数字图像处理技术现状与展望
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·６·
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｒａ Ｎｏ． ９ ２００５
数字图像处理技术现状与展望 ＊
刘中合，王瑞雪，王锋德，马长青，刘贤喜 （山东农业大学机械与电子工程学院，山东 泰安 ２７１０１８）
摘 要：简述了数字图像处理技术的发展及应用现状，系统分析了数字图像处理技术的主要优 点 、不 足 及 制 约 其 发 展 的 因 素 ，阐 述 了 数 字 图 像 处 理 技 术 研 究 的 主 要 内 容 和 将 来 的 研 究 重 点 ，概 述 了 数 字 图 像 处 理 技 术 未 来 的 应 用 领 域 ，并 提 出 了 该技术未来的研究方向。 关键词：数字图像；图像处理；现状与展望；计算机技术
力很大。
& 图像分类（ 识别） 图像分类属于模式识别的范畴，主要
３．２ 制约数字图像处理技术发展的因素 目 前 ，数 字 图 像 处 理 的 信 息 大 多 是 二 维 信 息 ，处 理 信 息 量
内容是图像经过某些预处理后，进行图像分割和特 征 提 取 ，从 而 进 行 分 类 。图 像 分 类 常 采 用 经 典 的 模 式 识 别 方 法 。近 年 来 新
$ 灵活性高 由于图像的光学处理从原理上讲只能进行 线 性 运 算 ，极 大 地 限 制 了 光 学 图 像 处 理 能 实 现 的 目 标 ；而 数 字
取 出 来 ，这 是 进 一 步 进 行 图 像 识 别 、分 析 和 理 解 的 基 础 。目 前 已 研 究 出 不 少 边 缘 提 取 、区 域 分 割 的 方 法 ，但 还 没 有 一 种 普 遍 适
图 像 处 理 不 仅 能 完 成 线 性 运 算 ，且 能 实 现 非 线 性 处 理 ，即 凡 是 用于各种图像的有效方法。因此，对图像分割的研 究 还 在 不 断
可 以 用 数 学 公 式 或 逻 辑 关 系 来 表 达 的 一 切 运 算 均 可 用 数 字 图 深入之中，是目前图像处理中研究的热点之一。
图像甚至天文望远镜图像。这些来自不同信息源的图像只要被 求对图像降质的原因有一定的了解，一般应根据降 质 过 程 建 立
变换为数字编码形式后，均是用二维数组表示的灰度 图 像 组 合 “ 降质模型”，再采用某种滤波方法，恢复或重建原来的图像。
而 成 ，因 而 均 可 用 计 算 机 来 处 理 。
$ 图像分割 图像分割是将图像中有意义的特征部分提
理科学的发展有越来越大的影响。近年来，数字图像 处 理 技 术 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
日 趋 成 熟 ，它 广 泛 应 用 于 空 间 探 测 、遥 感 、生 物 医 学 、人 工 智 能 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
以及工业检测等许多领域，并促使这些学科产生了新的发展。 末 ＭＩＴ 的 Ｍａｒｒ 提出的视觉计算理论，这个理论成为计算机视
数字图像处理技术取得的另一个巨大成就是在医学上。
数 字 图 像 处 理 是 指 将 图 像 信 号 转 换 成 数 字 信 号 并 利 用 计 算 机 １９７２ 年 英 国 ＥＭＩ 公 司 工 程 师 Ｈｏｕｓｆｉｅｌｄ 发 明 了 用 于 头 颅 诊 断
进行处理的过程。其优点是处理精度高，处理内容丰富，可进行 的 Ｘ 射 线 计 算 机 断 层 摄 影 装 置 ， 也 就 是 我 们 通 常 所 说 的 ＣＴ
很大。如一幅 ２５６!２５６ 低分辨率黑白图像，要求约 ６４ｋ 的数据 量 ；对 高 分 辨 率 彩 色 ５１２!５１２ 图 像 ，则 要 求 ７６８ｋ 数 据 量 ；如 果 要处理 ３０ 帧 ／ 秒的电 视 图 像 序 列 ， 则 每 秒 要 求 ５００ｋ"２．５Ｍ 数 据 量 。 因 此 对 计 算 机 的 计 算 速 度 、存 储 容 量 等 要 求 较 高 。
能力。现代扫描仪可以把每个像素的灰度等级量 化 为 １６ 位 甚 容量。压缩可以在不失真的前提下获得，也可以在 允 许 的 失 真 至更高，这意味着图像的数字化精度可以满足任一应 用 需 求 。 条件下进行。编码是压缩技术中最重要的方法，它 在 图 像 处 理
