本站原创摘 要：本文针对目前广泛应用数字图像识别处理技术国内外研究现状进行了分析,阐述了数字图像处理技术的应用前景.
关 键 词：数字图像图像处理数字技术应用
一、数字图像处理综述
数字图像处理（DigitalImageProcessing）又称为计算机图像处理,它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程.
数字图像处理最早出现于20世纪50年代,当时的电子计算机已经发展到一定水平,人们开始利用计算机来处理图形和图像信息,数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期,早期的图像处理的目的是改善图像的质量,它以人为对象,以改善人的视觉效果为目的.图像处理中,输入的是质量低的图像,输出的是改善质量后的图像,常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等.
首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室（JPL）,他们对航天探测器徘徊者7号在1964年发回的几千张月球照片使用了图像处理技术,如几何校正、灰度变换、去除噪声等方法进行处理,并考虑了太阳位置和月球环境的影响,由计算机成功地绘制出月球表面地图,获得了巨大的成功.随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的图像处理,以致获得了月球的地形图、彩及全景镶嵌图,获得了非凡的成果,为人类登月创举奠定了坚实的基础,也推动了数字图像处理这门学科的诞生.在以后的宇航空间技术,医学技术中数字图像处理技术都发挥了巨大的作用.
从70年代中期开始,随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展,数字图像处理向更高、更深层次发展,人们已开始研究如何用计算机系统解释图像,实现类似人类视觉系统理解外部世界,这被称为图像理解或计算机视觉.很多国家,特别是发达国家投入更多的人力、物力到这项研究,取得了不少重要的研究成果.其中代表性的成果是70年代末MIT的Marr提出的视觉计算理论,这个理论成为计算机视觉领域其后十多年的主导思想.图像理解虽然在理论方法研究上已取得不小的进展,但它本身是一个比较难的研究领域,存在不少困难,因人类本身对自己的视觉过程还了解甚少,因此计算机视觉是一个有待人们进一步探索的新领域.
二、国内外研究现状
目前,国内图像识别的算法研究多是关于数字、文字、人脸、以及医用病理方面的较多,对产品内表图像进行分析识别、分类的还很少.国内已研制出了具有先进水平的高精度内表检测系统和装置,如何对产品零部件的外形,尺寸进行较高精度测量的激光在线检测系统等,但迄今为止,尚无能对生产出的产品内表面进行自动检测和识别的系统.应用CCD、电子、计算机技术检测内表面的实时自动检测技术在国内正处于刚刚起步的阶段,对内表面图像进行分析识别、分类的软件系统还没有十分完善,现在的识别算法对图像中的疵病部分定位不是很准确,对疵病的范围、大小、方位不能做定量分析,只能作定性分析,精度低,采用的传统的最小距离等分类器在图像复杂且类别多时,很难表示和提取特征,进行图像识别十分困难.
国外关于图像识别中的图像分割,特征信号提取,边缘检测,纹理识别等的算法已经取得了一定的成果,提出了一些新方法,如利用直线分割来识别三维人脸,通过子图匹配法在相邻区域间识别不同目标,用双值微波仿射不变函数识别二维形形状等等,近年来,国外基于图像识别与分类技术的图像检索,人脸识别,字体识别发展十分迅速.
在国外,为提高自动目标识别能力而开发的算法现在正被引入许多侦测和成像系统之中,图像分割、特征信号探测和析取、静止目标的模式识别等方面已取得了很大进步,这一自动目标识别能力大大减轻了操作人员的工作负担.如美国正在加紧自动检测能力与自动目标识别的研究工作,并在硬件能力的基础上开发多种用于信号图像处理的算法和开展各种算法软件的研制,包括相关法（匹配滤波器技术）、自适应多维处理法、基于模型的方法等.
三、数字图像处理的应用
图像是人类获取和交换信息的主要来源,因此,图像处理的应用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面,随着人类活动范围的不断扩大,图像处理的应用领域也将随之不断扩大.
1.航天和航空技术方面的应用
数字图像处理技术在航天和航空技术方面的应用,除了JPL对月球、火星照片的处理之外,另一方面的应用是在飞机遥感和卫星遥感技术中.现在世界各国都在利用陆地卫星所获取的图像进行资源调查,灾害检测,资源勘察,农业规划,城市规划,我国也陆续开展了以上诸方面的一些实际应用,并获得了良好的效果.在气象预报和对太空其它星球研究方面,数字图像处理技术也发挥了相当大的作用.
2.生物医学工程方面的应用
数字图像处理在生物医学工程方面的应用十分广泛,而且很有成效.除了一般的CT技术之外,还有一类是对医用显微图像的处理分析,如红细胞、白细胞分类,染色体分析,癌细胞识别等,此外,在X光肺部图像增晰、超声波图像处理、心电图分析、立体定向放射治疗等医学诊断方面都广泛地应用图像处理技术.
3.通信工程方面的应用
当前通信的主要发展方向是声音、文字、图像和数据结合的多媒体通信.具体地讲是将、电视和计算机以三网合一的方式在数字通信网上传输.其中以图像通信最为复杂和困难,因图像的数据量十分巨大,如传送彩色电视信号的速率达100Mbit/s以上,要将这样高速率的数据实时传送出去,必须采用编码技术来压缩信息的比特量.在一定意义上讲,编码压缩是这些技术成败的关键.除了已应用较广泛的熵编码、DPCM编码、变换编码外,目前国内外正在大力开发研究新的编码方法,如分行编码、自适应网络编码、小波变换图像压缩编码等.
4.工业和工程方面的应用
在工业和工程领域中图像处理技术有着广泛的应用,如自动装配线中检测零件的质量、并对零件进行分类,印刷电路板疵病检查,弹性力学照片的应力分析,流体力学图片的阻力和升力分析,邮政信件的自动分拣,在一些有毒、放射性环境内识别工件及物体的形状和排列状态,先进的设计和制造技术中采用工业视觉等等.其中值得一提的是研制具备视觉、听觉和触觉功能的智能机器人,将会给工农业生产带来新的激励,目前已在工业生产中的喷漆、焊接、装配中得到有效的利用.
5.军事方面的应用
在军事方面图像处理和识别主要用于导弹的精确末制导,各种侦察照片的判读,具有图像传输、存储和显示的军事自动化指挥系统,飞机、坦克和军舰模拟训练系统等；业务图片的判读分析,指纹识别,人脸鉴别,不完整图片的复原,以及交通监控、事故分析等.目前已投入运行的高速公路不停车自动收费系统中的车辆和车牌的自动识别都是图像处理技术成功应用的例子.
6.文化艺术方面的应用
目前这类应用有电视画面的数字编辑,动画的制作,电子图像游戏,纺织工艺品设计,服装设计与制作,发型设计,文物资料照片的复制和修复,运动员动作分析和评分等等,现在已逐渐形成一门新的艺术——计算机美术.