关于图像处理技术现状及发展的分析

安丛姝

摘 要：随着科学技术的发展和人类社会的不断进步，图像处理在各个行业得到了广泛的应用，图像处理技术的使用也变得尤为重要。本文主要对图像处理技术国内外的研究现状、数字图像信息的特征及数字图像处理的主要内容进行了分析。重点论述了图像处理技术理论，展望了未来图像处理理论与技术的研究热点综合分析了图像处理技术特点。

关键词：图像处理技术 数字图像处理 图像特征

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）09（a）-0072-02

1 图像信息技术简介

随着近代科学技术的发展，人们通过图像信息来进行科学研究、生产加工、交通及社会治安管理、军工产业发展、临床医疗研究、考古研究及天文研究等，为人类社会的发展奠定了坚实的基础。例如，通过治安监控及交通监控，对危害社会安定的因素进行消除；在工厂中通过图像信息，管理工厂的正常运作；在医院里，通过各种成像技术形成图像信息，对患者进行正确的治疗。从以上方面可以看出图像信息在近代社会中是不可或缺的一部分。

2 数字图像处理技术

2.1 数字图像处理技术简介

随着信息化技术的发展，为增强图像信息处理的实用性，有一种处理方式叫做数字图像处理（Digital Image Processing），它是通过电脑或者其他硬件数字化处理的图像信息，其包括了图像数字化，图像的分割、复原、增强、变换、分析和描述等。例如，在考古过程中，在文物进行扫描、拍照及建模，可以帮助学者进行文物的考察；通过对卫星图像处理，对气象、气候、地质等进行深入研究。

在数字图像处理技术飞速发展的时代，随着不断增强的计算机处理技术，如何利用获得的图像信息也变得越来越重要，根据不同领域的需求，数字图像处理技术多方面发展，以适应时代发展。根据统计可以得出，数字图像处理技术已经渗透到生物医学工程、通信工程、工业、航空航天技术、文化艺术、军事等各个领域，在人类社会的发展中发挥着重要的作用。

图像是人类获得外界信息的主要来源之一，对于现代社会中涉及到人们生活、工作的图像处理技术，说明了图像处理技术已经渗透到了人类社会的各个方面。同时，随着人类活动范围的不断扩展，应用图像处理技术的领域也越来越多，已经对国计民生产生了不可低估的作用。

自1920年代起，数字图像处理技术被发明并使用，首次使用是通过海底光缆，将采用数字压缩技术压缩的一幅数字照片从英国伦敦传送到美国纽约。随着电子技术的进步，自1960年代起，数字图像处理技术飞速发展，随着数学、信息科学及计算机科学等相关学科的发展，以及数字图像处理技术数十年的理论完善和方法研究，已经成为一门新兴学科。为了得到人们需要的信息，将图像进行滤波、均衡、变换、压缩、去噪等处理，即为数字信号处理技术。经过学科技术的进步与发展，数字图像处理技术也包括了图像信号的数字处理，它是一种将图像作为图像信号并进行数字处理的技术。数字图像处理技术在现在最常见的是以计算机为中心，使用计算机对图像进行处理，其中包括各种输入、输出、存储及显示计算机内的数字图像处理系统。

2.2 国内外的研究现状

通过回顾图像处理技术的发展历程，可以分为初始期、发展期、普及期和应用期。自1960年代起，图像处理多采用中、大型机器对图像进行像素型光栅扫描显示，此阶段被称为初始期，在这一时期，图像处理设备昂贵、图像储存成本高，因此应用面窄。进入1970年代的发展期，此时已经大量采用中、小型机对图像进行处理，处理方式也改用光栅扫描，随着卫星遥感图像和CT技术的出现，很好地推动了图像处理技术的发展。随着1980年代普及期的到来，此时图像处理任务已经可以交给微机进行处理，同时超大型集成电路的出现使设备造价进一步降低，处理速度也大大提高，极大地促进了图像处理技术的普及和应用。图像处理技术的应用期是自1990年代开始的，此时图像处理的信息量巨大，要求不断提高的处理速度。同时根据应用领域的不同，图像处理技术发展出不同的分支结构，如医学图像处理、人工智能、遥感图像处理等领域。近几年以来，图像处理技术引入了新的理论和算法，如分形几何（Fractal）、人工神经网络（Artificial Neural Networks）等，今后这些新的理论将会成为图像处理技术的研究热点。

2.3 数字图像信息的特征

（1）信息量大。相比语音文件，数字图像文件处理需要占用较宽的频带，频带越宽，实现的技术难度就越大，成本也就随之升高

（2）数字图像中各个像素之间相关性很大。数字图像中各个像素都不是独立的，如一幅电视画面中，很多相邻的两个像素或相邻两行间的像素，很大可能具有相同和相近灰度，因此图像压缩的潜力很大。

（3）数字图像处理系统应用范围广。经过多年技术的发展，数字图像处理系统现在已经实现应用在计算机、考古、医学、军事等领域。

2.4 数字图像处理技术的主要内容

数字图像处理技术主要研究的内容有如下5个方面。

（1）图像变换。通过一系列变换处理技术，如离散余弦变换、沃尔什变换、傅里叶变换等，用变换域处理替换空间域处理方式，这样对于阵列很大的图像处理能够极大地提高计算效率，减少计算量。

（2）图像编码压缩。为方便图像处理、传播及减少占用的容量，在不失真的前提下利用编码对图像进行压缩，减少描述图像的比特数。同时，在图像处理技术中，编码压缩技术也是发展比较早且手段较为成熟的技术。

（3）图像的增强与复原。为了提高图像的质量需要用到图像增强技术，例如，将图像中所感兴趣的部分突出，同时提高图像的清晰度并去除噪声。为使图像中物体轮廓更加清晰，可将图像的高频分量强化；为使图像中的噪声影响减少，可将图像的低频分量强化。图像的复原是在根据降质过程建立“降质模型”的基础上，用滤波处理的方法，将原来的图像重建或恢复，此过程需要深入了解图像降质的根本原因。

（4）图像的分割。有时，想进一步对图像进行识别、分析和理解，需要将图像中有意义的部分特征提取出来，这就用到了图像分割技术。该技术的研究是目前最热的图像处理技术研究之一，并作为数字图像处理的关键技术被大家所熟知。

（5）图像的分类（识别）。在图像分类法中，句法（结构）模式识别和统计模式分类作为经典早已广泛应用。近年来，科学技术发展日新月异，随着人工神经网络模式和模糊模式识别等技术的出现，新发展起来的分类法在图像识别的领域中也越来越受到大家的重视。

3 图像处理技术展望

科技发展不断向前，计算机处理能力不断增强。与此同时，图像处理技术的发展也变得日新月异。在当今各学科间频繁的技术交流中，彼此互相渗透、交叉，具有信息获取及信息利用等方面优势的图像处理技术将占有愈发重要的位置。

随着越来越多的应用领域广泛重视起图像处理技术，作为一门引人瞩目、前景远大的新型学科，该技术取得了重大的开拓性成就。同时图像处理技术的发展仍需不断前行，在突破处理速度的极限时提高处理精度，也是当今一大难关。

参考文献

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