《數(shù)字圖像處理》課件第1章

第1章概論1.1

數(shù)字圖像處理及其特點1.2圖像處理的目的及主要內(nèi)容1.3數(shù)字圖像處理的應(yīng)用1.4數(shù)字圖像處理的發(fā)展動向習(xí)題

1.1數(shù)字圖像處理及其特點

1.1.1數(shù)字圖像與圖像處理

圖像就是三維場景在二維平面上的影像。根據(jù)其存儲方式和表現(xiàn)形式，可以將圖像分為模擬圖像和數(shù)字圖像兩大類。日常生活中常見的用傳統(tǒng)照相機(jī)拍攝的照片，書籍、雜志、畫冊中的插圖，海報、廣告畫，X射線膠片，電影膠片和縮微膠片，均為模擬圖像。在模擬圖像中，圖像信息是以連續(xù)形式存儲和表現(xiàn)的。圖1-1、圖1-2、圖1-3分別為傳統(tǒng)照相機(jī)拍攝的照片、書籍中的插圖和胸部X射線膠片，均屬模擬圖像（AnalogImage）。圖1-1傳統(tǒng)照相機(jī)拍攝的照片圖1-2書籍中的插圖圖1-3胸部X射線膠片

1.數(shù)字圖像（DigitalImage）

計算機(jī)只能處理數(shù)字信號，因此，用計算機(jī)能夠處理的也只能是數(shù)字圖像。先看一個例子。圖1-4(a)是一幅包含簡單圖形的模擬圖像。如果用間隔相等的柵格將圖像橫向、縱向均分成8等份，則圖像被分割成許多小方格，每一個小方格稱為像素（Pixel）。然后，測量每一個像素的平均灰度值，并賦以灰度級中某個整數(shù)值，便成為圖1-4(b)所示的用數(shù)字表示的圖像。最后以數(shù)字格式存儲圖像數(shù)據(jù)，這種圖像稱為數(shù)字圖像。圖1-4數(shù)字圖像將模擬圖像數(shù)字化后生成數(shù)字圖像需要利用數(shù)字化設(shè)備。目前，模擬圖像數(shù)字化的主要設(shè)備是掃描儀，將視頻畫面進(jìn)行數(shù)字化的設(shè)備有圖像采集卡。當(dāng)然，也可以利用數(shù)碼照相機(jī)、手機(jī)的相機(jī)功能直接拍攝以數(shù)字格式存儲的數(shù)字圖像。模擬圖像經(jīng)掃描儀進(jìn)行數(shù)字化或由數(shù)碼照相機(jī)拍攝的自然景物圖像是以數(shù)字格式存儲的，計算機(jī)可以方便地對這些圖像進(jìn)行各種處理，以達(dá)到所需的視覺效果、特殊效果或?qū)D像中的對象進(jìn)行識別。數(shù)字圖像常用矩陣來描述。一幅M×N個像素的數(shù)字圖像，其像素灰度值可以用M行、N列的矩陣G表示：(1-1)在存儲數(shù)字圖像時，一幅M行、N列的數(shù)字圖像（M×N個像素），可以用一個M×N的二維數(shù)組T表示。圖像的各個像素灰度值可按一定順序存放在數(shù)組T中，在此，把數(shù)字圖像左上角的像素坐標(biāo)定為（0，0），右下角的像素坐標(biāo)定為（Ｍ－1，Ｎ－1）。若用i表示垂直方向，j表示水平方向，這樣，從左上角開始，縱向第i行，橫向第j列的第（i，j）個像素就存儲到數(shù)組的元素T（i，j）中。數(shù)字圖像中的像素與二維數(shù)組中的每個元素便一一對應(yīng)起來。

應(yīng)注意到，圖像位置坐標(biāo)系中，x坐標(biāo)軸向右為正，y坐標(biāo)軸向下為正，與常規(guī)的迪卡爾坐標(biāo)系y坐標(biāo)軸方向相反。

