數字圖像處理技術的應用

劉宇 劉偉 馬繼光

摘 要 近些年來，隨著信息技術和計算機技術的突飛猛進，數字圖像處理技術也隨之快速發展，并被廣泛運用到社會中的各個領域，凸顯著越來越重要的作用。本文主要對數字圖像處理技術的應用進行了闡述和分析。

關鍵詞 數字圖像處理技術 應用

中圖分類號：TP274.4文獻標識碼：A

隨著計算機技術的日新月異，數字圖像處理技術也異軍突起，并被廣泛運用到社會中的各個領域，所用之處都為之面目一新，呈現出蓬勃的新氣象。

（1）在農業領域的應用。利用數字圖像處理技術監測農作物的長勢。它不僅可以時時監測農作物的生長過程，診斷其病蟲草害，識別其微量元素含量，還可以觀察農田周圍的空氣、土壤、旱澇情況等，這有助于幫助人類及時發現農作物存在的問題，并給予迅捷、高效地處理，進而增加農業產量。譬如，廣為人們青睞的農用無人機就是通過CCD攝像機或紅外成像儀來獲取農田的圖像從而完成監測任務的，收獲和加工農作物。譬如，采摘機器人的視覺導航和果實辨認功能也是利用這一科學原理，通過對果實的顏色、位置的識別而對成熟的果實作出快速、有效地判斷，實現機器化規模采摘，大大提高了果實采集的速度。

（2）在工業領域的應用。對工業產品進行無損檢測。通過CCD攝像頭從不同角度定時捕捉產品圖像，提取它們的區域輪廓，并計算它們的幾何特征，以誤差值是否在允許的范圍內作為評定標準，如果超出該范圍，則會響起警告聲，此圖像將被標記，以備方便取出，這將大幅度提高產品的出廠合格率。檢查印刷電路板疵病，分析流體力學圖片，分析彈性力學照片，識別有毒的、放射性環境下的物體的形態分布等。例如，利用數字處理技術研發出的焊接機器人具備人的感官功能，即視覺、聽覺、觸覺，能夠在焊接過程中自主智能控制，實現初始焊位識別和自主導引，焊縫實時糾偏與跟蹤等等。

（3）在交通領域的應用。隨著社會經濟的發展，人們的生活方式也發生巨變，小汽車成為大家日常出行的必備交通工具。但馬路上越來越多的行駛車輛也導致了很多問題的出現，因為有些人還心存僥幸，枉顧國家交通法規，酒駕等現象時有發生，給交通部門的工作帶來不小的挑戰。如何制止這些不法行為呢？傳統的人工檢查車輛是否違規的交通監察方式顯然力不從心，效果欠佳。后來，人們將圖像處理技術引入交通部門，實現了升級管理。譬如： 在路口安裝傳感設備來監測過往車輛是否超速。先進行圖像預處理，提高圖像的質量，然后進行背景、車輛檢測和特征點提取，由此判斷是否有車輛通過，再依據特征點進行目標車輛追蹤，最后算出車速。這種根據攝像機的位置，建立圖像像素坐標與實際道路的對應關系，然后根據像素距離得到真實的間隔距離的技術為交通部門節省了大量的人力、物力和財力，大大杜絕了違法違規行為屢禁不止的現象。

（4）在公安領域的應用。數字處理技術可以提升刑偵人員的偵查能力，提高案件偵破率。譬如，利用高清數碼相機進行刑事現場取證工作。刑警可以通過旋轉、放大等方式收集現場證據，再對之進行預處理，以此獲得清晰的圖像，尤其在因為外界環境的影響而無法拍照取證的時候，這種技術更是能在1s內就完成3000枚指紋識別，且錯誤率極低，破解了以往取證難的瓶頸。又如，利用圖像處理技術，可以將圖像快速上傳到互聯網信息共享平臺，實現資源共享。過去傳統的刑事檔案管理方式費時、費力，效果也不理想，也不能實現資源共享，但利用數字處理技術不但可以大量、快速地搜集現場信息，還能將這些信息實時存儲到數據庫，為辦案人員提供便捷的查詢渠道，提高辦案效率。

（5）在生物醫學領域的應用。采用數字圖像處理技術，可以將病癥用數字圖像呈現出來，再用圖像分割技術、融合技術、重建技術給以處理，極大地提高了臨床診斷的準確率，治療效果顯著。它的引入為生物醫學行業翻開了嶄新的一頁。譬如，輔助外科手術治療。在手術時，醫生先用醫學設備采集患者傷患處的二維數字圖像，然后對其進行預處理，獲得品質清晰的圖像，再通過計算機對其進行解析，預先精確地模擬出手術過程，最后找到最佳手術方案，這樣將大大降低手術時突發狀況的發生概率。再如，運用于神經醫學的FMRI功能性磁共振成像技術。它空間分辨率極高，可達到1mm，能透過大腦皮層檢測腦組織，實現多角度掃描，立體成像，全方位呈現腦組織的活動狀況，為醫學診斷提供有力的技術支持。

（6）在通信工程領域的應用。通信行業主要采用了數字處理技術中的壓縮編碼技術。由于現代多媒體通信傳輸圖像的數據量巨大，所以圖像通信成為最為復雜和困難的技術壁壘。如彩色電視信號的速率能達到100Mbit/s以上，而要想將如此高速率的數據實時傳送出去，人們就必須壓縮信息的比特量，也就是說必須要采用編碼技術，這樣可以盡可能地減小傳輸的數據量，提高傳輸的速度。譬如，變換編碼方法可以將空域圖像信號映射變換到另一個頻域，并由此產生一批變換系數，并對這些系數進行分析、處理，而不是對空域圖像信號進行直接編碼，這樣有效地縮減了相關的、冗余的數據，最終獲得較大的壓縮比，實現信息的快速傳遞。

結束語

數字處理技術作為一種尖端技術，已經深入到社會生活的方方面面，為人們的日常帶來了翻天覆地的變化，未來，隨著計算機的升級換代，它的發展前景必然更加廣闊，它對社會也必然產生更廣泛、更深刻的影響。

作者簡介：劉宇（1983-）女，漢族，吉林遼源人，碩士研究生，助理研究員，研究方向：圖像處理。