數(shù)字圖像處理技術(shù)現(xiàn)狀與展望

摘要：結(jié)合當(dāng)前時(shí)代科技發(fā)展水平分析，自從計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等普及后，很多技術(shù)在研究過(guò)程中都側(cè)重智能化、自動(dòng)化應(yīng)用，數(shù)字圖像處理技術(shù)也是如此，該技術(shù)主要是通過(guò)掃描、識(shí)別從而掌握?qǐng)D像信息特征，然后基于需求可進(jìn)行復(fù)原、分割等操作，該技術(shù)主要優(yōu)勢(shì)是可最大限度保證圖像清晰度和傳輸效率，基于這一特點(diǎn)在多領(lǐng)域展現(xiàn)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)工程、航空航天等均取得顯著成果，在此結(jié)合當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用情況，分析數(shù)字圖形處理技術(shù)的特點(diǎn)和功能優(yōu)勢(shì)所在，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展做出些許思考，以期為該項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展提供支持。

關(guān)鍵詞；數(shù)字圖像處理技術(shù)；主要內(nèi)容；應(yīng)用現(xiàn)狀；未來(lái)展望

數(shù)字圖像技術(shù)是在多項(xiàng)技術(shù)成果、理論成果支持下提出的一種新技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中依托計(jì)算機(jī)功能支撐，通過(guò)將圖像信息轉(zhuǎn)化為二維數(shù)字信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)操作，因此該技術(shù)想要發(fā)揮性能無(wú)法脫離計(jì)算機(jī)支撐，該技術(shù)也被稱為計(jì)算機(jī)圖像處理。該技術(shù)包括除噪、增強(qiáng)圖像清晰度、識(shí)別、編碼、復(fù)原、分割等功能，隨著相關(guān)領(lǐng)域研究不斷深入，技術(shù)性能持續(xù)性增強(qiáng)，圖像再現(xiàn)的復(fù)原度大幅度提升，且基于該技術(shù)性能優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析，數(shù)字化圖像處理技術(shù)在未來(lái)應(yīng)用前景更為廣泛。

一、數(shù)字圖像處理技術(shù)概述

（一）技術(shù)內(nèi)涵

該技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字技術(shù)融合應(yīng)用形成的一種新興技術(shù)，該技術(shù)具備增強(qiáng)圖像、分割處理、還原及編碼壓縮等功能。該技術(shù)應(yīng)用方法如下：以圖像f（x，y）為例，將該圖像數(shù)字化處理后新生成一個(gè)圖像f（m，n），此時(shí)由于灰度值的差異，兩個(gè)圖像像素會(huì)有所差別，如果新生成的圖像灰度值變大，圖像的像素會(huì)有所提升，此時(shí)會(huì)顯得更為明亮，反之圖像像素減少，此時(shí)看起來(lái)就會(huì)顯得黯淡，圖像灰度值的變化會(huì)導(dǎo)致像素等發(fā)生變化，具體來(lái)看，圖像明暗度和灰度值之間成反比關(guān)系，這也就是數(shù)字圖像處理技術(shù)的主要原理，通過(guò)技術(shù)手段和數(shù)值變化，便可實(shí)現(xiàn)圖像需求化處理[1]。圖像處理時(shí)，對(duì)待處理圖像的紋理、色彩及灰度值等與正常的圖像數(shù)值進(jìn)行比對(duì)研究，便可對(duì)圖像的具體信息有更為詳細(xì)的了解，從而更為直觀地作出處理方案，利用增強(qiáng)圖像顯示效果或者分割技術(shù)等對(duì)圖像進(jìn)行針對(duì)性處理。

（二）技術(shù)特點(diǎn)

