淺談計算機圖像處理技術(shù)的發(fā)展

劉美芳++石春菊

摘要：計算機圖像技術(shù)是計算機應(yīng)用科學的一個非常重要的分支。在測量、計算機輔助設(shè)計、物理、三維立體模擬等領(lǐng)域都受到廣泛的應(yīng)用。并且隨著計算機硬件性能發(fā)展不斷取得新的突破，以及圖像處理算法的不斷改進，數(shù)字圖像處理技術(shù)的優(yōu)勢越來越多的顯現(xiàn)出來并受到廣泛的應(yīng)用。本文便對計算機圖像處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進行了詳細的探討，并對其未來的發(fā)展趨勢進行了展望。

關(guān)鍵詞：計算機技術(shù)；圖像處理；展望

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）32-0241-02

Development of Computer Image Processing Technology

LIU Mei-fang， SHI Chun-ju

（Shandong Vocational College of Foreign Affairs Translation， Weihai 264500，China）

Abstract： A computer image technology is a very important branch of computer science applications. In the measurement， computer-aided design， physical， three-dimensional simulation and other fields have been widely used. With the development of computer hardware performance and continue to achieve new breakthroughs， and the continuous improvement of image processing algorithms， the advantages of digital image processing technology， more and more apparent and has been widely used. In this paper， the status quo will be computer image processing technology development has been discussed in detail， and the prospects for its future development trend.

Key words： computer technology； image processing； Prospect

隨著近些年計算機技術(shù)迅速發(fā)展，計算機技術(shù)給人類生活以及工作所帶來的便利性越來越大。不僅如此，而且在各行各業(yè)的發(fā)展中，也經(jīng)常能看到計算機計算所帶來的貢獻。計算機技術(shù)憑借其非常高速的計算速度，以及優(yōu)異的穩(wěn)定性，能夠幫助人類將許多復(fù)雜的甚至人力不可能完成的工作通過一些簡單的交互操作來完成，如此便大大提高了人類的工作效率。

即便如此，數(shù)據(jù)圖像處理在傳統(tǒng)的圖像處理算法以及計算機性能來看是一件十分復(fù)雜的工作，而計算機圖像處理技術(shù)能夠改變這種傳統(tǒng)的狀況，而使數(shù)據(jù)圖像處理簡單化?，F(xiàn)代的計算機圖像處理技術(shù)不僅能夠顯示圖像操作過程，還可以同時處理多個圖像，這毫無疑問將極大地促進圖像處理效率的提高。

1 計算機圖像處理技術(shù)概述

計算機圖像處理技術(shù)是指，首先使用計算機技術(shù)對圖像進行處理分析，進而提取出所處理圖像中所包含的信息以供供進一步研究。隨著計算機的發(fā)明以及不斷完善，計算機圖像處理技術(shù)產(chǎn)生于20世紀80年代后期。計算機圖像處理技術(shù)是一種利用計算機優(yōu)秀的計算能力來完成二維和三維圖像設(shè)計、顯示、存儲、修改、完善工作。計算機圖像處理技術(shù)具體的主要工作內(nèi)容有，首先圖像的數(shù)字化、幾何變換、數(shù)字建模、明暗處理、曲線和曲面擬合等計算量十分大的工作。這些處理工作都是環(huán)環(huán)相扣的，一個工作的完成是另外一個工作開始的條件，并且一項工作的處理技術(shù)的發(fā)展會帶動另外一項技術(shù)的進步。目前市面上流行的圖像處理軟件基本上也是以二維和三維圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ)。

計算機圖像處理技術(shù)在過去數(shù)十年的迅速發(fā)展過程中，已經(jīng)非常成熟。其技術(shù)的不斷更新也促進著其他領(lǐng)域技術(shù)的進步。有許多功能強大并且簡單易用的圖像處理軟件被開發(fā)應(yīng)用到其他領(lǐng)域的科研，開發(fā)，生產(chǎn)過程中。比如在天文學的研究中，就已經(jīng)研發(fā)出來如何通過大型計算機圖像處理技術(shù)來模擬宇宙誕生的過程。并且通過設(shè)定不同的屬性參數(shù)，通過計算機圖像處理技術(shù)可以快速的計算并展現(xiàn)宇宙在不同參數(shù)下的運行狀況。

2 計算機圖像處理技術(shù)的發(fā)展歷程

20世紀20年代出現(xiàn)的基于海底電纜的Bartlane電纜圖片傳輸系統(tǒng)大大提高了圖片傳輸效率，實現(xiàn)了3個小時之內(nèi)完全傳輸一幅圖片。

