數字圖像處理技術是將圖像信號轉變成為數字信號并借助計算機以便達到某種目的的一種處理方式[1].這項起源于上個世紀 50 年代的技術借助了計算機的發展,同時數學的發展更是推動了數字圖像處理技術理論與實踐兩個方面的完善。
目前這類技術已經廣泛應用于航天工程、生物醫藥工程、工農業、科學研究等方面。作為一項發展前景良好的新型學科,深入研究數字圖像處理技術的發展歷程對數字圖像處理技術的未來發展趨勢也有一定積極意義。
1 數字圖像處理技術的發展
1.1 數字圖像處理技術的發展歷程
(1)上個世紀 20 年代,數字圖像處理最早應用于報紙行業。由于報紙行業信息傳輸的需要,一根海底電纜從英國倫敦連輸到美國紐約,實現了第一幅數組照片的傳送。在當時那個年代如果不采用數字圖像處理,一張圖像傳達的時間需要 7 天,而借助數字圖像處理技術僅耗費 3 小時。隨著計算機技術的發展,計算機技術與數字圖像處理兩者之間結合得越來越緊密,從而促進了數字圖像處理技術的發展。
(2)上個世紀 60 年代,一臺關于能夠實現圖像處理任務的計算機誕生,作為第一臺圖像處理的計算機標志著數字圖像處理技術開始進入快速發展階段。利用計算機實現了更加高級的圖像處理。在上個世紀 60 年代末至 70 年代初,最開始數字圖像處理技術僅作用于空間開發等,之后慢慢進入醫學圖像、天文學等領域。其中最值得一提的就是計算機斷層(CT)的出現,它是整個醫學診斷領域最重要的應用[2].CT 根據人頭部界面的投影將數據傳輸至計算機獲得截面重建。
(3)上個世紀 70 年代。借助計算機、人工智能等方面的快速發展,數字圖像處理技術實現了更高層次的發展。相關工作人員已經著手研究如何使用計算機進行圖像解釋。
(4)上個世紀 80 年代。研究人員將數字圖像處理應用于地理信息系統。從這個階段開始數字圖像處理技術的應用領域不斷擴大,在工業檢測、遙感等方面也得到了廣泛應用,在遙感方面實現了對衛星傳送回來的圖像的處理。
(5)上個世紀 90 年代。90 年代初數字圖像處理技術就得到了一個快速發展,其中特別是小波理論和變換方法的誕生,更好地實現了數字圖像的分解與重構。
1.2 數字圖像處理技術的發展現狀
進入到 21 世紀,借助計算機技術的飛速發展與各類理論的不斷完善,數字圖像處理技術的應用范圍被拓寬,甚至已經在某些領域取得突破。從目前數字圖像處理技術的特點進行分析,可以發現圖像信息量巨大,在圖像處理綜合性方面顯示出十分明顯的優勢,其中就借助了圖像信息理論與通信理論的緊密聯系。再加上數字圖像處理技術具有處理精度高、靈活性強、再現性好、適用面廣、信息壓縮的潛力大等特點,因此已經成功地應用在各個領域。
然而由于存在部分因素制約了數字圖像處理技術的發展。
首先對計算機的要求較高,包括計算機計算速度、存儲容量方面。其次,由于數字圖像處理占用較寬的頻帶,在成像、傳輸等方面還有一定的技術難度。由于圖像屬于三維景物的二維圖像,一幅圖像本身不具備三維景物的所有信息,因此在轉換過程存在一定難度。最后,人為也是影響數字圖像處理技術的一個因素。
2 數字圖像處理技術的發展趨勢
數字圖像處理技術的快速發展很大一部分歸功于上個世紀 60 年代第三代數字計算機的誕生。由于圖像屬于人們獲取與交換信息的直接方式,圖像的處理必定關系到人們的生產生活。正是在這種環境之下,加上科學技術的不斷發展,數字圖像處理技術的應用領域得到明顯擴大。從目前數字圖像處理技術的發展現狀而言,其未來的發展趨勢主要表現在以下幾點:第一,各類相關的新理論新研究的出現將進一步推動數字圖像處理技術的發展,例如遺傳算法、神經網絡等,特別是Fractal這種新算法,能夠應用在圖形處理、圖像處理、生物、數字、神經等多個領域,Fractal 與數字圖像處理技術的結合必定是未來的重要發展方向。第二,機器人視覺,目前的機器人技術已經得到了一個良好發展,各種人工智能機器人的出現代表著相關技術與相關學術研究得到進一步應用,數字圖像處理技術實現了機器人視覺向更高層次發展。第三,目前借助多媒體技術提高硬件芯片的性能已經十分普遍,在未來,實現數字圖像處理與芯片技術的結合也將成為主要的應用方向。
第四,數字圖像處理技術借助各類學術研究與理論的完善勢必會逐漸變得更加完善。第五,目前針對軟件方面的研究已經得到越來越多的重視,這種環境之下軟件技術與數字圖像處理技術的結合必定能夠開發出能夠高級的軟硬件圖像處理方法。第六,整個大環境下相關理論、實踐的不斷完善,使數字圖像處理技術的發展必定是朝著高速、高分辨率、智能化方向發展。
參考文獻:
[1] 柴業宏。數字圖像處理技術對影響投籃命中相關因素的分析[J].合肥工業大學學報(自然科學版),2012,31(12):134.
[2] 張維峰,尹冠生,劉萌,賀正權。數字圖像處理技術在橋梁裂紋測量中的應用[J].長安大學學報(自然科學版),2011,17(6):156-157.