數(shù)字圖像發(fā)展歷史

以史為鏡，可以知興替。下面我們就來聊一聊數(shù)字圖像發(fā)展的歷史。

• 數(shù)字圖像處理的最早應(yīng)用之一是在報(bào)紙業(yè)。早在20世紀(jì)20年代初期，Bartlane電纜圖片傳輸系統(tǒng)（紐約和倫敦之間海底電纜，經(jīng)過大西洋）傳輸一幅數(shù)字圖像所需的時(shí)間由一周多減少到小于3個(gè)小時(shí)。為了用電纜傳輸圖像，首先要進(jìn)行編碼，然后在接收端用特殊的打印設(shè)備重構(gòu)該圖片。

• 20世紀(jì)20年代中期到末期，改進(jìn)Bartlane系統(tǒng)后，圖像質(zhì)量得到了提高。
• 打印過程中采用了新的光學(xué)還原技術(shù)，同時(shí)增加了圖像的灰度等級(jí)。

下圖為用15種色調(diào)的設(shè)備，從倫敦到紐約，用電纜進(jìn)行傳送的Perihing和Fozh兩將軍未經(jīng)修飾的圖片

• 20世紀(jì)60年代，由于信息技術(shù)的高速發(fā)展，出現(xiàn)了一批數(shù)字圖像處理
• 1964年，“旅行者7號(hào)”拍攝的圖像通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，并且提高了圖像質(zhì)量；此技術(shù)也在阿波羅載人登月飛行等空間探測(cè)器中得到應(yīng)用。

下圖為美國航天器傳送的第一張?jiān)虑蛘掌?#xff0c;“旅行者7號(hào)”1964年7月31日9點(diǎn)09分在光線影響月球前17分鐘前攝取的圖像

• 20世紀(jì)70年代，數(shù)字圖像處理開始應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
  1979年，Godfrey N. Hounsfield先生以及Allan M. Cormack教授由于發(fā)明了“斷層(CT) 技術(shù)”共同獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，其背后的思想是計(jì)算機(jī)軸向斷層技術(shù) (Computerised Axial Tomography (CAT))


• 20世紀(jì)80年代
  3D圖像獲取設(shè)備以及分析系統(tǒng)
• 20世紀(jì)90年代至今
  通訊
  遙感：衛(wèi)星、航空
  安全：指紋識(shí)別、視頻跟蹤及監(jiān)控等
  醫(yī)學(xué)：整容、立體腦圖像配準(zhǔn)、心臟核磁共振數(shù)據(jù)的可視化、支氣管虛擬內(nèi)窺鏡。
  視頻和多媒體系統(tǒng)
  工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用
  電子商務(wù)等領(lǐng)域逐漸蓬勃發(fā)展

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圖像處理

• 客觀世界是三維空間，但一般圖像是二維的。
• 二維圖象在反映三維世界的過程中必然丟失了部分信息。即使是記錄下來的信息也可能有失真，甚至于難以識(shí)別物體。
• 通過恢復(fù)、重建、分析、提取圖像的數(shù)學(xué)模型，形成人們對(duì)于圖象記錄下的事物有正確和深刻的認(rèn)識(shí)。這個(gè)過程就成為圖象處理過程。

下圖為圖像的超分辨率，可以將模糊的圖像變得更清晰。

廣義圖像處理

• 圖像信息獲取，即獲取研究對(duì)象的圖像，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以便于計(jì)算機(jī)或其它數(shù)字設(shè)備處理。
• 圖像信息的存儲(chǔ)。圖像存儲(chǔ)的格式、圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)以及圖像數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。
• 圖像信息的傳送，包括內(nèi)部傳送與遠(yuǎn)距離傳送。內(nèi)部傳送多采用DMA（Direct Memory Access）；遠(yuǎn)距離傳送圖像壓縮技術(shù)，減少占用帶寬。
• 圖像信息處理，即狹義的圖像處理
• 圖像的輸出與顯示，即為人或計(jì)算機(jī)提供便于理解以及識(shí)別的圖像。

狹義圖像處理

• 幾何處理

• 坐標(biāo)變換：圖像的放大與縮小、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)

• 圖像畸變校正

• 幾何特征計(jì)算等

• 算術(shù)與邏輯運(yùn)算

• 圖像的加減乘除，與或非等運(yùn)算

• 圖像增強(qiáng)

• 根據(jù)任務(wù)目標(biāo)突出圖像中感興趣的信息，消除干擾，改善圖像的視覺效果或增強(qiáng)便于機(jī)器識(shí)別的信息

• 圖像復(fù)原

• 根據(jù)圖像退化模型，消除退化因素，恢復(fù)原始的圖像。

• 散焦，散焦模型，逆濾波。

• 圖像編碼

• 研究壓縮圖像數(shù)據(jù)的方法，需要研究并利用圖像的冗余特征

• 如統(tǒng)計(jì)冗余、生理視覺冗余、知識(shí)冗余等。

• 圖像分割

• 根據(jù)圖像的某些特征將圖像劃分為不同的區(qū)域，以便于對(duì)圖像中的物體或目標(biāo)進(jìn)行分析與識(shí)別。

• 如“機(jī)動(dòng)車視覺系統(tǒng)”中根據(jù)圖像中的灰度信息分割白色導(dǎo)引線和路面。

• 圖像重建

• 輸入的是非圖像信息，如數(shù)據(jù)、公式等，輸出為圖像。

• 主要有卷積反投影法等。

• 常用于醫(yī)學(xué)設(shè)備

• 圖像模式識(shí)別

• 在圖像分割的基礎(chǔ)上提取特征，對(duì)圖像中的內(nèi)容進(jìn)行判決分類。

• 圖像分析與理解（視覺理解）

• 根據(jù)圖像局部內(nèi)容之間的關(guān)系，利用有關(guān)知識(shí)進(jìn)行推理與聯(lián)想，對(duì)圖像中所表現(xiàn)的內(nèi)容進(jìn)行理解。

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常見的圖像處理

下面列舉幾個(gè)常見的圖像處理

圖像變換：包括傅里葉變換、沃爾什-阿達(dá)瑪變換、離散卡夫納－勒維變換等

圖像壓縮編碼：圖像壓縮編碼技術(shù)可減少描述圖像的數(shù)據(jù)量（即比特?cái)?shù)），以便節(jié)省圖像傳輸、處理時(shí)間和減少所占用的存儲(chǔ)器容量。


圖像增強(qiáng)和復(fù)原：圖像增強(qiáng)和復(fù)原的目的是為了提高圖像的質(zhì)量，如去除噪聲，提高圖像的清晰度等。

圖像分割：圖像分割是數(shù)字圖像處理中的關(guān)鍵技術(shù)之一，其可把將不同分屬不同物體的像素區(qū)域分開。 如前景與后景分割開，狗的區(qū)域與貓的區(qū)域與背景分割開。

圖像描述：在圖像分割完成后，下一步就是用數(shù)據(jù)、符號(hào)、形式語言來表示這些具有不同特征的小區(qū)，這就是圖像描述。

圖像分類（識(shí)別）：圖像分類（識(shí)別）屬于模式識(shí)別的范疇，其主要內(nèi)容是圖像經(jīng)過某些預(yù)處理（增強(qiáng)、復(fù)原、壓縮）后，進(jìn)行圖像分割和特征提取，從而進(jìn)行判決分類。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的图像入门——2. 数字图像发展历史与图像处理概述的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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