論數(shù)字圖像處理的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

范會(huì)迎

摘 要：圖像是物體或事物的一種表示、寫(xiě)真或臨摹，人們通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)接受它，并在系統(tǒng)中進(jìn)行初步的辨識(shí)之后形成最終的印象與了解。人們是通過(guò)自身?yè)碛械穆?tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)等來(lái)獲取外部的信息，約83%的信息是依靠視覺(jué)獲取的。本文首先分析了數(shù)字圖像處理技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)以及過(guò)程，然后分析了數(shù)字圖像處理的應(yīng)用，主要集中于了航空航天、通信工程、工業(yè)和工程等多方面。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像；處理；應(yīng)用；趨勢(shì)；

引言

為了能夠及時(shí)、便捷的接受所需的圖像，并在一定程度上保證圖像的清晰度，避免圖像失真、保存等出現(xiàn)問(wèn)題，就需要利用現(xiàn)代化技術(shù)，對(duì)圖像進(jìn)行有效處理，因此數(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它是將圖像物體運(yùn)用數(shù)字表示并描述，是時(shí)間和空間的非連續(xù)函數(shù)，使計(jì)算機(jī)可以非常方便地對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行處理。數(shù)字圖像處理技術(shù)的一個(gè)主要特點(diǎn)是可以在不增加硬件成本的前提下，通過(guò)數(shù)字運(yùn)算對(duì)圖像信息進(jìn)行加工與處理，消除各類(lèi)噪聲得到清晰的圖像，最終實(shí)現(xiàn)圖像的精準(zhǔn)識(shí)別，滿足各行各業(yè)的需求。

一、數(shù)字圖像處理技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)以及過(guò)程

（一）特點(diǎn)

數(shù)字圖像處理技術(shù)在目前的應(yīng)用中有著突出的特點(diǎn)，就現(xiàn)在的分析來(lái)看，體現(xiàn)在四個(gè)方面：第一是目前的數(shù)字圖像處理處理的信息大都是二維信息，所以處理量比較大，對(duì)于計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度和存儲(chǔ)量等要求比較高。第二是數(shù)字圖像處理的頻帶較寬，所以相比于語(yǔ)言信息，技術(shù)難度和復(fù)雜性更高。第三是數(shù)字圖像中各個(gè)像素的相關(guān)性比較大，圖像處理中的壓縮潛力較大。

（二）優(yōu)勢(shì)

數(shù)字圖像處理技術(shù)不僅特點(diǎn)明顯，在應(yīng)用過(guò)程中優(yōu)勢(shì)也十分顯著。就目前的具體實(shí)踐行為來(lái)看，數(shù)字圖像處理技術(shù)表現(xiàn)出了四個(gè)方面的突出優(yōu)勢(shì)：第一是再現(xiàn)性強(qiáng)。數(shù)字圖像處理技術(shù)的處理過(guò)程不會(huì)造成圖像質(zhì)量的退化，所以其能夠很好地再現(xiàn)圖像原稿。第二是數(shù)字圖像處理技術(shù)的處理精度比較高，基本能夠滿足現(xiàn)階段圖像處理的所有要求。第三是數(shù)字圖像處理技術(shù)的適用面比較寬。圖像信息源比較多，而這種技術(shù)可以使用各種信息渠道采集的圖像信息，所以利用的普遍性高。第四是靈活性強(qiáng)。靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)有效地提升了其利用價(jià)值。

（三）過(guò)程

要進(jìn)行數(shù)字圖像處理，需要經(jīng)過(guò)一個(gè)完整的流程，而這個(gè)流程包括了五個(gè)基本的步驟。第一是圖像的數(shù)字化，既然要進(jìn)行數(shù)字圖像的處理，那么圖像要具備數(shù)字化的特點(diǎn)，所以進(jìn)行圖像信號(hào)的數(shù)字化轉(zhuǎn)換是非常必要的一項(xiàng)工作。第二是圖像的編碼。通過(guò)編碼，圖像信息得到壓縮，這樣，圖像處理的繁雜度會(huì)有所下降。第三是進(jìn)行圖像的增強(qiáng)。圖像的利用效果要進(jìn)行提升，需要滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)，所以在對(duì)圖像進(jìn)行必要的增強(qiáng)能夠提升其質(zhì)量。第四是進(jìn)行圖像的分割。圖像是一個(gè)連續(xù)集，而要進(jìn)行有效的處理，需要對(duì)其進(jìn)行分割，這樣才會(huì)實(shí)現(xiàn)分塊處理優(yōu)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)處理的效果。第五就是進(jìn)行圖像的分析。圖像分析是判斷圖像價(jià)值的重要工作，所以需要得到重視。