1.高效再現(xiàn)圖像

相較傳統(tǒng)的模擬圖像處理模式而言，數(shù)字圖像處理技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用進(jìn)一步增強(qiáng)圖像的清晰度，有效解決傳統(tǒng)模式下容易出現(xiàn)的模糊及像素衰退問(wèn)題。數(shù)字圖像處理技術(shù)將圖像信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式進(jìn)行映射，其更具有相對(duì)性，在進(jìn)行圖像復(fù)刻和傳輸時(shí)，不會(huì)隨著信息復(fù)制而導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降，可以真正實(shí)現(xiàn)圖像原版再現(xiàn)。

2.處理精度更高

數(shù)字圖像處理技術(shù)在進(jìn)行圖像信息傳輸及復(fù)刻時(shí)，以數(shù)字作為映射載體，借助二維數(shù)將圖像信息記錄完全，可進(jìn)一步提升數(shù)字處理精度。但具體應(yīng)用實(shí)踐過(guò)程中，該技術(shù)能否最大限度發(fā)揮精度優(yōu)勢(shì)取決于設(shè)備性能，如果搭載的數(shù)字化設(shè)備可以滿足精度化處理要求，則可以展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，反之會(huì)影響效果。同時(shí)數(shù)字圖像處理技術(shù)與傳統(tǒng)處理模式相比在設(shè)置操作便捷性方面更有優(yōu)勢(shì)，無(wú)需調(diào)整各類組件，只需要修改參數(shù)便可實(shí)現(xiàn)需求，這也有效降低圖像處理成本支出，在資金方面也占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位[2]。

3.適用性更廣泛

隨著時(shí)代發(fā)展圖像信息類型呈現(xiàn)多元化特點(diǎn)，例如可見光類型、超聲波類型等圖像信息越來(lái)越常見，這對(duì)圖形處理技術(shù)的適用性提出更高要求。數(shù)字圖像處理技術(shù)憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)二維數(shù)組實(shí)現(xiàn)灰度映射，可實(shí)現(xiàn)多類型信息源定位，也就是只要將圖源信息與運(yùn)行程序搭建聯(lián)系便可以自動(dòng)對(duì)圖形進(jìn)行針對(duì)性處理，這使其具有更廣泛的適用性。

4.圖像處理更靈活

數(shù)字圖像處理技術(shù)的功能是在依托于原有信息源的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)原有信息源才能進(jìn)行圖像精密化分析、優(yōu)化改進(jìn)及重組等操作。借助該項(xiàng)技術(shù)不僅可實(shí)現(xiàn)線性數(shù)據(jù)運(yùn)算，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)非線類數(shù)字及信息實(shí)現(xiàn)邏輯表達(dá)，這就表示數(shù)字化圖形處理技術(shù)在應(yīng)用時(shí)相較傳統(tǒng)處理模式更具有靈活性[3]。

二、數(shù)字圖像處理技術(shù)基本內(nèi)容

結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)特點(diǎn)，按照下面五項(xiàng)主要功能闡述該技術(shù)主要內(nèi)容。

（一）圖像變換

數(shù)字圖像處理技術(shù)是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的應(yīng)用型技術(shù)，在具體應(yīng)用和發(fā)揮過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)圖像進(jìn)行優(yōu)化，這也是目前該技術(shù)得到大面積推廣和廣泛應(yīng)用的原因之一。同時(shí)借助數(shù)字化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)與其他領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)共享對(duì)接，最大限度發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但此方面功能想要實(shí)現(xiàn)需要強(qiáng)大的計(jì)算能力提供支持。

數(shù)字圖像處理技術(shù)的一項(xiàng)基本技術(shù)就是圖像變換，這也是進(jìn)行圖像處理和優(yōu)化的前提，具體操作步驟如下：首先需要對(duì)圖像進(jìn)行初步處理，將原本信息數(shù)據(jù)壓縮及優(yōu)化，然后進(jìn)入預(yù)處理狀態(tài)，為后續(xù)的計(jì)算工作降低難度和工作負(fù)擔(dān)，提升處理效率。最后在預(yù)處理基礎(chǔ)上對(duì)圖像的局部特征進(jìn)行確認(rèn)，確保圖像變換時(shí)原有特征未發(fā)生變化，如此才能展現(xiàn)數(shù)字圖像處理技術(shù)的優(yōu)越性[4]。

