數(shù)字圖像處理有哪些主要的應用

應用領域
圖像是人類獲取和交換信息的主要來源，因此，圖像處理的應用領域必然涉及到人類生活和工作的方方面面。隨著人類活動范圍的不斷擴大，圖像處理的應用領域也將隨之不斷擴大。
1)航天和航空技術方面
航天和航空技術方面的應用數(shù)字圖像處理技術在航天和航空技術方面的應用，除了JPL對月球、火星照片的處理之外，另一方面的應用是在飛機遙感和衛(wèi)星遙感技術中。許多國家每天派出很多偵察飛機對地球上有興趣的地區(qū)進行大量的空中攝影。對由此得來的照片進行處理分析，以前需要雇用幾千人，而現(xiàn)在改用配備有高級計算機的圖像處理系統(tǒng)來判讀分析，既節(jié)省人力，又加快了速度，還可以從照片中提取人工所不能發(fā)現(xiàn)的大量有用情報。從60年代末以來，美國及一些國際組織發(fā)射了資源遙感衛(wèi)星(如LANDSAT系列)和天空實驗室(如SKYLAB)，由于成像條件受飛行器位置、姿態(tài)、環(huán)境條件等影響，圖像質(zhì)量總不是很高。因此，以如此昂貴的代價進行簡單直觀的判讀來獲取圖像是不合算的，而必須采用數(shù)字圖像處理技術。如LANDSAT系列陸地衛(wèi)星，采用多波段掃描器(MSS)，在900km高空對地球每一個地區(qū)以18天為一周期進行掃描成像，其圖像分辨率大致相當于地面上十幾米或100米左右(如1983年發(fā)射的LANDSAT-4，分辨率為30m)。這些圖像在空中先處理(數(shù)字化，編碼)成數(shù)字信號存入磁帶中，在衛(wèi)星經(jīng)過地面站上空時，再高速傳送下來，然后由處理中心分析判讀。這些圖像無論是在成像、存儲、傳輸過程中，還是在判讀分析中，都必須采用很多數(shù)字圖像處理方法?，F(xiàn)在世界各國都在利用陸地衛(wèi)星所獲取的圖像進行資源調(diào)查(如森林調(diào)查、海洋泥沙和漁業(yè)調(diào)查、水資源調(diào)查等)，災害檢測(如病蟲害檢測、水火檢測、環(huán)境污染檢測等)，資源勘察(如石油勘查、礦產(chǎn)量探測、大型工程地理位置勘探分析等)，農(nóng)業(yè)規(guī)劃(如土壤營養(yǎng)、水份和農(nóng)作物生長、產(chǎn)量的估算等)，城市規(guī)劃(如地質(zhì)結構、水源及環(huán)境分析等)。我國也陸續(xù)開展了以上諸方面的一些實際應用，并獲得了良好的效果。在氣象預報和對太空其它星球研究方面，數(shù)字圖像處理技術也發(fā)揮了相當大的作用。
2)生物醫(yī)學工程方面
數(shù)字圖像處理在生物醫(yī)學工程方面的應用十分廣泛，而且很有成效。除了上面介紹的CT技術之外，還有一類是對醫(yī)用顯微圖像的處理分析，如紅細胞、白細胞分類，染色體分析，癌細胞識別等。此外，在X光肺部圖像增晰、超聲波圖像處理、心電圖分析、立體定向放射治療等醫(yī)學診斷方面都廣泛地應用圖像處理技術。
3)通信工程方面
當前通信的主要發(fā)展方向是聲音、文字、圖像和數(shù)據(jù)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(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，必須采用編碼技術來壓縮信息的比特量。在一定意義上講，編碼壓縮是這些技術成敗的關鍵。除了已應用較廣泛的熵編碼、DPCM編碼、變換編碼外，目前國內(nèi)外正在大力開發(fā)研究新的編碼方法，如分行編碼、自適應網(wǎng)絡編碼、小波變換圖像壓縮編碼等。
4)工業(yè)和工程方面
在工業(yè)和工程領域中圖像處理技術有著廣泛的應用，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，郵政信件的自動分揀，在一些有毒、放射性環(huán)境內(nèi)識別工件及物體的形狀和排列狀態(tài)，先進的設計和制造技術中采用工業(yè)視覺等等。其中值得一提的是研制具備視覺、聽覺和觸覺功能的智能機器人，將會給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來新的激勵，目前已在工業(yè)生產(chǎn)中的噴漆、焊接、裝配中得到有效的利用。
5)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末制導，各種偵察照片的判讀，具有圖像傳輸、存儲和顯示的軍事自動化指揮系統(tǒng)，飛機、坦克和軍艦模擬訓練系統(tǒng)等;公安業(yè)務圖片的判讀分析，指紋識別，人臉鑒別，不完整圖片的復原，以及交通監(jiān)控、事故分析等。目前已投入運行的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都是圖像處理技術成功應用的例子。
6)文化藝術方面
目前這類應用有電視畫面的數(shù)字編輯，動畫的制作，電子圖像游戲，紡織工藝品設計，服裝設計與制作，發(fā)型設計，文物資料照片的復制和修復，運動員動作分析和評分等等，現(xiàn)在已逐漸形成一門新的藝術--計算機美術。
7)機器人視覺
機器視覺作為智能機器人的重要感覺器官，主要進行三維景物理解和識別，是目前處于研究之中的開放課題。機器視覺主要用于軍事偵察、危險環(huán)境的自主機器人，郵政、醫(yī)院和家庭服務的智能機器人，裝配線工件識別、定位，太空機器人的自動操作等。
8)視頻和多媒體系統(tǒng)
目前，電視制作系統(tǒng)廣泛使用的圖像處理、變換、合成，多媒體系統(tǒng)中靜止圖像和動態(tài)圖像的采集、壓縮、處理、存貯和傳輸?shù)取?br /> 9)科學可視化
圖像處理和圖形學緊密結合，形成了科學研究各個領域新型的研究工具。
10)電子商務
在當前呼聲甚高的電子商務中，圖像處理技術也大有可為，如身份認證、產(chǎn)品防偽、水印技術等。 總之，圖像處理技術應用領域相當廣泛，已在國家安全、經(jīng)濟發(fā)展、日常生活中充當越來越重要的角色，對國計民生的作用不可低估。
研究方向
自20世紀60年代第三代數(shù)字計算機問世以后，數(shù)字圖像處理技術出現(xiàn)了空前的發(fā)展，在該領域中需要進一步研究的問題主要有如下五個方向: 1)在進一步提高精度的同時著重解決處理速度問題; 2)加強軟件研究，開發(fā)新的處理方法，特別要注意移植和借鑒其他學科的技術和研究成果，創(chuàng)造新的處理方法; 3)加強邊緣學科的研究工作， 促進圖像處理技術的發(fā)展; 4)加強理論研究，逐步形成處理科學自身的理論體系; 5)時刻注意圖像處理領域的標準化問題。