2.數(shù)字圖像處理（DigitalImageProcessing）

數(shù)字化后的圖像是存儲在計算機(jī)中的有序數(shù)據(jù)，用計算機(jī)對這些有序數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，便可實現(xiàn)不同的圖像處理任務(wù)。例如，用計算機(jī)對二維數(shù)組T中第i行、第j列位置的數(shù)值，考慮其上下左右位置的數(shù)值進(jìn)行置換；對兩個圖像數(shù)組中對應(yīng)位置的數(shù)值進(jìn)行加、減操作（見圖1-5）。實際上，最基本的數(shù)字圖像處理其本質(zhì)就是這些簡單操作的組合。圖1-5圖像處理基本操作數(shù)字圖像處理所研究的就是利用計算機(jī)對圖像進(jìn)行去除噪聲、增強(qiáng)、復(fù)原、分割、特征提取、識別等的理論、方法和技術(shù)。一般，圖像處理是用計算機(jī)和實時硬件實現(xiàn)的，因此，也稱之為計算機(jī)圖像處理（ComputerImageProcessing）。為簡略起見，若無特別說明，本書將數(shù)字圖像處理簡稱為圖像處理。1.1.2數(shù)字圖像處理的特點

數(shù)字圖像處理是利用計算機(jī)的計算，實現(xiàn)與光學(xué)系統(tǒng)模擬處理相同處理效果的過程，它具有如下特點：

（1）處理精度高，再現(xiàn)性好。計算機(jī)圖像處理的實質(zhì)，是對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行各種運算。由于計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算精度和計算的正確性毋庸置疑；另外，對同一圖像用相同的方法處理多次，也可得到完全相同的效果，具有良好的再現(xiàn)性。（2）易于控制處理效果。在圖像處理程序中，可以任意設(shè)定或變動各種參數(shù)，能有效控制處理過程，達(dá)到預(yù)期處理效果。這一特點在改善圖像質(zhì)量的圖像處理中表現(xiàn)得尤為突出。

（3）處理的多樣性。由于圖像處理是通過運行程序進(jìn)行的，所以，設(shè)計不同的圖像處理程序，便可實現(xiàn)各種不同的處理目的。（4）圖像數(shù)據(jù)量龐大。圖像中包含有豐富的信息，可以通過圖像處理技術(shù)獲取圖像中包含的有用信息。但是，數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量巨大。一幅數(shù)字圖像是由圖像矩陣中的像素（Pixel）組成的，通常每個像素用紅、綠、藍(lán)三種顏色表示，每種顏色用8bit表示灰度級。那么一幅1024×768不經(jīng)壓縮的真彩色圖像，數(shù)據(jù)量達(dá)2.25MB(1024×768×8×3/8)，一幅遙感圖像的數(shù)據(jù)量達(dá)3240×2340×4＝30Mb。如此龐大的數(shù)據(jù)量給存儲、傳輸和處理都帶來巨大的困難。如果再提高顏色位數(shù)及分辨率，數(shù)據(jù)量將大幅度增加。（5）處理費時。由于圖像數(shù)據(jù)量大，所以處理比較費時。特別是處理結(jié)果與中心像素鄰域有關(guān)的處理過程（如第4章介紹的區(qū)處理方法）花費時間更多，這給需要實時處理的應(yīng)用帶來了困難。

（6）圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng)。數(shù)字圖像處理涉及相當(dāng)廣泛的技術(shù)領(lǐng)域，如通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、電視技術(shù)，當(dāng)然，數(shù)學(xué)、物理學(xué)等領(lǐng)域更是數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ)。