20世紀50年代，美國科研人員開發(fā)出了一種由電子管計算機控制，由配合滾筒式、平板式繪圖儀等設(shè)備配合的圖像處理裝置。

20世紀60年代至70年代，由于計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機圖像處理技術(shù)走上了進步的快車道。此時計算機圖像處理技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)改善圖像質(zhì)量，提取信息，壓縮圖片，傳輸保存等多種功能。并且計算機圖像處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域擴展到了衛(wèi)星遙感、醫(yī)學研究等各個方面。并于1964年，美國噴氣推進實驗室通過計算機圖像處理技術(shù)對月球照片進行處理，成功地繪制出月球表面地圖；1972年由英國工程師根據(jù)人的頭部在X光照射下的截面投影，并通過計算機圖像處理來重建截面圖像而發(fā)明了CT（Computer Tomograph）。

由于計算機圖像處理過程是一個通過復(fù)雜的數(shù)學模型進行復(fù)雜的數(shù)學計算最后輸出圖像的過程。所以往往計算機圖像處理技術(shù)計算機軟硬件性能的限制。而在19世紀80年代之后，計算機技術(shù)獲得了迅猛的發(fā)展。隨之，計算機圖像處理技術(shù)也日趨完善。今天，在醫(yī)療衛(wèi)生、通訊、交通運輸、辦公自動化、地球物理、大氣環(huán)境、衛(wèi)星遙感及工業(yè)自動化等諸多領(lǐng)域都可以看到計算機圖象處理技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

3 現(xiàn)代計算機圖像處理技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

數(shù)字圖像技術(shù)作為一個計算機技術(shù)的重要分支，過去數(shù)十年的發(fā)展中在理論和實踐上都獲得了巨大的成功。相比之前使用命令行的dos系統(tǒng)，如今每一個界面友好具有漂亮圖表的操作系統(tǒng)不僅是計算機技術(shù)進步的標志，都是數(shù)字圖像處理技術(shù)的巨大成功的案例。

圖像是人類視覺的基礎(chǔ)，它可以使得計算機的界面與人類的交互變得更簡單。早期的計算機圖像處理技術(shù)難點就在于如何能夠顯示出豐富多彩的圖像。這需要首先將圖像通過圖像算法和計算機技術(shù)處理，提高所輸入的圖像的質(zhì)量。也就是說計算機圖像處理技術(shù)是從圖像增強開始的，然后才是復(fù)原和編碼最后壓縮。這對于某些需要清晰圖像的領(lǐng)域具有非常重要的意義。比如在天文學上，通過天文望遠鏡拍攝到的空間照片在未經(jīng)過處理之前往往都是處于不清晰或者比較模糊的狀態(tài)的。拍攝之后要進行數(shù)字圖像處理。首先對拍攝到的空間照片驚醒幾何校正，然后灰度轉(zhuǎn)換、去除噪點，最后通過時空四維對其進一步處理，最后獲得更加清晰的圖形。最后呈現(xiàn)給我們的宇宙圖片往往都是已經(jīng)經(jīng)過圖像處理技術(shù)處理的照片。再比如在醫(yī)學上，數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用也十分廣泛。比如被廣泛用于體檢的CT，將是通過計算機圖像處理技術(shù)將初步得到的影像進行處理，然后更加清晰的顯示患者的身體結(jié)構(gòu)，從而方便醫(yī)生更加準確的診斷。不僅如此，近些年，人工智能技術(shù)不斷取得突破性進展，這不僅是因為計算機性能的不斷提高，還因為計算機圖形處理技術(shù)為人工智能的視覺效果提供了強有力的保障。

4 我國計算機圖像處理技術(shù)現(xiàn)狀

經(jīng)過多年的技術(shù)積淀，特別是改革開放30年來我國在各個領(lǐng)域的技術(shù)成果的大量出現(xiàn)，我國在計算機圖像處理技術(shù)上有了迅速的發(fā)展。相關(guān)研究部門機構(gòu)不僅在理論研究上豐碩的成果，實踐應(yīng)用上也已經(jīng)逐步接近發(fā)達國家的水平：首先在圖像獲取方面，不僅成功研制出了一系列圖像傳感器，并且成功發(fā)射了大量觀測衛(wèi)星，形成了一個完整的對地球的民用的衛(wèi)星觀測體系；在影像大數(shù)據(jù)采集方面，我國的衛(wèi)星體系已經(jīng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對全國陸地、海域的實時探測，還能夠完成對周邊國家和地區(qū)多達1000萬平方公里區(qū)域的觀測任務(wù)；在研究團隊方面，我過不僅具有專業(yè)的計算機圖像處理算法研究團隊，而且組建起了多學科交叉研究的隊伍，并且在理論、硬件、軟件等方面同時發(fā)力，并取得了舉世矚目的研究成果；在標準建立方面，我國已經(jīng)建立了適合我國以及全球經(jīng)濟發(fā)展的較為完善的科學的技術(shù)管理制度和標準規(guī)范。雖然我們現(xiàn)在還有很多工作要做，但隨著國民經(jīng)濟的進一步發(fā)展，我們在計算機圖像處理這一領(lǐng)域?qū)⒂心芰τ袑嵙s上甚至超過發(fā)達國家，走在世界前列。