（二）強(qiáng)化圖像顯示效果

從技術(shù)角度分析，數(shù)字圖像處理技術(shù)可對(duì)原本質(zhì)量較低的圖像進(jìn)行技術(shù)性處理，從而提升其清晰度，增強(qiáng)圖像呈現(xiàn)效果。借助技術(shù)優(yōu)勢(shì)，數(shù)字圖像處理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)原低質(zhì)量圖像降噪處理，從而提高圖像顯示質(zhì)量，同時(shí)該技術(shù)還可以對(duì)部分損壞的圖像進(jìn)行修復(fù)，從而還原圖像原貌，例如受到損傷的圖像可以通過(guò)恢復(fù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖像顯示效果增強(qiáng)目標(biāo)，基于圖像實(shí)際情況，構(gòu)建相應(yīng)的模型針對(duì)性設(shè)置參數(shù)，并發(fā)揮圖像編碼優(yōu)勢(shì)，可最大限度還原出清晰狀態(tài)的圖像。

（三）圖像掃描技術(shù)

圖像掃描技術(shù)是數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ)性技術(shù)，無(wú)論是圖像分割還是圖像顯示效果增強(qiáng)操作都需要先進(jìn)行掃描，因此該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中占據(jù)難以替代的地位，其主要原理是通過(guò)技術(shù)手段對(duì)圖像的特征等進(jìn)行適應(yīng)性掃描和識(shí)別，并確認(rèn)圖像相關(guān)信息，在此基礎(chǔ)上便可進(jìn)行圖像處理操作，此種方法不僅可以最大限度保證正確率，還可以降低人力成本，提升工作效率[5]。

（四）圖像分割技術(shù)

實(shí)際生活中為了滿足各種需求，通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行分割，刪除或者裁剪掉不需要的部分，此時(shí)分割技術(shù)發(fā)揮難以替代的優(yōu)勢(shì)。數(shù)字圖像處理中分割技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用廣泛的技術(shù)，在具體應(yīng)用時(shí)，首先需要完成對(duì)圖像的掃描和確認(rèn)，然后才能對(duì)圖像進(jìn)行針對(duì)性處理，這種程序設(shè)定有效保證圖像處理安全可靠，避免由于確認(rèn)不到位而導(dǎo)致的失誤或者錯(cuò)誤分割等問(wèn)題[6]。

（五）圖像編碼壓縮

該技術(shù)的應(yīng)用最大優(yōu)勢(shì)是助力圖像實(shí)現(xiàn)科學(xué)分類，該技術(shù)在數(shù)字圖像識(shí)別中應(yīng)用極為常見，在進(jìn)行圖像處理時(shí)，利用圖像編碼壓縮操作可以使得整體流程簡(jiǎn)化，將圖像處理時(shí)間壓縮，促使大量待掃描的圖像信息數(shù)據(jù)量大幅度下降，從而降低人工處理負(fù)擔(dān)和工作壓力，同時(shí)可有效降低圖像傳輸時(shí)間，節(jié)省更多的存儲(chǔ)空間。

三、數(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

（一）航天航空領(lǐng)域

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平支持下，人類對(duì)航空領(lǐng)域的探索不斷深入，航天航空領(lǐng)域成為國(guó)家發(fā)展的重點(diǎn)方向，在推動(dòng)飛行器不斷升級(jí)的過(guò)程中，數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)揮效用，最顯著的功能是在飛行器運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)收集到的信息內(nèi)容和記錄成果進(jìn)行處理，從而確保地面可以遠(yuǎn)程獲取到真實(shí)的記錄信息，例如對(duì)飛行器收集記錄的月球相關(guān)圖像進(jìn)行處理，從而確保真實(shí)圖片可以盡可能原樣傳輸回地面。另外在科研人員辛苦鉆研下，數(shù)字圖像處理技術(shù)可以與更多領(lǐng)域技術(shù)實(shí)現(xiàn)融合應(yīng)用，提供更為真實(shí)高效的信息掃描和實(shí)時(shí)傳輸。未來(lái)，隨著圖像處理技術(shù)、信息傳輸技術(shù)等更為先進(jìn)，在航空領(lǐng)域應(yīng)用會(huì)更為普遍，傳輸精度及真實(shí)度會(huì)更為接近拍攝對(duì)象的原始樣貌，從而為航空航天探索活動(dòng)提供更多參考[7]。

