāi)發(fā)和利用，現(xiàn)如今除了對(duì)圖片作出處理之外，也在GIS（地理信息系統(tǒng)）中被充分應(yīng)用。數(shù)字圖像處理技術(shù)在GIS中的應(yīng)用，為地理信息系統(tǒng)的發(fā)展完善作出了巨大的貢獻(xiàn)。

1數(shù)字圖像技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀

數(shù)字圖像技術(shù)的應(yīng)用就是圖片通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳遞的過(guò)程中將圖片轉(zhuǎn)化成一組具有特定規(guī)律的計(jì)算機(jī)可以接受的數(shù)字形式，一般是用數(shù)字矩陣來(lái)表達(dá)的。所以數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展是在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，主要是靠計(jì)算機(jī)水平和數(shù)學(xué)理論作為發(fā)展動(dòng)力，換言之就是計(jì)算機(jī)的發(fā)展推動(dòng)數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展。

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)字圖像技術(shù)也開(kāi)始發(fā)展，數(shù)字圖像技術(shù)的起源是20世紀(jì)20年代，但真正的發(fā)展是在20世紀(jì)40年代計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)始發(fā)展之后，其最早期的處理是以傅里葉變換為基礎(chǔ)對(duì)圖像進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，但是由于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)的容量很小，而圖片的容量卻很大，因此這個(gè)階段的圖像處理通常是分段進(jìn)行，并且時(shí)間也較慢，所以在當(dāng)時(shí)的實(shí)用性并不是很強(qiáng)[1]。

一直到了20世紀(jì)80年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍后，數(shù)字圖像處理才真正的在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)，其真正的價(jià)值意義才被發(fā)掘，并且隨著數(shù)字化儀與掃描儀的生產(chǎn)與運(yùn)用、遙感技術(shù)的發(fā)展與數(shù)學(xué)算法的成熟都在一定程度上促進(jìn)了數(shù)字圖像技術(shù)的進(jìn)步與完善，其主要的應(yīng)用范圍是在通訊技術(shù)、宇宙探索、遙感技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)測(cè)、計(jì)算機(jī)科學(xué)軍事技術(shù)、偵緝破案考古以及測(cè)繪等等方面，數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用為這些領(lǐng)域的發(fā)展打開(kāi)了新的發(fā)展領(lǐng)域。

2數(shù)字圖像處理的基本理論與技術(shù)

數(shù)字圖像處理自從其發(fā)展以來(lái)一直在不斷的發(fā)展與完善，不斷的尋求新的理論與算法，在不斷的發(fā)展探索中形成了多種理論。

（1）小波理論。小波理論相對(duì)于傅里葉變換有著很大的優(yōu)越性，但是小波理論的真正突破是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始的，雖然經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展但還是存在很多的問(wèn)題亟待解決。小波理論還被成為數(shù)學(xué)的“顯微鏡”[2]，當(dāng)前對(duì)小波理論的應(yīng)用還大多數(shù)在2維，目前仍然在探討階段。

（2）分形理論。分形理論是由英國(guó)人創(chuàng)立的，是非線性代數(shù)中的一個(gè)分支，它在自然科學(xué)中被廣泛的應(yīng)用，在自然界中的物質(zhì)大都可以分為兩種情況，一種的有形狀尺度的，例如一棵樹(shù)的高度，也有沒(méi)有具體的形狀尺度的，比如雨雪，而這些沒(méi)有尺度的就是分形，在圖像中分形幾何的物質(zhì)大量的存在，所以在數(shù)字圖像處理中分形理論被大量的運(yùn)用。

（3）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)顧名思義就是模仿人腦在工作中的方式而設(shè)計(jì)的一種機(jī)器，它具有不斷的獲取知識(shí)而解決問(wèn)題的能力，在快速的運(yùn)算以及學(xué)習(xí)理論的能力都有著非常重要的成果。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被應(yīng)用到很多領(lǐng)域，對(duì)于圖像處理領(lǐng)域主要應(yīng)用于字體字符的識(shí)別、語(yǔ)音、簽字、指紋、人臉等的識(shí)別，以及對(duì)癌細(xì)胞的識(shí)別，心電圖與腦電圖的分類(lèi)等等。雖然在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方面取得了一定的成果，但是仍然是處于初級(jí)階段，發(fā)展道路仍然很漫長(zhǎng)。

（4）遺傳算法。遺傳算法在近幾年來(lái)的研究中廣受歡迎，其主要是依據(jù)生物學(xué)中的遺傳規(guī)律來(lái)研究生物個(gè)體之間的關(guān)系，數(shù)字圖像處理中主要是運(yùn)用遺傳算法來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行分類(lèi)，并且也取得了一定的成果，但是遺傳算法的價(jià)值不僅在于此，更多的價(jià)值有待發(fā)掘。

（5）數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)。形態(tài)學(xué)本是生物學(xué)種研究植物、動(dòng)物的結(jié)構(gòu)的一個(gè)分支，后來(lái)被應(yīng)用于以形態(tài)為基礎(chǔ)對(duì)圖形進(jìn)行分析的一種數(shù)學(xué)工具。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在數(shù)字圖像處理中可以簡(jiǎn)化圖片的數(shù)據(jù)，保持圖像的基本圖形。

3 熟悉圖像處理在GIS中的應(yīng)用

GIS（地理信息系統(tǒng)）是一門(mén)在諸多學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)學(xué)科，有獨(dú)立的學(xué)科體系，GIS中融合了地理學(xué)、地圖學(xué)、測(cè)量學(xué)以及計(jì)算機(jī)等科學(xué)，它主要作為獲取、整理、分析和管理地理空間數(shù)據(jù)的重要工具與技術(shù)手段，近年來(lái)被廣泛的關(guān)注與發(fā)展，并且取得了一定的成果，但是GIS是具有非常鮮明的時(shí)代性的學(xué)科，所以隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，GIS也會(huì)不斷的發(fā)展。當(dāng)前我國(guó)對(duì)GIS的研究?jī)H停留在了3維，所以發(fā)展研究的空間仍然很大。

當(dāng)前我國(guó)運(yùn)用的GIS系統(tǒng)主要是以數(shù)字圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ)的，GIS的編輯、存儲(chǔ)以及查詢(xún)等都是運(yùn)用的圖像處理技術(shù)；根據(jù)GIS的發(fā)展動(dòng)向來(lái)看，今后的GIS將會(huì)主要依據(jù)遙感技術(shù)，而遙感技術(shù)就是圖像處理技術(shù)中的技術(shù)要領(lǐng)；GIS中運(yùn)用到的數(shù)據(jù)分析也是依靠的數(shù)字圖像處理技術(shù)理論來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和編碼的，因此GIS的發(fā)展與完善都離不開(kāi)數(shù)字圖像處理，并且隨著數(shù)字圖像處理的不斷的發(fā)展，GIS也會(huì)隨之不斷的前進(jìn)。

4結(jié)語(yǔ)

數(shù)字圖形處理技術(shù)主要依據(jù)電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展而發(fā)展，因此數(shù)字圖形處理的發(fā)展受計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展速度影響，今后其應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛，并且也會(huì)一直影響GIS的發(fā)展與創(chuàng)新，數(shù)字圖形處理在GIS中的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越深入。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐飛，施曉紅.MATLAB應(yīng)用圖像處理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.

[2] 胡圣武，潘正風(fēng)，梅天燦.數(shù)字圖像處理的技術(shù)及其在GIS中的應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào)，2004（5）.