1.1.2 數(shù)字圖像處理的應(yīng)用

數(shù)字圖像處理是指將圖像轉(zhuǎn)化為離散數(shù)字信號，并利用計算機對其進行處理。數(shù)字圖像最早應(yīng)用于報紙行業(yè)，即將英國和美國之間原本需要7天才能傳輸完成的報紙圖像在3個小時內(nèi)傳輸完成。數(shù)字圖像處理作為一門獨立的學(xué)科成形于20世紀60年代早期，其最早的目的是為了改善圖像的視覺感知質(zhì)量，以人為對象，通過對圖像的處理，使得圖像中的目標更加清晰可辨。數(shù)字圖像處理的最早的成功應(yīng)用案例出現(xiàn)在美國噴氣推進實驗室，該實驗室對由航天器采集的數(shù)千張月球圖片進行了處理，借助計算機的計算能力成功完成了月面地圖的繪制，為后續(xù)的數(shù)次成功登月奠定了一定的基礎(chǔ)。電子計算機斷層掃描（Computed Tomography，CT）是數(shù)字圖像處理應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的一個早期典型成功案例。英國EMI公司的工程師于1972年發(fā)明了專門用于顱腔診斷的X射線診斷裝置（即CT裝置），CT裝置通過X射線產(chǎn)生人類身體部件的投影，并通過計算機對投影截面進行重建，為醫(yī)生進行進一步的疾病診斷提供依據(jù)。CT診斷技術(shù)發(fā)明人于1972年獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，CT診斷技術(shù)也在隨后的數(shù)年內(nèi)推廣到了全世界，為人類生命質(zhì)量的提升做出了巨大的貢獻。隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的進一步發(fā)展，以及人工智能、計算機科學(xué)相關(guān)技術(shù)的進一步成熟，數(shù)字圖像處理技術(shù)可以向更高層次、更廣領(lǐng)域做更深入的發(fā)展，計算機視覺相關(guān)理論也開始逐步從理論走向大規(guī)模應(yīng)用。20世紀70年代末，馬爾（Marr）教授首先提出較為完整的計算機視覺理論，其成為計算機視覺領(lǐng)域的指導(dǎo)理念，以馬爾命名的“馬爾獎”迄今為止還是計算機視覺領(lǐng)域的最高獎項。計算機視覺關(guān)注如何借助計算機系統(tǒng)對圖像做出相應(yīng)解釋，可以讓計算機對外部世界產(chǎn)生類似于人的理解能力。近年來隨著深度學(xué)習(xí)理論的不斷發(fā)展以及計算機硬件尤其是GPU計算能力的不斷提升，計算機視覺的理解能力和水平邁上了一個新的臺階，在許多領(lǐng)域達到甚至超過了人類。

數(shù)字圖像處理在國民經(jīng)濟領(lǐng)域存在諸多現(xiàn)實應(yīng)用，比較具有代表性的是遙感圖像分析技術(shù)的廣泛應(yīng)用。農(nóng)業(yè)部門通過對遙感圖像進行分析，可以了解作物的播種、生長、病害情況，有助于做到大范圍地估產(chǎn)及病蟲害防治。水利部門通過對采集到的遙感圖像進行評估分析，可以做到對水害災(zāi)情變化的實時檢測，配合氣象部門的衛(wèi)星云圖分析，可以對水旱災(zāi)害情況進行較為及時與準確的預(yù)測。國土測繪機構(gòu)使用航測或衛(wèi)星可獲得地貌信息及地面設(shè)施布置等資料，通過對其進行進一步分析即可獲知國土使用情況。

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為數(shù)字圖像提供了廣泛的應(yīng)用場景，數(shù)字圖像處理的相關(guān)技術(shù)在社會中也發(fā)揮著更大的作用，如基于數(shù)字圖像識別的身份認證系統(tǒng)，可通過快速比對被檢測身份圖像與原始身份圖像完成被檢測人員的身份認證，該系統(tǒng)在門禁、出入境以及金融支付等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。再如種類繁多的美圖軟件及丑圖軟件已經(jīng)作為必備模塊集成到了社交媒體中，通過物體識別、高斯模糊等簡單圖像處理方法實現(xiàn)了圖像快速美化或丑化，為人們的生活增添了不少樂趣。為了適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中大量圖像傳輸需要，減小圖像傳輸帶寬要求，各類圖像壓縮算法也得到了大規(guī)模應(yīng)用，如JPG、PNG等格式的壓縮圖像編碼算法已經(jīng)被視為圖像編碼的即成標準。光學(xué)字符識別是數(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)用的又一重要領(lǐng)域，其首先利用圖像分割得到單個字符圖像，其次通過特征提取得到單個字符特征，最后經(jīng)過圖像識別算法提取出圖像中的文本內(nèi)容，進而形成文本文檔。