计算机图像识别技术的发展现状与展望

刘颖

摘 要： 文章简述了计算机图像识别技术的发展现状与展望，系统分析了计算机图像处理技术的主要优点、不足及制约其发展的因素，阐述了计算机图像处理技术研究的主要内容和将来的研究重点，概述了计算机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： 计算机图像 图像处理 现状 展望

1.引言

图像处理，是利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对象的技术。随着计算机技术与信息技术的发展，图像识别技术获得了越来越广泛的应用。例如医疗诊断中各种医学图片的分析与识别、天气预报中的卫星云图识别、遥感图片识别、指纹识别、脸谱识别等，图像识别技术越来越多地渗透到我们的日常生活中。

2.计算机图像处理技术发展及应用

（1）计算机图像生成；（2）图像传输与图像通信；（3）高清晰度电视；（4）机器人视觉及图像测量；（5）辦公室自动化；（6）图像跟踪及光学制导；（7）医用图像处理与材料分析中的图像分析系统。

3.计算机图像处理技术的主要特点

3.1计算机图像处理技术的优点

（1）再现性好；（2）处理精度高；（3）适用面宽；（4）灵活性高；（5）信息压缩的潜力大。

3.2制约计算机图像处理技术发展的因素

目前，计算机图像处理的信息大多是二维信息，处理信息量大，对计算机的计算速度、存储容量等要求较高。计算机图像处理占用的频带较宽，在成像、传输、存储、处理、显示等各个环节的实现上，技术难度较大，成本高。

由于图像是三维景物的二维投影，一幅图像本身不具备复现三维景物的全部几何信息的能力，三维景物背后部分信息在二维图像画面上是反映不出来的，因此，要分析和理解三维景物必须作合适的假定或附加新的测量。在理解三维景物时需要知识导引，这是人工智能中正在致力解决的知识工程问题。

计算机图像处理后的图像一般是给人观察和评价的，因此受人的因素影响较大。

4.计算机图像处理技术研究内容

4.1主要内容

计算机图像处理技术的研究内容主要有以下几个方面：

（1）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部化特性，它在图像处理中有着广泛而有效的应用。（2）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，它在图像处理技术中是发展最早且比较成熟的技术。（3）图像增强和复原：图像增强和复原的目的是提高图像质量，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“降质模型”，再采用某种滤波方法，恢复或重建原来的图像。（4）图像分割：图像分割是将图像中有意义的特征部分提取出来，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深入之中，是目前图像处理中研究的热点之一。（5）图像描述：图像描述是图像识别和理解的必要前提。作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。随着研究的深入发展，已开始进行三维物体描述的研究，提出体积描述、表面描述、广义圆柱体描述等方法。（6）图像分类（识别）：图像分类属于模式识别的范畴，主要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。近年来新发展起来的模糊模式识别和人工神经网络模式分类在图像识别中越来越受到重视。

4.2未来研究重点

（1）图像压缩：图像压缩分无损及有损压缩两类。无损压缩由于其压缩比有一定的极限，所以目前已经不是研究的热点，大家的研究主要集中在有损压缩上。所谓的有损压缩就是压缩后图像的某些信息会丢失。（2）三维重建：随着计算机技术的不断发展，在产品设计方面，已从平面向三维空间发展。在地图方面，延续千年的平面地图已有被三维电子地图取代的趋势。另外，三维重建在考古研究方面也有不可替代的作用，将把考古学推上一个新台阶。（3）虚拟现实：计算机的运算速度发展到今天，已为虚拟现实提供了可能。网上虚拟现实、可视电话及会议系统[4]等方面的发展与应用为数字图像处理技术的发展提供了新的机遇。

5.应用前景展望

图像是人类获取和交换信息的主要来源，因此，图像处理的应用领域必然涉及人类生活和工作的方方面面。随着科学技术的不断发展，数字图像处理技术的应用领域将随之不断扩大。数字图像处理技术未来应用领域主要有以下七个方面：（1）航天航空技术方面；（2）生物医学工程方面；（3）通信工程方面；（4）工业工程方面；（5）军事公安方面；（6）文化艺术方面的应用；（7）其他方面的应用。

6.结语

计算机图像处理技术在航空航天、工业生产、医疗诊断、资源环境、气象及交通监测、文化教育等领域有着广泛的应用，创造了巨额社会价值，但还远远不能满足社会需求，自身在不断完善和发展，有很多新的方面要探索。它必将向更深入、更完美的方向发展：处理算法更优化，处理速度更快，实现图像的智能生成、处理、识别和理解。

参考文献：

[1]李红俊，韩冀皖.数字图像处理技术及其应用.计算机测量与控制，2002.10（9）：620～622.

[2]W.K.Pratt DIGITAL IMAGE PROCESSING.John wiley&Sons，inc.，1978.

[3]杨枝灵，王开.VisualC++数字图像获取、处理及实践应用.人民邮电出版社，2003.

[4]聂颖，刘榴娣.数字信号处理器在可视电话中的应用.光电工程，1997 24（3）：67～70.