二、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用

（一）航空航天領(lǐng)域

涉及到飛機(jī)遙感及衛(wèi)星遙感領(lǐng)域中，它通過(guò)圖像處理實(shí)現(xiàn)了對(duì)遠(yuǎn)距離不通過(guò)接觸物體而獲取物體信息的能力，通過(guò)不同時(shí)期的遙感圖像形成的差值圖像可以獲取相應(yīng)地區(qū)的動(dòng)態(tài)變化信息，比如：資源調(diào)查、氣候調(diào)查、洪水漲落、環(huán)境分析、城市規(guī)劃等；人們?cè)趯?duì)火星照片處理有了新發(fā)現(xiàn)之后，世界上很多國(guó)家派出飛機(jī)對(duì)他們所感興趣的地區(qū)進(jìn)行空中攝影，將拍攝獲得的照片進(jìn)行處理，利用計(jì)算機(jī)的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)分析與判斷照片，這樣做不僅在很大的程度上節(jié)省了人力、物力，還加快了對(duì)圖像處理的速度，并且能夠從計(jì)算機(jī)的處理中獲得人工所不能發(fā)現(xiàn)的重要內(nèi)容與信息，得到有指導(dǎo)意義的結(jié)果。

（三）通信工程方面

目前通信的主要發(fā)展方向是聲音、文字、圖像和數(shù)據(jù)結(jié)合的多媒體通信。具體地講是將電話、電視、和計(jì)算機(jī)以三網(wǎng)合一的方式在數(shù)字通信網(wǎng)上傳輸。其中以圖像通信最為復(fù)雜和困難，因圖像的數(shù)據(jù)量十分巨大，如傳送彩色電視信號(hào)的速率達(dá)到100Mbit/s以上，要將這樣高速率的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送出去，必須采用編碼技術(shù)來(lái)壓縮信息的比特量。

（四）工業(yè)和工程方面

數(shù)字圖像處理在工業(yè)和工程中也有著廣泛的應(yīng)用，如自動(dòng)裝配線中檢測(cè)零件的質(zhì)量、并對(duì)零件進(jìn)行分類(lèi)、印刷電路板疵病檢查、彈性力學(xué)照片的應(yīng)力分析、流體力學(xué)圖片的阻力和升力分析、郵政信件的自動(dòng)分檢、在一些有毒和放射性環(huán)境內(nèi)識(shí)別工件及物體的形狀和排列狀態(tài)等等。另外，人類(lèi)通過(guò)數(shù)字圖像處理研制出的具備視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)功能的智能機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)（噴漆、焊接、裝配等）中也得到有效的利用。

（五）軍事、公安方面

在軍事方面圖像處理和識(shí)別主要用于導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)和制彈、判讀各種偵查照片、建立具有圖像傳輸、存儲(chǔ)、和顯示的軍事自動(dòng)化指揮系統(tǒng)及飛機(jī)、坦克和軍艦?zāi)M訓(xùn)練系統(tǒng)等；在公安方面，判讀分析公安業(yè)務(wù)圖片、識(shí)別指紋、鑒別人臉，復(fù)原不完整圖片、監(jiān)控交通和分析事故等。目前數(shù)字圖像處理技術(shù)已成功應(yīng)用在高速公路不停車(chē)、自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)中的車(chē)輛和車(chē)牌的自動(dòng)識(shí)別等。

當(dāng)然，除了上述的情況外。數(shù)字圖像處理還在軍事以及公安方面得到了廣泛應(yīng)用，例：導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)、對(duì)各種偵查照片進(jìn)行判斷與分析；在公安方面，對(duì)指紋進(jìn)行識(shí)別，對(duì)人臉進(jìn)行鑒別，將不完整的圖片進(jìn)行復(fù)原等；在高速公路系統(tǒng)中，例：ETC技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛、車(chē)牌照的自動(dòng)識(shí)別。

結(jié)束語(yǔ)

由此可以看出，數(shù)字圖像處理的應(yīng)用已經(jīng)遍及我們生活的方方面面，此項(xiàng)技術(shù)為人類(lèi)對(duì)不可觸及的世界的認(rèn)知提供了強(qiáng)有力的手段，同時(shí)對(duì)人身安全有威脅的工作有了替代工具，用設(shè)備替代人工完成對(duì)事件的快速響應(yīng)，等等，為我們探索未來(lái)，科學(xué)看待世界起到了巨大的推動(dòng)作用。

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（作者單位：國(guó)防科大）