（二）生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

數(shù)字圖像處理技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的醫(yī)學(xué)檢測(cè)和人體微觀構(gòu)造識(shí)別方面做出重要貢獻(xiàn)，例如當(dāng)前經(jīng)常被醫(yī)生用來(lái)輔助醫(yī)療診斷治療的CT技術(shù)就利用了數(shù)字圖像處理技術(shù)，通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)發(fā)揮效用能更系統(tǒng)地了解身體構(gòu)造及相關(guān)指標(biāo)的變化，或者更為深入地了解身體潛藏的問(wèn)題，輔助醫(yī)生做出正確診斷。隨著生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展，未來(lái)數(shù)字圖像識(shí)別技術(shù)應(yīng)用前景更為廣闊，例如在癌癥診斷或者癌細(xì)胞識(shí)別等方面會(huì)更具有優(yōu)勢(shì)，依托技術(shù)支撐，可助力相關(guān)人員挖掘更多潛藏或者人力難以發(fā)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，及早發(fā)現(xiàn)病灶，在提升醫(yī)療診斷效率和治療精確度方面發(fā)揮重要作用。

（三）通信工程領(lǐng)域

高速發(fā)展的時(shí)代使得民眾對(duì)信息傳輸效率和精確度的要求日益嚴(yán)格，同時(shí)媒體媒介的高速發(fā)展，促使通信工程發(fā)生翻天覆地的變化，從最初的2G到目前的5G，信息通信效率得到大幅度提升，與此同時(shí)數(shù)字圖像識(shí)別技術(shù)也發(fā)揮作用，具體來(lái)看，主要集中在文字處理和信息轉(zhuǎn)換方面，借助技術(shù)性手段，實(shí)現(xiàn)影視化信息和文字類信息互相轉(zhuǎn)化及處理，這為媒體發(fā)展奠定基礎(chǔ)[8]。

（四）公安領(lǐng)域

以現(xiàn)代偵查為例，越來(lái)越多的高科技手段發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，比如無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星圖像拍攝等，這些技術(shù)都與數(shù)字圖像處理技術(shù)存在聯(lián)系，借助技術(shù)優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)偵查圖像分析及衛(wèi)星圖像處理等操作。另外在公共安全領(lǐng)域，數(shù)字圖像處理技術(shù)也展現(xiàn)重要價(jià)值，例如人臉鑒別、指紋識(shí)別等便是典型事例。除此之外，交通領(lǐng)域的高速公路自動(dòng)監(jiān)控識(shí)別、收費(fèi)站點(diǎn)自動(dòng)收費(fèi)等均體現(xiàn)了數(shù)字化圖像分析技術(shù)功能。

（五）工業(yè)工程領(lǐng)域

國(guó)家發(fā)展綜合實(shí)力與工業(yè)化水平存在緊密關(guān)聯(lián)，因此當(dāng)前工業(yè)化發(fā)展及建設(shè)情況得到重點(diǎn)關(guān)注，為了保證工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率要求，加強(qiáng)技術(shù)更新優(yōu)化，積極引用新技術(shù)與傳統(tǒng)工藝聯(lián)合應(yīng)用發(fā)揮成為探索的主要方向，如今數(shù)字圖像處理技術(shù)在工業(yè)工程領(lǐng)域做出一定貢獻(xiàn)，有效提升生產(chǎn)效率，例如流水線質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，借助數(shù)字圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化識(shí)別，此種技術(shù)的應(yīng)用不僅有效提升效率，還可保證準(zhǔn)確率。近些年，隨著科學(xué)研究日益深入，人工智能及機(jī)器人等為數(shù)字圖像處理技術(shù)與工業(yè)工程領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)融合提供新契機(jī)，這也是未來(lái)該技術(shù)展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)做出更多貢獻(xiàn)的可行鉆研渠道[9]。

