計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的發(fā)展及未來(lái)展望

趙元富

摘要:計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著密切的關(guān)系,在這一領(lǐng)域我們要力爭(zhēng)趕上直至超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家,在計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的研發(fā)方面,必須隨時(shí)掌握國(guó)際動(dòng)態(tài),才能把握好方向。

關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)圖像處理發(fā)展及未來(lái)

中圖分類(lèi)號(hào): G718文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: C文章編號(hào):1672-1578(2009)11-0189-01

人類(lèi)在社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中,是通過(guò)身體各感覺(jué)器官來(lái)接受信息,感知世界的,其中80%左右的信息是通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)獲取的,人眼將獲得的圖像送大腦處理后并據(jù)此作出反映。

在已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代的今天,如何快速有效地獲得所需要的信息,將直接影響到人們的思維和決策。毫無(wú)疑問(wèn),通過(guò)圖像是我們獲得信息的重要途徑,而對(duì)圖像的處理技術(shù)先進(jìn)與否將決定其價(jià)值,利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理可以使我們快速準(zhǔn)確地獲得所需信息。可喜的是,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,圖像處理技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了很大發(fā)展,讓我們的生產(chǎn)生活進(jìn)入了豐富多彩的時(shí)代,我國(guó)在計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)上還需要下很大的力氣,才能趕上時(shí)代的步伐。本文將就計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的發(fā)展歷程及趨勢(shì)作些探討。

1 計(jì)算機(jī)圖像處理

計(jì)算機(jī)圖像處理是將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并利用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理。由于計(jì)算機(jī)的處理速度及快,且數(shù)字信號(hào)具有失真小、易保存、易傳輸、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn),因而計(jì)算機(jī)圖像處理的應(yīng)用十分廣泛,包括航空、航海、航天、遙測(cè)技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化檢測(cè)、安全識(shí)別、娛樂(lè)等各大領(lǐng)域。

2 計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的發(fā)展歷程

二十世紀(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3個(gè)小時(shí)之內(nèi)。

50年代,在美國(guó)出現(xiàn)了以電子管計(jì)算機(jī)配合滾筒式、平板式繪圖儀等僅具有輸出功能的設(shè)備的圖像處理。

60年代至70年代,計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)得到了快速發(fā)展,計(jì)算機(jī)圖像處理已經(jīng)可以用來(lái)改善圖像質(zhì)量,或是從圖像中獲得有效信息,并且能對(duì)圖像進(jìn)行體積壓縮,便于傳輸和保存。此時(shí)的計(jì)算機(jī)圖像處理已經(jīng)就用到了衛(wèi)星遙感、醫(yī)學(xué)等方面。1964年美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)航天探測(cè)器徘徊者7號(hào)發(fā)回的月球照片由計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理,成功地繪制出月球表面地圖,為人類(lèi)探索宇宙奧妙奠定了基礎(chǔ);1972年由英國(guó)工程師發(fā)明的用于頭顱診斷的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置,也就是我們通常所說(shuō)的CT(Computer Tomograph)。其基本原理是根據(jù)人的頭部截面的投影,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理來(lái)重建截面圖像,由此而打開(kāi)了人類(lèi)醫(yī)學(xué)的新大門(mén)。

由于計(jì)算機(jī)圖像處理是以計(jì)算機(jī)軟硬件為基礎(chǔ)的,所以計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)真正大發(fā)展是在八十年代后,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展而迅猛發(fā)展起來(lái)。時(shí)至今日,計(jì)算機(jī)圖象處理在醫(yī)療衛(wèi)生、通訊、交通運(yùn)輸、辦公自動(dòng)化、地球物理、大氣環(huán)境、衛(wèi)星遙感及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越多,大到科研、國(guó)防軍事,小至人們生產(chǎn)生活的方方面面?，F(xiàn)在人們可以實(shí)現(xiàn)聲音、文字、圖像相結(jié)合的多媒體通訊。具體地講是將電話、電視和計(jì)算機(jī)技術(shù)綜合在數(shù)字通信網(wǎng)上進(jìn)行信息傳輸,其中以圖像處理和傳輸最為復(fù)雜和困難,此問(wèn)題正在被解決;在工業(yè)和工程領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)也有著廣泛的應(yīng)用,如自動(dòng)裝配線中檢測(cè)零件的質(zhì)量,印刷電路板疵病檢查等;在軍事方面計(jì)算機(jī)圖像處理和識(shí)別已用于導(dǎo)彈的精確末制導(dǎo),各種偵察照片的判讀等;公安業(yè)務(wù)圖片的判讀分析,指紋識(shí)別,人臉鑒別,不完整圖片的復(fù)原,以及交通監(jiān)控、事故分析等;在文化藝術(shù)方面,目前這類(lèi)應(yīng)用有電視畫(huà)面的數(shù)字編輯,動(dòng)畫(huà)的制作,電子圖像游戲,文物資料照片的復(fù)制和修復(fù),運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作分析和評(píng)分等等。

3 計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的未來(lái)

計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)未來(lái)發(fā)展大致可歸納為:

(1)計(jì)算機(jī)圖像處理的發(fā)展將向高清晰度及實(shí)時(shí)圖像處理的理論及技術(shù)研究,高速傳輸、高分辨率、三維成像或多維成像、多媒體化、智能化等方向發(fā)展。

(2)應(yīng)致力于將圖像處理的功能集成固化在芯片上, 使應(yīng)用更方便。

(3)更新的理論研究與更快的算法研究。在圖像處理領(lǐng)域,近幾年來(lái), 引入了一些新的理論并提出了一些新的算法,如小波分析(Wavelet)、 分形幾何(Fractal)、 形態(tài)學(xué)(Morphology)、 遺傳算法(GA, Genetic Algorithms)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等(Artificial neural networks)。這些理論及算法, 將會(huì)成為今后圖像處理理論與技術(shù)的研究熱點(diǎn)。

4 我國(guó)計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)現(xiàn)

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,特別是改革開(kāi)放30年來(lái),我國(guó)在計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)上有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,相關(guān)研究部門(mén)機(jī)構(gòu)已取得了豐碩的成果,在理論研究和實(shí)踐應(yīng)用上已逐步趕上或接近發(fā)達(dá)國(guó)家的水平:在數(shù)據(jù)獲取能力方面,成功研制出了一系列傳感器,發(fā)射了眾多對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星,組成了風(fēng)云、海洋、資源和環(huán)境減災(zāi)四大民用系列對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星體系;采集了大量影像數(shù)據(jù),可以覆蓋全國(guó)陸地、海域以及周邊國(guó)家和地區(qū)一千多萬(wàn)平方公里的地球表面;組建起了多學(xué)科多門(mén)類(lèi)交叉研究的隊(duì)伍,在理論研究、硬件研發(fā)、軟件開(kāi)發(fā)方面投入了大量人力物力并取得了眾多成果;建立了較為完善的科學(xué)管理制度及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

雖然我們現(xiàn)在還有很多工作要做,但隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展,我們?cè)谟?jì)算機(jī)圖像處理這一領(lǐng)域?qū)⒂心芰τ袑?shí)力趕上甚至超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家,走在世界前列。