劉宇 劉偉 馬繼光

摘 要 近些年來，隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，數(shù)字圖像處理技術(shù)也隨之快速發(fā)展，并被廣泛運(yùn)用到社會(huì)中的各個(gè)領(lǐng)域，凸顯著越來越重要的作用。本文主要對(duì)數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了闡述和分析。

關(guān)鍵詞 數(shù)字圖像處理技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP274.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日新月異，數(shù)字圖像處理技術(shù)也異軍突起，并被廣泛運(yùn)用到社會(huì)中的各個(gè)領(lǐng)域，所用之處都為之面目一新，呈現(xiàn)出蓬勃的新氣象。

（1）在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。利用數(shù)字圖像處理技術(shù)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)。它不僅可以時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物的生長(zhǎng)過程，診斷其病蟲草害，識(shí)別其微量元素含量，還可以觀察農(nóng)田周圍的空氣、土壤、旱澇情況等，這有助于幫助人類及時(shí)發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物存在的問題，并給予迅捷、高效地處理，進(jìn)而增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。譬如，廣為人們青睞的農(nóng)用無人機(jī)就是通過CCD攝像機(jī)或紅外成像儀來獲取農(nóng)田的圖像從而完成監(jiān)測(cè)任務(wù)的，收獲和加工農(nóng)作物。譬如，采摘機(jī)器人的視覺導(dǎo)航和果實(shí)辨認(rèn)功能也是利用這一科學(xué)原理，通過對(duì)果實(shí)的顏色、位置的識(shí)別而對(duì)成熟的果實(shí)作出快速、有效地判斷，實(shí)現(xiàn)機(jī)器化規(guī)模采摘，大大提高了果實(shí)采集的速度。

（2）在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。對(duì)工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行無損檢測(cè)。通過CCD攝像頭從不同角度定時(shí)捕捉產(chǎn)品圖像，提取它們的區(qū)域輪廓，并計(jì)算它們的幾何特征，以誤差值是否在允許的范圍內(nèi)作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，如果超出該范圍，則會(huì)響起警告聲，此圖像將被標(biāo)記，以備方便取出，這將大幅度提高產(chǎn)品的出廠合格率。檢查印刷電路板疵病，分析流體力學(xué)圖片，分析彈性力學(xué)照片，識(shí)別有毒的、放射性環(huán)境下的物體的形態(tài)分布等。例如，利用數(shù)字處理技術(shù)研發(fā)出的焊接機(jī)器人具備人的感官功能，即視覺、聽覺、觸覺，能夠在焊接過程中自主智能控制，實(shí)現(xiàn)初始焊位識(shí)別和自主導(dǎo)引，焊縫實(shí)時(shí)糾偏與跟蹤等等。

（3）在交通領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活方式也發(fā)生巨變，小汽車成為大家日常出行的必備交通工具。但馬路上越來越多的行駛車輛也導(dǎo)致了很多問題的出現(xiàn)，因?yàn)橛行┤诉€心存僥幸，枉顧國(guó)家交通法規(guī)，酒駕等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，給交通部門的工作帶來不小的挑戰(zhàn)。如何制止這些不法行為呢？傳統(tǒng)的人工檢查車輛是否違規(guī)的交通監(jiān)察方式顯然力不從心，效果欠佳。后來，人們將圖像處理技術(shù)引入交通部門，實(shí)現(xiàn)了升級(jí)管理。譬如： 在路口安裝傳感設(shè)備來監(jiān)測(cè)過往車輛是否超速。先進(jìn)行圖像預(yù)處理，提高圖像的質(zhì)量，然后進(jìn)行背景、車輛檢測(cè)和特征點(diǎn)提取，由此判斷是否有車輛通過，再依據(jù)特征點(diǎn)進(jìn)行目標(biāo)車輛追蹤，最后算出車速。這種根據(jù)攝像機(jī)的位置，建立圖像像素坐標(biāo)與實(shí)際道路的對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后根據(jù)像素距離得到真實(shí)的間隔距離的技術(shù)為交通部門節(jié)省了大量的人力、物力和財(cái)力，大大杜絕了違法違規(guī)行為屢禁不止的現(xiàn)象。

