論數(shù)字圖像處理的應(yīng)用與發(fā)展趨勢

范會迎

摘 要：圖像是物體或事物的一種表示、寫真或臨摹，人們通過視覺系統(tǒng)接受它，并在系統(tǒng)中進行初步的辨識之后形成最終的印象與了解。人們是通過自身擁有的聽覺、視覺、觸覺、嗅覺、味覺等來獲取外部的信息，約83%的信息是依靠視覺獲取的。本文首先分析了數(shù)字圖像處理技術(shù)的特點、優(yōu)勢以及過程，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；

引言

為了能夠及時、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)問題，就需要利用現(xiàn)代化技術(shù)，對圖像進行有效處理，因此數(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)運而生，它是將圖像物體運用數(shù)字表示并描述，是時間和空間的非連續(xù)函數(shù)，使計算機可以非常方便地對圖像信號進行處理。數(shù)字圖像處理技術(shù)的一個主要特點是可以在不增加硬件成本的前提下，通過數(shù)字運算對圖像信息進行加工與處理，消除各類噪聲得到清晰的圖像，最終實現(xiàn)圖像的精準(zhǔn)識別，滿足各行各業(yè)的需求。

一、數(shù)字圖像處理技術(shù)的特點、優(yōu)勢以及過程

（一）特點

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，就現(xiàn)在的分析來看，體現(xiàn)在四個方面：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，對于計算機的計算速度和存儲量等要求比較高。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

數(shù)字圖像處理技術(shù)不僅特點明顯，在應(yīng)用過程中優(yōu)勢也十分顯著。就目前的具體實踐行為來看，數(shù)字圖像處理技術(shù)表現(xiàn)出了四個方面的突出優(yōu)勢：第一是再現(xiàn)性強。數(shù)字圖像處理技術(shù)的處理過程不會造成圖像質(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。靈活性強的特點有效地提升了其利用價值。

（三）過程

要進行數(shù)字圖像處理，需要經(jīng)過一個完整的流程，而這個流程包括了五個基本的步驟。第一是圖像的數(shù)字化，既然要進行數(shù)字圖像的處理，那么圖像要具備數(shù)字化的特點，所以進行圖像信號的數(shù)字化轉(zhuǎn)換是非常必要的一項工作。第二是圖像的編碼。通過編碼，圖像信息得到壓縮，這樣，圖像處理的繁雜度會有所下降。第三是進行圖像的增強。圖像的利用效果要進行提升，需要滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)，所以在對圖像進行必要的增強能夠提升其質(zhì)量。第四是進行圖像的分割。圖像是一個連續(xù)集，而要進行有效的處理，需要對其進行分割，這樣才會實現(xiàn)分塊處理優(yōu)化，進而實現(xiàn)處理的效果。第五就是進行圖像的分析。圖像分析是判斷圖像價值的重要工作，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

涉及到飛機遙感及衛(wèi)星遙感領(lǐng)域中，它通過圖像處理實現(xiàn)了對遠(yuǎn)距離不通過接觸物體而獲取物體信息的能力，通過不同時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；人們在對火星照片處理有了新發(fā)現(xiàn)之后，世界上很多國家派出飛機對他們所感興趣的地區(qū)進行空中攝影，將拍攝獲得的照片進行處理，利用計算機的數(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，還加快了對圖像處理的速度，并且能夠從計算機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、和計算機以三網(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的速率達到100Mbit/s以上，要將這樣高速率的數(shù)據(jù)實時傳送出去，必須采用編碼技術(shù)來壓縮信息的比特量。

（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，如自動裝配線中檢測零件的質(zhì)量、并對零件進行分類、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、郵政信件的自動分檢、在一些有毒和放射性環(huán)境內(nèi)識別工件及物體的形狀和排列狀態(tài)等等。另外，人類通過數(shù)字圖像處理研制出的具備視覺、聽覺和觸覺功能的智能機器人在工業(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、和顯示的軍事自動化指揮系統(tǒng)及飛機、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、自動收費系統(tǒng)中的車輛和車牌的自動識別等。

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)、對各種偵查照片進行判斷與分析；在公安方面，對指紋進行識別，對人臉進行鑒別，將不完整的圖片進行復(fù)原等；在高速公路系統(tǒng)中，例：ETC技術(shù)，實現(xiàn)了車輛、車牌照的自動識別。

結(jié)束語

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，此項技術(shù)為人類對不可觸及的世界的認(rèn)知提供了強有力的手段，同時對人身安全有威脅的工作有了替代工具，用設(shè)備替代人工完成對事件的快速響應(yīng)，等等，為我們探索未來，科學(xué)看待世界起到了巨大的推動作用。

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（作者單位：國防科大）