1.2圖像處理的目的及主要內(nèi)容

1.2.1數(shù)字圖像處理的目的

（1）提高圖像的視感質(zhì)量，以達(dá)到賞心悅目的目的。如去除圖像中的噪聲，改變圖像的亮度、顏色，增強(qiáng)圖像中的某些成分，抑制某些成分，對圖像進(jìn)行幾何變換等，從而改善圖像的質(zhì)量，以達(dá)到或真實的、或清晰的、或色彩豐富的、或意想不到的藝術(shù)效果，如圖1-6所示。圖1-6提高圖像的視感質(zhì)量的處理（2）提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息，主要用于計算機(jī)分析，經(jīng)常用作模式識別、計算機(jī)視覺的預(yù)處理。這些特征包括很多方面，如頻域特性、灰度／顏色特性、邊界／區(qū)域特性、紋理特性、形狀／拓?fù)涮匦砸约瓣P(guān)系結(jié)構(gòu)等，如圖1-7所示。

（3）對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、編碼和壓縮，以便用于圖像的存儲和傳輸。如一幅大小為184KB的BMP格式圖像，采用壓縮因子為4的JPEG壓縮后，其大小僅有40KB。圖1-7提取圖像邊界的處理1.2.2數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容

無論圖像處理出于何種目的，均需要用計算機(jī)圖像處理系統(tǒng)對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、加工和輸出，因此數(shù)字圖像處理研究的內(nèi)容主要有：

1.圖像獲取、表示和表現(xiàn)（ImageAcquisition，RepresentationandPresentation）

圖像獲取、表示和表現(xiàn)主要是把模擬圖像信號轉(zhuǎn)化為計算機(jī)所能接受的數(shù)字形式，以及把數(shù)字圖像顯示和表現(xiàn)出來（如打?。＿@一過程主要包括攝取圖像、光電轉(zhuǎn)換及數(shù)字化等幾個步驟。

2.圖像復(fù)原（ImageRestoration）

當(dāng)造成圖像退化（圖像品質(zhì)下降）的原因已知時，用復(fù)原技術(shù)可以對圖像進(jìn)行校正。圖像復(fù)原最關(guān)鍵的是對每種退化均需要有一個合理的模型。由于不同應(yīng)用領(lǐng)域的圖像有不同的退化原因，所以對于同一幅圖像，不同應(yīng)用領(lǐng)域可以根據(jù)不同的退化模型或質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)而采用不同的復(fù)原方法。因此，盡管人們對圖像復(fù)原的研究不少，但應(yīng)用仍有一定難度。

3.圖像增強(qiáng)（ImageEnhancement）

圖像增強(qiáng)是對圖像質(zhì)量在一般意義上的改善。當(dāng)無法知道圖像退化有關(guān)的定量信息時，可以使用圖像增強(qiáng)技術(shù)較為主觀地改善圖像的質(zhì)量。所以圖像增強(qiáng)技術(shù)是用于改善圖像視感質(zhì)量所采取的一種方法。因為增強(qiáng)技術(shù)并非針對某種退化所采取的方法，故很難預(yù)測哪一種特定技術(shù)是最好的，只能通過試驗和分析誤差來選擇一種合適的方法。

有時可能需要徹底改變圖像的視覺效果，以便突出重要特征的可觀察性，使人或計算機(jī)更易觀察或檢測。在這種情況下，可以把增強(qiáng)理解為增強(qiáng)感興趣特征的可檢測性，而非改善視感質(zhì)量。

4.圖像分割（ImageSegmentation）

把圖像分成區(qū)域的過程即圖像分割。圖像中通常包含多個對象，例如，一幅醫(yī)學(xué)圖像中顯示出正常的或有病變的各種器官和組織。為達(dá)到識別和理解的目的，必須按照一定的規(guī)則將圖像分割成區(qū)域，每個區(qū)域代表被成像的一個物體（或部分）。圖像自動分割是圖像處理中最困難的問題之一。人類視覺系統(tǒng)能夠?qū)⑺^察的復(fù)雜場景中的對象分開并識別出每個物體。但對計算機(jī)來說，卻是一個非常困難的問題。由于解決和分割有關(guān)的基本問題是特定領(lǐng)域中圖像分析實用化的關(guān)鍵一步，因此，將各種方法融合在一起并使用知識來提高處理的可靠性和有效性是圖像分割的研究熱點。