从 原 理 上 讲 不 论 图 像 的 精 度 有 多 高 ，处 理 总 是 能 实 现 的 ，只 要 技术中是发展最早且比较成熟的技术。
在处理时改变程序中的数组参数就可以了。
# 图像增强和复原 图像增强和复原的目的是为了提高
# 适用面宽 图像可以来自多种信息源。从图像反映的客 观实体尺度看，可以小到电子显微镜图像，大到航空照片 、遥 感
图 像 的 质 量 ，如 去 除 噪 声 ，提 高 图 像 的 清 晰 度 等 。图 像 增 强 不 考 虑图像降质的原因，突出图像中所感兴趣的部分。 图 像 复 原 要
灰度。就电视画面而言，同一行中相邻两个像素或相 邻 两 行 间 两类方法；对于特殊的纹理图像可采用二维纹理特 征 描 述 。 随
的像素，其相关系数可达 ０．９ 以上，而相邻两帧之间的相关性比 帧内相关性一般说还要大些。因此，图像处理中信息 压 缩 的 潜
着 研 究 的 深 入 发 展 ，已 开 始 进 行 三 维 物 体 描 述 的 研 究 ，提 出 了 体 积 描 述 、表 面 描 述 、广 义 圆 柱 体 描 述 等 方 法 。
２ 数字图像处理技术发展及应用
数 字 图 像 处 理 技 术 是 ２０ 世 纪 ６０ 年 代 随 着 计 算 机 技 术 和 ＶＬＳ（Ｉ Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）的 发 展 而 产 生 、发 展 和 不 断成熟起来的一个新兴技术领域，它在理论上和实际 应 用 中 都 取得了巨大的成就。
·７·
医学工程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺 ４ 数字图像处理技术研究内容
术 等 。 该 技 术 成 为 一 门 引 人 注 目 、前 景 远 大 的 新 型 学 科 。
４．１ 主要内容
３ 数字图像处理技术的主要特点
３．１ 数字图像处理技术的优点 ! 再现性好 数字图像处理与模拟图像处理的根本不同
导 致 图 像 质 量 的 退 化 。 只 要 图 像 在 数 字 化 时 准 确 地 表 现 了 原 获得更有效的处理。小波变换在时域和频域中都具有良好的局
稿 ，则 数 字 图 像 处 理 过 程 始 终 能 保 持 图 像 的 真 实 再 现 。
部 化 特 性 ，它 在 图 像 处 理 中 有 着 广 泛 而 有 效 的 应 用 。
觉领域其后十多年的主导思想。 ２０ 世纪 ８０ 年代末期，人们开始将其应用于地理信息系统，
研究海图的自动读入、自动生成方法。数字图像处 理 技 术 的 应 用领域不断拓展。
数 字 图 像 处 理 技 术 的 大 发 展 是 从 ２０ 世 纪 ９０ 年 代 初 开 始 的。自 １９８６ 年以来，小波理论与变换方法迅速发 展 ，它 克 服 了 傅里叶分析不能用于局部分析等方面的不足之处，被 认 为 是 调 和分析半个世纪以来工作之结晶。Ｍａｌｌａｔ 在 １９８８ 年有效地将小 波 分 析 应 用 于 图 像 分 解 和 重 构 。小 波 分 析 被 认 为 是 信 号 与 图 像 分 析 在 数 学 方 法 上 的 重 大 突 破 。随 后 数 字 图 像 处 理 技 术 迅 猛 发 展 ，到 目 前 为 止 ，图 像 处 理 在 图 像 通 讯 、办 公 自 动 化 系 统 、地 理 信 息 系 统 、医 疗 设 备 、卫 星 照 片 传 输 及 分 析 和 工 业 自 动 化 领 域 的应用越来越多。
像 增 强 （Ｉｍａｇｅ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）、图 像 复 原 （Ｉｍａｇｅ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ）、图 诺贝尔奖，以表彰它对人类做出的划时代贡献。
像 重 建 （Ｉｍａｇｅ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）、图 像 编 码 （Ｉｍａｇｅ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ）、图
从 ２０ 世 纪 ７０ 年 代 中 期 开 始 ， 随 着 计 算 机 技 术 和 人 工 智
