論數字圖像處理的應用與發展趨勢

范會迎

摘 要：圖像是物體或事物的一種表示、寫真或臨摹，人們通過視覺系統接受它，并在系統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。本文首先分析了數字圖像處理技術的特點、優勢以及過程，然后分析了數字圖像處理的應用，主要集中于了航空航天、通信工程、工業和工程等多方面。

關鍵詞：數字圖像；處理；應用；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、保存等出現問題，就需要利用現代化技術，對圖像進行有效處理，因此數字圖像處理技術應運而生，它是將圖像物體運用數字表示并描述，是時間和空間的非連續函數，使計算機可以非常方便地對圖像信號進行處理。數字圖像處理技術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，最終實現圖像的精準識別，滿足各行各業的需求。

一、數字圖像處理技術的特點、優勢以及過程

（一）特點

數字圖像處理技術在目前的應用中有著突出的特點，就現在的分析來看，體現在四個方面：第一是目前的數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。第二是數字圖像處理的頻帶較寬，所以相比于語言信息，技術難度和復雜性更高。第三是數字圖像中各個像素的相關性比較大，圖像處理中的壓縮潛力較大。

（二）優勢

數字圖像處理技術不僅特點明顯，在應用過程中優勢也十分顯著。就目前的具體實踐行為來看，數字圖像處理技術表現出了四個方面的突出優勢：第一是再現性強。數字圖像處理技術的處理過程不會造成圖像質量的退化，所以其能夠很好地再現圖像原稿。第二是數字圖像處理技術的處理精度比較高，基本能夠滿足現階段圖像處理的所有要求。第三是數字圖像處理技術的適用面比較寬。圖像信息源比較多，而這種技術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

要進行數字圖像處理，需要經過一個完整的流程，而這個流程包括了五個基本的步驟。第一是圖像的數字化，既然要進行數字圖像的處理，那么圖像要具備數字化的特點，所以進行圖像信號的數字化轉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，需要滿足一定的標準，所以在對圖像進行必要的增強能夠提升其質量。第四是進行圖像的分割。圖像是一個連續集，而要進行有效的處理，需要對其進行分割，這樣才會實現分塊處理優化，進而實現處理的效果。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、數字圖像處理的應用

（一）航空航天領域

涉及到飛機遙感及衛星遙感領域中，它通過圖像處理實現了對遠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地區的動態變化信息，比如：資源調查、氣候調查、洪水漲落、環境分析、城市規劃等；人們在對火星照片處理有了新發現之后，世界上很多國家派出飛機對他們所感興趣的地區進行空中攝影，將拍攝獲得的照片進行處理，利用計算機的數字圖像處理系統分析與判斷照片，這樣做不僅在很大的程度上節省了人力、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現的重要內容與信息，得到有指導意義的結果。

（三）通信工程方面

目前通信的主要發展方向是聲音、文字、圖像和數據結合的多媒體通信。具體地講是將電話、電視、和計算機以三網合一的方式在數字通信網上傳輸。其中以圖像通信最為復雜和困難，因圖像的數據量十分巨大，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據實時傳送出去，必須采用編碼技術來壓縮信息的比特量。

（四）工業和工程方面

數字圖像處理在工業和工程中也有著廣泛的應用，如自動裝配線中檢測零件的質量、并對零件進行分類、印刷電路板疵病檢查、彈性力學照片的應力分析、流體力學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境內識別工件及物體的形狀和排列狀態等等。另外，人類通過數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生產（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彈的精確制導和制彈、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及飛機、坦克和軍艦模擬訓練系統等；在公安方面，判讀分析公安業務圖片、識別指紋、鑒別人臉，復原不完整圖片、監控交通和分析事故等。目前數字圖像處理技術已成功應用在高速公路不停車、自動收費系統中的車輛和車牌的自動識別等。

當然，除了上述的情況外。數字圖像處理還在軍事以及公安方面得到了廣泛應用，例：導彈的精確制導、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原等；在高速公路系統中，例：ETC技術，實現了車輛、車牌照的自動識別。

結束語

由此可以看出，數字圖像處理的應用已經遍及我們生活的方方面面，此項技術為人類對不可觸及的世界的認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，用設備替代人工完成對事件的快速響應，等等，為我們探索未來，科學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）