（4）在公安領(lǐng)域的應(yīng)用。數(shù)字處理技術(shù)可以提升刑偵人員的偵查能力，提高案件偵破率。譬如，利用高清數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行刑事現(xiàn)場(chǎng)取證工作。刑警可以通過旋轉(zhuǎn)、放大等方式收集現(xiàn)場(chǎng)證據(jù)，再對(duì)之進(jìn)行預(yù)處理，以此獲得清晰的圖像，尤其在因?yàn)橥饨绛h(huán)境的影響而無法拍照取證的時(shí)候，這種技術(shù)更是能在1s內(nèi)就完成3000枚指紋識(shí)別，且錯(cuò)誤率極低，破解了以往取證難的瓶頸。又如，利用圖像處理技術(shù)，可以將圖像快速上傳到互聯(lián)網(wǎng)信息共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享。過去傳統(tǒng)的刑事檔案管理方式費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，效果也不理想，也不能實(shí)現(xiàn)資源共享，但利用數(shù)字處理技術(shù)不但可以大量、快速地搜集現(xiàn)場(chǎng)信息，還能將這些信息實(shí)時(shí)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫，為辦案人員提供便捷的查詢渠道，提高辦案效率。

（5）在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。采用數(shù)字圖像處理技術(shù)，可以將病癥用數(shù)字圖像呈現(xiàn)出來，再用圖像分割技術(shù)、融合技術(shù)、重建技術(shù)給以處理，極大地提高了臨床診斷的準(zhǔn)確率，治療效果顯著。它的引入為生物醫(yī)學(xué)行業(yè)翻開了嶄新的一頁。譬如，輔助外科手術(shù)治療。在手術(shù)時(shí)，醫(yī)生先用醫(yī)學(xué)設(shè)備采集患者傷患處的二維數(shù)字圖像，然后對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，獲得品質(zhì)清晰的圖像，再通過計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行解析，預(yù)先精確地模擬出手術(shù)過程，最后找到最佳手術(shù)方案，這樣將大大降低手術(shù)時(shí)突發(fā)狀況的發(fā)生概率。再如，運(yùn)用于神經(jīng)醫(yī)學(xué)的FMRI功能性磁共振成像技術(shù)。它空間分辨率極高，可達(dá)到1mm，能透過大腦皮層檢測(cè)腦組織，實(shí)現(xiàn)多角度掃描，立體成像，全方位呈現(xiàn)腦組織的活動(dòng)狀況，為醫(yī)學(xué)診斷提供有力的技術(shù)支持。

（6）在通信工程領(lǐng)域的應(yīng)用。通信行業(yè)主要采用了數(shù)字處理技術(shù)中的壓縮編碼技術(shù)。由于現(xiàn)代多媒體通信傳輸圖像的數(shù)據(jù)量巨大，所以圖像通信成為最為復(fù)雜和困難的技術(shù)壁壘。如彩色電視信號(hào)的速率能達(dá)到100Mbit/s以上，而要想將如此高速率的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送出去，人們就必須壓縮信息的比特量，也就是說必須要采用編碼技術(shù)，這樣可以盡可能地減小傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，提高傳輸?shù)乃俣?。譬如，變換編碼方法可以將空域圖像信號(hào)映射變換到另一個(gè)頻域，并由此產(chǎn)生一批變換系數(shù)，并對(duì)這些系數(shù)進(jìn)行分析、處理，而不是對(duì)空域圖像信號(hào)進(jìn)行直接編碼，這樣有效地縮減了相關(guān)的、冗余的數(shù)據(jù)，最終獲得較大的壓縮比，實(shí)現(xiàn)信息的快速傳遞。

結(jié)束語

數(shù)字處理技術(shù)作為一種尖端技術(shù)，已經(jīng)深入到社會(huì)生活的方方面面，為人們的日常帶來了翻天覆地的變化，未來，隨著計(jì)算機(jī)的升級(jí)換代，它的發(fā)展前景必然更加廣闊，它對(duì)社會(huì)也必然產(chǎn)生更廣泛、更深刻的影響。

作者簡(jiǎn)介：劉宇（1983-）女，漢族，吉林遼源人，碩士研究生，助理研究員，研究方向：圖像處理。