视 觉 是 人 类 最 重 要 的 感 知 手 段 ，图 像 又 是 视 觉 的 基 础 ［３］。早 期 图 像 处 理 的 目 的 是 改 善 图 像 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 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 进 行 图 像 处 理 ，如 几 何 校 正 、灰 度 变 换 、去 除 噪 声 等 ，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，获得了 月 球 的 地 形 图 、彩 色 图 及 全 景 镶 嵌 图 ，为 人 类 登 月 创 举 奠 定 了 坚 实 的 基
像处理实现。
wenku.baidu.com
% 图像描述 图像描述是图像识别和理解的必要前提。作
% 信息压缩的潜力大 数 字 图 像 中 各 个 像 素 是 不 独 立 的 ， 为最简单的二值图像可采用其几何特性描述物体的 特 性 ；一 般 其相关性大。在图像画面上，经常有很多像素有相同 或 接 近 的 图像的描述方法采用二维形状描述，它有边界描述 和 区 域 描 述
１ 前言
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
图像处理技术基本可以分成两大类：模拟图像处理（Ａｎａｌｏｇ 间技术探测研究中，数字图像处理技术都发挥了巨大的作用。
Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）和 数 字 图 像 处 理 （Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）。
像识别（Ｉｍａｇｅ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）、图像理解（Ｉｍａｇｅ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ）。数 能、思维科学研究的迅速发展，数字图像处理技术向更 高 、更 深
字图像处理技术的发展涉及信息科学、计算机科学、数学 、物 理 层次发展。人们已开始研究如何用计算机系统解释 图 像 ，类 似
学 以 及 生 物 学 等 学 科［２］，因 此 数 理 及 相 关 的 边 缘 学 科 对 图 像 处 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
在 于 ，它 不 会 因 图 像 的 存 储 、传 输 或 复 制 等 一 系 列 变 换 操 作 而
数字图像处理技术的研究内容主要有以下几个方面： ! 图像变换 由于 图 像 阵 列 很 大 ，直 接 在 空 间 域 中 进 行 处 理，涉及计算量很大。因此，往往采用各种图像变换的 方 法 ，将 空 间 域 的 处 理 转 换 为 变 换 域 处 理 ，不 仅 可 减 少 计 算 量 ，而 且 可
复 杂 的 非 线 性 处 理 ，有 灵 活 的 变 通 能 力 ，一 般 来 说 只 要 改 变 软 （ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈ）。ＣＴ 的基本方法是根据人的头部截面
件就可以改变处理内容［１］。困难主要在处理速度上，特别是进行 的投影，经计算机处理来重建截面图像，称为图像重建。１９７５ 年
" 处理精度高 按 目 前 的 技 术 ，几 乎 可 将 一 幅 模 拟 图 像 数 字化为任意大小的二维数组，这主要取决于图像数字 化 设 备 的
" 图像编码压缩 图像编码压缩技术可减少描述图像的 数 据 量 ，以 便 节 省 图 像 传 输 、处 理 时 间 和 减 少 所 占 用 的 存 储 器
复杂的处理。数字图像处理技术主要包括如下内容：几 何 处 理 ＥＭＩ 公司又成功研制出全身用的 ＣＴ 装置，获得了人体各个部
（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、算 术 处 理 （Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、图 位鲜明清晰的断层图像。１９７９ 年，这项无损伤诊断技术被授予
进入 ２１ 世纪，随着计算机技术的迅猛发 展 和 相 关 理 论 的 不断完善，数字图像处理技术在许多应用领域受到 广 泛 重 视 并 取得了重大的开拓性成就。属于这些领域的有航空 航 天 、生 物
＊ 基金项目：山东省信息产业发展专项资金项目（ ２００４Ｒ０１８４２）
