数字图像处理技术的应用

刘宇 刘伟 马继光

摘 要 近些年来，随着信息技术和计算机技术的突飞猛进，数字图像处理技术也随之快速发展，并被广泛运用到社会中的各个领域，凸显着越来越重要的作用。本文主要对数字图像处理技术的应用进行了阐述和分析。

关键词 数字图像处理技术 应用

中图分类号：TP274.4文献标识码：A

随着计算机技术的日新月异，数字图像处理技术也异军突起，并被广泛运用到社会中的各个领域，所用之处都为之面目一新，呈现出蓬勃的新气象。

（1）在农业领域的应用。利用数字图像处理技术监测农作物的长势。它不仅可以时时监测农作物的生长过程，诊断其病虫草害，识别其微量元素含量，还可以观察农田周围的空气、土壤、旱涝情况等，这有助于帮助人类及时发现农作物存在的问题，并给予迅捷、高效地处理，进而增加农业产量。譬如，广为人们青睐的农用无人机就是通过CCD摄像机或红外成像仪来获取农田的图像从而完成监测任务的，收获和加工农作物。譬如，采摘机器人的视觉导航和果实辨认功能也是利用这一科学原理，通过对果实的颜色、位置的识别而对成熟的果实作出快速、有效地判断，实现机器化规模采摘，大大提高了果实采集的速度。

（2）在工业领域的应用。对工业产品进行无损检测。通过CCD摄像头从不同角度定时捕捉产品图像，提取它们的区域轮廓，并计算它们的几何特征，以误差值是否在允许的范围内作为评定标准，如果超出该范围，则会响起警告声，此图像将被标记，以备方便取出，这将大幅度提高产品的出厂合格率。检查印刷电路板疵病，分析流体力学图片，分析弹性力学照片，识别有毒的、放射性环境下的物体的形态分布等。例如，利用数字处理技术研发出的焊接机器人具备人的感官功能，即视觉、听觉、触觉，能够在焊接过程中自主智能控制，实现初始焊位识别和自主导引，焊缝实时纠偏与跟踪等等。

（3）在交通领域的应用。随着社会经济的发展，人们的生活方式也发生巨变，小汽车成为大家日常出行的必备交通工具。但马路上越来越多的行驶车辆也导致了很多问题的出现，因为有些人还心存侥幸，枉顾国家交通法规，酒驾等现象时有发生，给交通部门的工作带来不小的挑战。如何制止这些不法行为呢？传统的人工检查车辆是否违规的交通监察方式显然力不从心，效果欠佳。后来，人们将图像处理技术引入交通部门，实现了升级管理。譬如： 在路口安装传感设备来监测过往车辆是否超速。先进行图像预处理，提高图像的质量，然后进行背景、车辆检测和特征点提取，由此判断是否有车辆通过，再依据特征点进行目标车辆追踪，最后算出车速。这种根据摄像机的位置，建立图像像素坐标与实际道路的对应关系，然后根据像素距离得到真实的间隔距离的技术为交通部门节省了大量的人力、物力和财力，大大杜绝了违法违规行为屡禁不止的现象。

（4）在公安领域的应用。数字处理技术可以提升刑侦人员的侦查能力，提高案件侦破率。譬如，利用高清数码相机进行刑事现场取证工作。刑警可以通过旋转、放大等方式收集现场证据，再对之进行预处理，以此获得清晰的图像，尤其在因为外界环境的影响而无法拍照取证的时候，这种技术更是能在1s内就完成3000枚指纹识别，且错误率极低，破解了以往取证难的瓶頸。又如，利用图像处理技术，可以将图像快速上传到互联网信息共享平台，实现资源共享。过去传统的刑事档案管理方式费时、费力，效果也不理想，也不能实现资源共享，但利用数字处理技术不但可以大量、快速地搜集现场信息，还能将这些信息实时存储到数据库，为办案人员提供便捷的查询渠道，提高办案效率。

（5）在生物医学领域的应用。采用数字图像处理技术，可以将病症用数字图像呈现出来，再用图像分割技术、融合技术、重建技术给以处理，极大地提高了临床诊断的准确率，治疗效果显著。它的引入为生物医学行业翻开了崭新的一页。譬如，辅助外科手术治疗。在手术时，医生先用医学设备采集患者伤患处的二维数字图像，然后对其进行预处理，获得品质清晰的图像，再通过计算机对其进行解析，预先精确地模拟出手术过程，最后找到最佳手术方案，这样将大大降低手术时突发状况的发生概率。再如，运用于神经医学的FMRI功能性磁共振成像技术。它空间分辨率极高，可达到1mm，能透过大脑皮层检测脑组织，实现多角度扫描，立体成像，全方位呈现脑组织的活动状况，为医学诊断提供有力的技术支持。

（6）在通信工程领域的应用。通信行业主要采用了数字处理技术中的压缩编码技术。由于现代多媒体通信传输图像的数据量巨大，所以图像通信成为最为复杂和困难的技术壁垒。如彩色电视信号的速率能达到100Mbit/s以上，而要想将如此高速率的数据实时传送出去，人们就必须压缩信息的比特量，也就是说必须要采用编码技术，这样可以尽可能地减小传输的数据量，提高传输的速度。譬如，变换编码方法可以将空域图像信号映射变换到另一个频域，并由此产生一批变换系数，并对这些系数进行分析、处理，而不是对空域图像信号进行直接编码，这样有效地缩减了相关的、冗余的数据，最终获得较大的压缩比，实现信息的快速传递。

结束语

数字处理技术作为一种尖端技术，已经深入到社会生活的方方面面，为人们的日常带来了翻天覆地的变化，未来，随着计算机的升级换代，它的发展前景必然更加广阔，它对社会也必然产生更广泛、更深刻的影响。

作者简介：刘宇（1983-）女，汉族，吉林辽源人，硕士研究生，助理研究员，研究方向：图像处理。