【文章內(nèi)容簡介】 圖像處理中研究的熱點之 一。 (5) 圖像描述：圖像描述是圖像識別和理解的必要前提。作為最簡單的二值圖像可采用其幾何特性描述物體的特性，一般圖像的描述方法采用二維形狀描述，它有邊界描述和區(qū)域描述兩類方法。對于特殊的紋理圖像可采用二維紋理特征描述。隨著圖像處理研究的深入發(fā)展，已經(jīng)開始進行三維物體描述的研究，提出了體積描述、表面描述、廣義圓柱體描述等方法。 (6) 圖像分類（識別）：圖像分類（識別）屬于模式識別的范疇，其主要內(nèi)容是圖像經(jīng)過某些預處理（增強、復原、壓縮）后，進行圖像分割和特征提取，從而進行判決分類。圖像分類常采用經(jīng)典的模式識別方法，有 統(tǒng)計模式分類和句法（結(jié)構(gòu)）模式分類，近年來新發(fā)展起來的模糊模式識別和 人工神經(jīng)網(wǎng)絡 模式分類在圖像識別中也越來越受到重視。 數(shù)字圖像處理的步驟 數(shù)字圖像處理技術在廣義上是指各種與數(shù)字圖像處理有關的技術的總稱，目前主要指應用數(shù)字計算機和數(shù)字系統(tǒng)對數(shù)字圖像進行加工處理的技術。這包括利用計算機和其它數(shù)字系統(tǒng)進行和完成的一系列數(shù)字圖像處理任務，基本步驟如下： (1) 圖像信息的獲?。菏紫纫@得能用計算機 和數(shù)字系統(tǒng)處理的數(shù)字圖像，其方法包括直接用數(shù)碼照相機、數(shù)碼攝像機等輸入設備來產(chǎn)生，或利用掃描儀等轉(zhuǎn)換設備，將照片等模擬圖像變成數(shù)字圖像，這就是圖像數(shù)字化。 (2) 圖像信息的存儲：無論是獲取的數(shù)字圖像， 還是處理過程中的圖像信息， 以及處理結(jié)果都要存儲在計算機等數(shù)字系統(tǒng)中。按照要存儲信息的不同用途，可分為永久性存儲和暫時性存儲。前者主要指要長期保存的原圖像和處理結(jié) 6 果，一般要先壓縮編碼，以減少存儲數(shù)據(jù)量，再存儲在永久（外）存儲器（如硬盤、光盤等）中；而對于處理過程中要使用的圖像信息，為了提高存取速度，一般要存儲在 計算機內(nèi)存中，這就要求內(nèi)存容量要大。 (3) 圖像信息的處理：這里的圖像信息處理，就是數(shù)字圖像處理，它是指用數(shù)字計算機或數(shù)字系統(tǒng)對數(shù)字圖像進行的各種處理，以達到圖像處理的目的。廣義地講，數(shù)字圖像處理包括圖像處理（圖像變 換、圖像增強、圖像恢復、圖像壓縮編碼） 、圖像分析和圖像識別分類。圖像處理是在圖像的像素級上進行的圖像到圖像的處理，以改善圖像的視覺效果或者進行壓縮編碼。圖像分析是對圖像中的目標物進行檢測，對目標物的特征進行測量，以獲取圖像目標物的描述。它將二維圖像信息變成了一維的目標物特征，是圖像識別分類的基礎。圖像理解是在圖像分析的基礎上，利用人工智能、認知理論和模式識別技術，對圖像中的目標物進行識別和分類，以達到機器識別或?qū)嶋H應用的目的。 (4) 圖像信息的傳輸：隨著計算機技術尤其是網(wǎng)絡技術的迅猛發(fā)展和廣泛應用，需要傳輸 （通信）的信息不僅有文字或者語音信息，也包括大量的靜態(tài)或者視頻圖像信息。由于圖像信息量很大，圖像信息傳輸中要解決的主要問題就是傳輸信道和數(shù)據(jù)量的矛盾問題，一方面要改善傳輸信道，提高傳輸速率，而這些都要受到環(huán)境的限制，另一方面就要對傳輸?shù)膱D像信息進行壓縮編碼，以減少描述圖像信息的數(shù)據(jù)量，而這也是圖像處理的主要內(nèi)容之一。 (5) 圖像的輸出和顯示：圖像處理的目的就是改善圖像的視覺效果或進行機器識別分類，最終都要提供給人去理解，因此必須通過可視的方法進行輸出和顯示，包括硬拷貝（如照相、打印、掃描）和軟拷貝（如 CRT 或液晶顯示器顯示）。 數(shù)字圖像處理的工具 數(shù)字圖像處理的工具可分為三大類 ： (1) 包括各種正交變換和 圖像濾波 等方法 ， 其共同點是將圖像變換到其它域(如頻域 )中進行處理 (如濾波 )后 ,再變換到原來的空間 (域 )中 。 (2) 直接在空間域中處理圖像 ,它包括各種統(tǒng)計方法、微分方法及其它數(shù)學方法 。 (3) 數(shù)學形態(tài)學 運算 ， 它不同于常用的頻域和空域的方法 ,是建立在積分幾何和隨機集合論的基礎上的運算。 由于被處理圖像的數(shù)據(jù)量非常大且許多運算在本質(zhì)上是并行的 ， 所以 圖像并行處理 結(jié)構(gòu)和圖像并行處理算法也是圖像處理中的主要研究方向。 7 5. 數(shù)字圖像處理的應用領域 遙感 數(shù)字圖像處理技術的應用 遙感數(shù)字圖像處理技術 遙感是從遠離地面的不同工作平臺上，如高塔、氣球、飛機、火箭、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船和航天飛機等， 通過傳感器對地球表面的電磁波輻射信息進行探測，然后經(jīng)信息的傳輸、處理和判讀分析，對地球的資源與環(huán)境進行探測與監(jiān)測的綜合性技術。遙感技術從遠距離采用高空鳥瞰的形式進行探測，包括多點位、多譜段、多時段和多高度的遙感影像以及多次增強的遙感信息，能提供綜合系統(tǒng)性、瞬時或同步性的連續(xù)區(qū)域性同步信息，在環(huán)境科學領域的應用具有很大優(yōu)越性。 20 世紀 90 年代以來，環(huán)境遙感技術應用越來越廣。從陸地的土地覆 植被 變化，城市擴展動態(tài)監(jiān)測評價，土壤侵蝕與地面水污染負荷產(chǎn)生量估算， 到 生物棲息地評價和保護，工程選址以及防護林保護規(guī)劃和建 設 ；從 水域的海洋和海岸帶生態(tài)環(huán)境變遷分析，海面懸浮泥沙、葉綠素含量、黃色物質(zhì)、海上溢油、赤潮以及熱污染等的發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測，珊瑚和紅樹林的現(xiàn)狀調(diào)查與變化監(jiān)測， 到 堤壩的規(guī)劃與水沙平衡分析，水下地形地遙調(diào)查以及水域初級生產(chǎn)率的估算 ；從 大氣環(huán)境遙感中的城市熱島效應分析，大氣污染范圍識別與定量評價，大氣氣溶膠污染特征參數(shù)化， 到 全球水、氣和化學元素等的循環(huán)研究，全球環(huán)境變化以及重大自然災害的評估等 。該技術的應用 幾乎覆蓋了整個地球系統(tǒng)。 遙感數(shù)字圖像處理技術在軍事方面的應用 遙感技術在軍事上廣泛用于軍事偵察、導彈 預警、海洋監(jiān)視、武器制導、毒劑偵測 軍事測繪和氣象觀測等。 (1) 軍事偵察：遙感數(shù)字圖像處理技術用于軍事偵察，是目前最為有效、最為安全，同時又是最可靠的偵察手段。按照國際慣例，距離地球表面 100 公里以上的太空，不屬于地面國家的領空范圍，不必擔心偵察衛(wèi)星的活動被指控為侵略行為。因此，航天遙感技術作為現(xiàn)代軍事偵察的重要手段，具有偵察范圍廣、不受地理條件限制、發(fā)現(xiàn)目標快等優(yōu)點，能獲取采用其他途徑難以得到的軍事情報。由于衛(wèi)星遙感技術和光纖通信技術的發(fā)展，使一國境內(nèi)的任何露天目標都能 8 被其他國家偵察得了如指掌；而衛(wèi)星觀測、 遠程理化分析及信息加工技術，又加強了截獲軍事情報及核查武器設施的能力，國家的