计算机时代 ２００５ 年 第 ９ 期
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｒａ Ｎｏ． ９ ２００５
数字图像处理技术现状与展望 ＊
刘中合，王瑞雪，王锋德，马长青，刘贤喜 （山东农业大学机械与电子工程学院，山东 泰安 ２７１０１８）
摘 要：简述了数字图像处理技术的发展及应用现状，系统分析了数字图像处理技术的主要优 点 、不 足 及 制 约 其 发 展 的 因 素 ，阐 述 了 数 字 图 像 处 理 技 术 研 究 的 主 要 内 容 和 将 来 的 研 究 重 点 ，概 述 了 数 字 图 像 处 理 技 术 未 来 的 应 用 领 域 ，并 提 出 了 该技术未来的研究方向。 关键词：数字图像；图像处理；现状与展望；计算机技术
力很大。
& 图像分类（ 识别） 图像分类属于模式识别的范畴，主要
３．２ 制约数字图像处理技术发展的因素 目 前 ，数 字 图 像 处 理 的 信 息 大 多 是 二 维 信 息 ，处 理 信 息 量
内容是图像经过某些预处理后，进行图像分割和特 征 提 取 ，从 而 进 行 分 类 。图 像 分 类 常 采 用 经 典 的 模 式 识 别 方 法 。近 年 来 新
$ 灵活性高 由于图像的光学处理从原理上讲只能进行 线 性 运 算 ，极 大 地 限 制 了 光 学 图 像 处 理 能 实 现 的 目 标 ；而 数 字
取 出 来 ，这 是 进 一 步 进 行 图 像 识 别 、分 析 和 理 解 的 基 础 。目 前 已 研 究 出 不 少 边 缘 提 取 、区 域 分 割 的 方 法 ，但 还 没 有 一 种 普 遍 适
图 像 处 理 不 仅 能 完 成 线 性 运 算 ，且 能 实 现 非 线 性 处 理 ，即 凡 是 用于各种图像的有效方法。因此，对图像分割的研 究 还 在 不 断
可 以 用 数 学 公 式 或 逻 辑 关 系 来 表 达 的 一 切 运 算 均 可 用 数 字 图 深入之中，是目前图像处理中研究的热点之一。
图像甚至天文望远镜图像。这些来自不同信息源的图像只要被 求对图像降质的原因有一定的了解，一般应根据降 质 过 程 建 立
变换为数字编码形式后，均是用二维数组表示的灰度 图 像 组 合 “ 降质模型”，再采用某种滤波方法，恢复或重建原来的图像。
而 成 ，因 而 均 可 用 计 算 机 来 处 理 。
$ 图像分割 图像分割是将图像中有意义的特征部分提
理科学的发展有越来越大的影响。近年来，数字图像 处 理 技 术 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
日 趋 成 熟 ，它 广 泛 应 用 于 空 间 探 测 、遥 感 、生 物 医 学 、人 工 智 能 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
以及工业检测等许多领域，并促使这些学科产生了新的发展。 末 ＭＩＴ 的 Ｍａｒｒ 提出的视觉计算理论，这个理论成为计算机视
数字图像处理技术取得的另一个巨大成就是在医学上。
数 字 图 像 处 理 是 指 将 图 像 信 号 转 换 成 数 字 信 号 并 利 用 计 算 机 １９７２ 年 英 国 ＥＭＩ 公 司 工 程 师 Ｈｏｕｓｆｉｅｌｄ 发 明 了 用 于 头 颅 诊 断
进行处理的过程。其优点是处理精度高，处理内容丰富，可进行 的 Ｘ 射 线 计 算 机 断 层 摄 影 装 置 ， 也 就 是 我 们 通 常 所 说 的 ＣＴ
很大。如一幅 ２５６!２５６ 低分辨率黑白图像，要求约 ６４ｋ 的数据 量 ；对 高 分 辨 率 彩 色 ５１２!５１２ 图 像 ，则 要 求 ７６８ｋ 数 据 量 ；如 果 要处理 ３０ 帧 ／ 秒的电 视 图 像 序 列 ， 则 每 秒 要 求 ５００ｋ"２．５Ｍ 数 据 量 。 因 此 对 计 算 机 的 计 算 速 度 、存 储 容 量 等 要 求 较 高 。
能力。现代扫描仪可以把每个像素的灰度等级量 化 为 １６ 位 甚 容量。压缩可以在不失真的前提下获得，也可以在 允 许 的 失 真 至更高，这意味着图像的数字化精度可以满足任一应 用 需 求 。 条件下进行。编码是压缩技术中最重要的方法，它 在 图 像 处 理
从 原 理 上 讲 不 论 图 像 的 精 度 有 多 高 ，处 理 总 是 能 实 现 的 ，只 要 技术中是发展最早且比较成熟的技术。
