图像科学综述 外文翻译 外文文献 英文文献

附录

图像科学综述

近几年来，图像处理与识别技术得到了迅速的发展，现在人们己充分认识到图像处理和识别技术是认识世界、改造世界的重要手段。目前它己应用于许多领域，成为2l世纪信息时代的一门重要的高新科学技术。

1.图像处理与识别技术概述

图像就是用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的，可以直接或间接作用于人眼而产生视知觉的实体。科学研究和统计表明，人类从外界获得的信息约有75%来自于视觉系统，也就是说，人类的大部分信息都是从图像中获得的。

图像处理是人类视觉延伸的重要手段，可以便人们看到任意波长上所测得的图像。例如，借助伽马相机、x光机，人们可以看到红外和超声图像：借助CT可看到物体内部的断层图像；借助相应工具可看到立体图像和剖视图像。1964年，美国在太空探索中拍回了大量月球照片，但是由于种种环境因素的影响，这些照片是非常不清晰的，为此，美国喷射推进实验室(JPL)使用计算机对图像进行处理，使照片中的重要信息得以清晰再现。这是这门技术发展的重要里程碑。此后，图像处理技术在空间研究方面得到广泛的应用。

总体来说，图像处理技术的发展大致经历了初创期、发展期、普及期和实用化期4个阶段。初创期开始于20世纪60年代，当时的图像采用像素型光栅进行扫描显示，大多采用巾、大型机对其进行处理。在这一时期，由于图像存储成本高，处理设备造价高，因而其应用面很窄。20世纪70年代进入了发展期，开始大量采用中、小型机进行处理，图像处理也逐渐改用光栅扫描显示方式，特别是出现了CT和卫星遥感图像，对图像处理技术的发展起到了很好的促进作用。到了20世纪80年代，图像处理技术进入普及期，此时购微机已经能够担当起图形图像处理的任务。VLSL的出现更使得处理速度大大提高，其造价也进一步降低，极大地促进了图形图像系统的普及和应用。20世纪90年代是图像技术的实用化时期，图像处理的信息量巨大，对处理速度的要求极高。

21世纪的图像技术要向高质量化方面发展，主要体现在以下几点：①高分辨率、高速度，图像处理技术发展的最终目标是要实现图像的实时处理，这在移动

目标的生成、识别和跟踪上有着重要意义：②立体化，立体化所包括的信息最为完整和丰富，数字全息技术将有利于达到这个目的；②智能化，其目的是实现图像的智能生成、处理、识别和理解。

2.图像处理与识别技术的应用领域

目前，图像处理与识别技术的主要应用领域有生物医学、文件处理、工业检测、机器人视觉、货物检测、邮政编码、金融、公安、银行、机械、交通、电子商务和多媒体网络通信等领域。

3.图像处理与识别

数字图像处理和识别学科所涉及的知识非常广泛，具体的方法种类繁多，应用也极为普遍，但从学科研究内容上可以分为以下几个方面：图像数字化、图像变换、图像增强、图像分割、图像分析。

4.图像识别技术

图像识别是近20年来发展起来的一门新型技术科学，它以研究某些对象或过程（统称图像）的分类与描述为主要内容。

图像识别所研究的领域十分广泛，它可以是医学图像中的癌细胞识别；机械加工中零部件的识别、分类；可以是认遥感图片中辨别农作物、森林、湖泊和军事设施，以及判断农作物的长势，预测收获量等；可以是自导引小车中的路径识别；邮政系统中自动分拣信函；交通管制、识别违章行驶的汽车牌照；银行的支票识别、身份证识别等。上述都是图像识别研究的课题。总体来说所研究的问题，主要是分类问题。

5.图像处理

在研究图像时，首先要对获得的图像信息进行预处理（前处理）以滤去干扰、噪声，作几何、彩色校正等。这样可提高信噪比；有时由于信息微弱，无法辨识，还得进行增强处理。增强的作用，在于提供一个满足一定要求的图像，或对图像进行变换，以便人或计算机分析。并且为了从图像中找到需要识别的东西，还得对图像进行分割，也就是进行定位和分离，以分出不同的物体。为了给观察者以清晰的图像，还要对图像进行政善，即进行复原处理，它是把已经退化了图像加以重建或恢复的过程，以便改进图像的保真度。在实际处理中，由于图像信息量非常大，在存储及传送时，还要对图像信息进行压缩。

上述工作必须用计算机进行，因而要进行编码等工作。编码的作用，是用最少数量的编码位(亦称比特)，表示单色和彩色图像，以便更有效地传输和存储。

以上所述都属图像处理的范畴。因此，图像处理包括图像编码、图像增强、图像压缩、图像复原、图像分割等。对图像处理环节来说，输入是图像，输出也是图像。由图像处理的内容可见，图像处理的目的主要在于解决两个问题：一是判断图像中有无需要的信息：另一是确定这些信息是什么。

6.图像理解

所谓图像理解是一个总称。上述图像处理及图像识别的最终目的，就在于对图像作描述和解释，以便最终理解它是什么图像。所以它是在图像处理及图像识别的基础上，再根据分类作结构句法分析，去描述图像和解释图像。因而图像理解包括图像处理、图像识别和结构分析。对理解部分米说，输入是图像，输出则是图像的描述与解释。

7.图像识别与图像处理及图像理解的关系

上面说过，图像理解是一个总称。图像识别是一个系统。其中每一部分和其前面的一部分都有一定的关系，也可以说有一种反馈作用，例如分割可以在预处理中进行。并且，该系统不是孤立的，为了发挥其功能，它时时刻刻需要来自外界的必要信息，以便使每个部分能有效地工作。这些外界信息是指处理问题及解决问题的看法、设想、方法等。例如，根据实际图像，在处理部分需要采用什么样的预处理，在识别部分需要怎样分割，抽取什么样的特征及怎样抽取特征，怎样进行分类，要分多少类，以及最后提供结构分析所需的结构信息等。

在该系统中，图像预处理、图像分割为图像处理；图像特征提取和图像分类属图像识别；而结构句法分析涉及的内容则是从图像分割到图像结构分析这一过程；整个系统所得到的结果是图像的描述及解释。当某个新的对象（图像）送进系统时，就可以进行解释，说明它是什么。

8.Matlab技术简介

Mat lab是Math works公司与1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化数学软件。被誉为“巨人肩上的工具”。由于使用Mat lab编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，所以不像学习其它高级语言，如Basic和C等那样难于掌握，用Mat lab编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题，所