四、數(shù)字圖像處理技術(shù)未來(lái)展望

結(jié)合上文應(yīng)用現(xiàn)狀分析，該技術(shù)在多領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn)，雖然基于技術(shù)特點(diǎn)，不同領(lǐng)域呈現(xiàn)的效果存在差異，但整體來(lái)看，都無(wú)法脫離計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)傳輸體系的支持，這是實(shí)現(xiàn)圖像信息轉(zhuǎn)換、處理及傳輸?shù)闹匾危S著實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)豐富，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，隨著技術(shù)理論體系更新?lián)Q代以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)增強(qiáng)，數(shù)字圖像處理技術(shù)會(huì)發(fā)揮更大優(yōu)勢(shì)，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)、航空、國(guó)防等多領(lǐng)域做出更大貢獻(xiàn)。進(jìn)入21世紀(jì)后，計(jì)算機(jī)技術(shù)性能和功能更為強(qiáng)勁，也為各項(xiàng)技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造了發(fā)展空間，數(shù)字圖像處理技術(shù)的普遍應(yīng)用便依托計(jì)算機(jī)技術(shù)豐富自身知識(shí)體系構(gòu)架，目前無(wú)論是醫(yī)學(xué)生物工程還是航空航天領(lǐng)域，具有廣闊發(fā)展前景的行業(yè)中均可發(fā)現(xiàn)數(shù)字圖像處理技術(shù)的身影，基于當(dāng)前時(shí)代發(fā)展主題和科研大體方向分析，未來(lái)數(shù)字圖像處理技術(shù)前景光明，主要發(fā)展中心集中在與三維技術(shù)和人工智能融合方面，借助越來(lái)越先進(jìn)的AI技術(shù)，更為高效、科學(xué)、簡(jiǎn)便完成圖像處理操作。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)化、圖像深度壓縮及虛擬現(xiàn)實(shí)也是研究重點(diǎn)方向。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，數(shù)字圖像處理技術(shù)在高效率處理圖像信息、高清晰度實(shí)現(xiàn)圖像再現(xiàn)等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，憑借技術(shù)性能特點(diǎn)在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，其較傳統(tǒng)的模擬圖像處理模式更具體實(shí)用優(yōu)勢(shì)和廣泛適用性，如今該技術(shù)為民眾的日常生活、工作等提供很多便利。例如交通領(lǐng)域的智能識(shí)別和高清攝像頭識(shí)別等均依托數(shù)字圖像處理技術(shù)展現(xiàn)功能，隨著科研深入，對(duì)該技術(shù)的體系架構(gòu)和應(yīng)用原理等有更豐富的理論資料，這為其廣泛的應(yīng)用前景夯實(shí)基礎(chǔ)，在此詳細(xì)闡述該技術(shù)內(nèi)涵和特點(diǎn)，詳細(xì)闡述該技術(shù)主要內(nèi)容，分析當(dāng)前應(yīng)用現(xiàn)狀，最后基于當(dāng)前應(yīng)用情況展望未來(lái)，對(duì)該技術(shù)未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)和研究方向等提出一些看法，希望本文的研究為該技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展優(yōu)化提供參考。

作者單位：歐冰 楊晶晶 中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院

參" 考" 文" 獻(xiàn)

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歐冰（1983.12-），男，漢族，廣東順德，碩士，講師，研究方向：數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)，圖像處理；

楊晶晶（1982.5-），女，漢族，湖南衡陽(yáng)，碩士，講師，研究方向：數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、圖像處理等。