在处理时改变程序中的数组参数就可以了。
# 图像增强和复原 图像增强和复原的目的是为了提高
# 适用面宽 图像可以来自多种信息源。从图像反映的客 观实体尺度看，可以小到电子显微镜图像，大到航空照片 、遥 感
图 像 的 质 量 ，如 去 除 噪 声 ，提 高 图 像 的 清 晰 度 等 。图 像 增 强 不 考 虑图像降质的原因，突出图像中所感兴趣的部分。 图 像 复 原 要
灰度。就电视画面而言，同一行中相邻两个像素或相 邻 两 行 间 两类方法；对于特殊的纹理图像可采用二维纹理特 征 描 述 。 随
的像素，其相关系数可达 ０．９ 以上，而相邻两帧之间的相关性比 帧内相关性一般说还要大些。因此，图像处理中信息 压 缩 的 潜
着 研 究 的 深 入 发 展 ，已 开 始 进 行 三 维 物 体 描 述 的 研 究 ，提 出 了 体 积 描 述 、表 面 描 述 、广 义 圆 柱 体 描 述 等 方 法 。
２ 数字图像处理技术发展及应用
数 字 图 像 处 理 技 术 是 ２０ 世 纪 ６０ 年 代 随 着 计 算 机 技 术 和 ＶＬＳ（Ｉ Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）的 发 展 而 产 生 、发 展 和 不 断成熟起来的一个新兴技术领域，它在理论上和实际 应 用 中 都 取得了巨大的成就。
·７·
医学工程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺 ４ 数字图像处理技术研究内容
术 等 。 该 技 术 成 为 一 门 引 人 注 目 、前 景 远 大 的 新 型 学 科 。
４．１ 主要内容
３ 数字图像处理技术的主要特点
３．１ 数字图像处理技术的优点 ! 再现性好 数字图像处理与模拟图像处理的根本不同
导 致 图 像 质 量 的 退 化 。 只 要 图 像 在 数 字 化 时 准 确 地 表 现 了 原 获得更有效的处理。小波变换在时域和频域中都具有良好的局
稿 ，则 数 字 图 像 处 理 过 程 始 终 能 保 持 图 像 的 真 实 再 现 。
部 化 特 性 ，它 在 图 像 处 理 中 有 着 广 泛 而 有 效 的 应 用 。
觉领域其后十多年的主导思想。 ２０ 世纪 ８０ 年代末期，人们开始将其应用于地理信息系统，
研究海图的自动读入、自动生成方法。数字图像处 理 技 术 的 应 用领域不断拓展。
数 字 图 像 处 理 技 术 的 大 发 展 是 从 ２０ 世 纪 ９０ 年 代 初 开 始 的。自 １９８６ 年以来，小波理论与变换方法迅速发 展 ，它 克 服 了 傅里叶分析不能用于局部分析等方面的不足之处，被 认 为 是 调 和分析半个世纪以来工作之结晶。Ｍａｌｌａｔ 在 １９８８ 年有效地将小 波 分 析 应 用 于 图 像 分 解 和 重 构 。小 波 分 析 被 认 为 是 信 号 与 图 像 分 析 在 数 学 方 法 上 的 重 大 突 破 。随 后 数 字 图 像 处 理 技 术 迅 猛 发 展 ，到 目 前 为 止 ，图 像 处 理 在 图 像 通 讯 、办 公 自 动 化 系 统 、地 理 信 息 系 统 、医 疗 设 备 、卫 星 照 片 传 输 及 分 析 和 工 业 自 动 化 领 域 的应用越来越多。
像 增 强 （Ｉｍａｇｅ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）、图 像 复 原 （Ｉｍａｇｅ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ）、图 诺贝尔奖，以表彰它对人类做出的划时代贡献。
像 重 建 （Ｉｍａｇｅ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）、图 像 编 码 （Ｉｍａｇｅ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ）、图
从 ２０ 世 纪 ７０ 年 代 中 期 开 始 ， 随 着 计 算 机 技 术 和 人 工 智