5 計算機圖像處理技術(shù)的發(fā)展前景

計算圖像處理技術(shù)隨著信息化社會的發(fā)展而不斷進步，目前，計算機圖像處理技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟。但隨著社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的不斷推進，社會各個領(lǐng)域?qū)τ嬎銠C圖像處理技術(shù)的要求也越來越高。所以為了提高社會信息化，計算機智能化的水平，科研人員要不斷地推進計算機圖像處理技術(shù)新型的技術(shù)的研發(fā)與完善，從而提高計算機圖像處理技術(shù)可應(yīng)用性，為社會經(jīng)濟的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。并且由于市場中越來越多的與用戶交互簡單并且功能強大的圖像處理軟件開發(fā)出來，并且其可靠性與優(yōu)越性均得到了不斷的提升，其軟件的可用性也受到軟件公司的不斷維護，極大地促進了人們生活的便利。所以在計算機圖像處理技術(shù)快速發(fā)展的進程中，不僅需要新型專業(yè)軟件的開發(fā)，處理算法的完善以供專業(yè)用戶使用，還需要操作簡單、功能強大的小型圖像處理軟件供一般用戶選擇，使不同目的的用戶都能在圖像處理的快速發(fā)展中得到便利。而且在計算機圖像處理技術(shù)的未來發(fā)展趨勢上，還應(yīng)該注意圖像處理芯片的發(fā)展。首先將圖像處理的功能固化在芯片上有利于產(chǎn)品的供應(yīng)，同時有利與圖像處理技術(shù)的發(fā)展。并且在未來幾十年里，動態(tài)圖像技術(shù)是計算機圖像處理技術(shù)一個重要的發(fā)展趨勢。這項技術(shù)不僅能夠在已有技術(shù)的基礎(chǔ)上極大的促進人工智能、計算機技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，對于社會其他使用到計算機圖像處理技術(shù)的領(lǐng)域的進步具有極大的促進作用。也就睡說，這項技術(shù)的發(fā)展將會極大的帶動相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，從而創(chuàng)造更多的社會價值。

6 結(jié)語

進入了21世紀信息時代，計算機圖像處理技術(shù)在社會的各個方面都得到了非常廣泛的應(yīng)用，為現(xiàn)代社會的發(fā)展作出了卓越的貢獻。并且隨著計算機圖像處理技術(shù)功能日趨強大，其實用價值以及社會價值被更加地凸顯出來。目前計算機圖像處理技術(shù)的發(fā)展方向是數(shù)字化、高清化、集成化。不僅計算機性能的不斷突破瓶頸，新圖像處理算法的發(fā)明、以及已有算法的完善，都在推動著計算機圖像處理技術(shù)的進步。

在我國改革開放以來，計算機技術(shù)水平不斷提高，在各行各業(yè)的應(yīng)用水平不斷提高。與此同時，計算機圖像處理技術(shù)在起步較晚的情況下，依然不斷地得到新的突破性進展，甚至在某些方面的理論研究及實踐都已經(jīng)達到或者接近發(fā)達國家的水平。但是在我國計算機圖像處理技術(shù)的發(fā)展面臨機遇的同時也面臨著很多的挑戰(zhàn)，甚至在某些方面計算機圖像處理技術(shù)國民經(jīng)濟的發(fā)展的一個短板。所以我們要不斷加強計算機圖像處理技術(shù)方面研究和開發(fā)投入，滿足經(jīng)濟快速發(fā)展的需要，使其更好地促進我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展以及人民生活水平的提高。

參考文獻：

[1] 趙元富.計算機圖像處理技術(shù)的發(fā)展及未來展望[J].讀與寫雜志，2006（11）：189.

[2] 徐珂.計算機圖像處理技術(shù)的探析[J].電腦知識與技術(shù)，2004（11）：2640-2641.

[3] 蔡洋，陳昌雄.淺談計算機圖像處理的相關(guān)技術(shù)[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2012（21）：100.

[4] 韓曉穎.淺談計算機圖形圖像處理技術(shù)[J].福建電腦，2011（10）：83-84.

[5] 王燕飛.談計算機圖像處理技術(shù)的應(yīng)用[J].信息與電腦，2014（3）：181-182.

[6] 范秋生.探索計算機數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展[J].煤炭技術(shù)，2013（9）：254-255.