视 觉 是 人 类 最 重 要 的 感 知 手 段 ，图 像 又 是 视 觉 的 基 础 ［３］。早 期 图 像 处 理 的 目 的 是 改 善 图 像 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 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 进 行 图 像 处 理 ，如 几 何 校 正 、灰 度 变 换 、去 除 噪 声 等 ，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，获得了 月 球 的 地 形 图 、彩 色 图 及 全 景 镶 嵌 图 ，为 人 类 登 月 创 举 奠 定 了 坚 实 的 基
像处理实现。
wenku.baidu.com
% 图像描述 图像描述是图像识别和理解的必要前提。作
% 信息压缩的潜力大 数 字 图 像 中 各 个 像 素 是 不 独 立 的 ， 为最简单的二值图像可采用其几何特性描述物体的 特 性 ；一 般 其相关性大。在图像画面上，经常有很多像素有相同 或 接 近 的 图像的描述方法采用二维形状描述，它有边界描述 和 区 域 描 述
１ 前言
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
图像处理技术基本可以分成两大类：模拟图像处理（Ａｎａｌｏｇ 间技术探测研究中，数字图像处理技术都发挥了巨大的作用。
Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）和 数 字 图 像 处 理 （Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）。
像识别（Ｉｍａｇｅ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）、图像理解（Ｉｍａｇｅ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ）。数 能、思维科学研究的迅速发展，数字图像处理技术向更 高 、更 深
字图像处理技术的发展涉及信息科学、计算机科学、数学 、物 理 层次发展。人们已开始研究如何用计算机系统解释 图 像 ，类 似
学 以 及 生 物 学 等 学 科［２］，因 此 数 理 及 相 关 的 边 缘 学 科 对 图 像 处 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
在 于 ，它 不 会 因 图 像 的 存 储 、传 输 或 复 制 等 一 系 列 变 换 操 作 而
数字图像处理技术的研究内容主要有以下几个方面： ! 图像变换 由于 图 像 阵 列 很 大 ，直 接 在 空 间 域 中 进 行 处 理，涉及计算量很大。因此，往往采用各种图像变换的 方 法 ，将 空 间 域 的 处 理 转 换 为 变 换 域 处 理 ，不 仅 可 减 少 计 算 量 ，而 且 可
复 杂 的 非 线 性 处 理 ，有 灵 活 的 变 通 能 力 ，一 般 来 说 只 要 改 变 软 （ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈ）。ＣＴ 的基本方法是根据人的头部截面
件就可以改变处理内容［１］。困难主要在处理速度上，特别是进行 的投影，经计算机处理来重建截面图像，称为图像重建。１９７５ 年
" 处理精度高 按 目 前 的 技 术 ，几 乎 可 将 一 幅 模 拟 图 像 数 字化为任意大小的二维数组，这主要取决于图像数字 化 设 备 的
" 图像编码压缩 图像编码压缩技术可减少描述图像的 数 据 量 ，以 便 节 省 图 像 传 输 、处 理 时 间 和 减 少 所 占 用 的 存 储 器
复杂的处理。数字图像处理技术主要包括如下内容：几 何 处 理 ＥＭＩ 公司又成功研制出全身用的 ＣＴ 装置，获得了人体各个部
（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、算 术 处 理 （Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、图 位鲜明清晰的断层图像。１９７９ 年，这项无损伤诊断技术被授予
进入 ２１ 世纪，随着计算机技术的迅猛发 展 和 相 关 理 论 的 不断完善，数字图像处理技术在许多应用领域受到 广 泛 重 视 并 取得了重大的开拓性成就。属于这些领域的有航空 航 天 、生 物
＊ 基金项目：山东省信息产业发展专项资金项目（ ２００４Ｒ０１８４２）
计算机时代 ２００５ 年 第 ９ 期