5.圖像分析（ImageAnalysis）

圖像處理應(yīng)用的目標(biāo)幾乎均涉及圖像分析，即對圖像中的不同對象進(jìn)行分割、特征提取和表示，從而有利于計算機(jī)對圖像進(jìn)行分類、識別和理解。

在工業(yè)產(chǎn)品零件無缺陷且正確裝配檢測中，圖像分析是把圖像中的像素轉(zhuǎn)化成一個“合格”或“不合格”的判定。在醫(yī)學(xué)圖像處理中，不僅要檢測出異變（如腫瘤）的存在，而且還要檢查其尺寸大小。

6.圖像重建（ImageReconstruction）

圖像重建與上述的圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原等不同，圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原的輸入是圖像，處理后輸出的結(jié)果也是圖像，而圖像重建是從數(shù)據(jù)到圖像的處理，即輸入的是某種數(shù)據(jù)，而經(jīng)過處理后得到的結(jié)果是圖像。CT是圖像重建處理的典型應(yīng)用實例。目前，圖像重建與計算機(jī)圖形

學(xué)相結(jié)合，把多個二維圖像合成為三維圖像，并加以光照模型和各種渲染技術(shù)，能生成各種具有強(qiáng)烈真實感的高質(zhì)量圖像。

7.圖像壓縮編碼(ImageCompression&Coding)

數(shù)字圖像的特點之一是數(shù)據(jù)量龐大，盡管現(xiàn)在存儲器的容量越來越大，但是對圖像數(shù)據(jù)（尤其是動態(tài)圖像、高分辨率圖像）的需求量也大大增加。因此，在實際應(yīng)用中必須進(jìn)行圖像壓縮，以減少圖像數(shù)據(jù)量，便于圖像的存儲和傳輸，并節(jié)約成本。圖像編碼主要是利用圖像信號的統(tǒng)計特性及人類視覺的生理學(xué)及心理學(xué)特性，對圖像信號進(jìn)行高效編碼，即研究數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，目的是在保證圖像質(zhì)量的前提下壓縮數(shù)據(jù)，便于存儲和傳輸，以解決數(shù)據(jù)量大的矛盾。一般來說，圖像編碼的目的有三個：①減少數(shù)據(jù)存儲量；②降低數(shù)據(jù)率以減少傳輸帶寬；③壓縮信息量，便于特征提取，為后續(xù)識別做準(zhǔn)備。1.3數(shù)字圖像處理的應(yīng)用

“旅行者7號”于1964年7月31日拍攝到第一張月球圖像(見圖1-8)，這也是美國航天器取得的第一幅月球圖像。

“旅行者7號”傳送的圖像，可作為增強(qiáng)和復(fù)原來自“探索者”

登月飛行、“水手號”系列空間探測器等獲取圖像的基礎(chǔ)。圖1-8“旅行者7號”拍攝的月球圖像

60年代末，數(shù)字圖像處理已經(jīng)形成了比較完整的體系。60年代到70年代，由于離散數(shù)學(xué)的創(chuàng)立和完善，數(shù)字圖像處理技術(shù)得到迅猛的發(fā)展，理論和方法進(jìn)一步完善，應(yīng)用范圍更加廣泛。這一時期，圖像處理主要與模式識別和圖像理解的研究相聯(lián)系，如文字識別、醫(yī)學(xué)圖像處理、遙感圖像的處理等。

70年代后期至今，各個應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?shù)字圖像處理提出越來越高的要求，促進(jìn)數(shù)字圖像處理向更高級的方向發(fā)展，特別是在景物理解和機(jī)器視覺方面，圖像由二維處理變成三維解釋。近幾年來，隨著計算機(jī)和各個領(lǐng)域研究的迅速發(fā)展，科學(xué)計算可視化、數(shù)字媒體技術(shù)等的研究和應(yīng)用，數(shù)字圖像處理從一個專門領(lǐng)域的學(xué)科變成了一種新型的科學(xué)研究和人機(jī)界面的工具。概括起來，數(shù)字圖像處理主要應(yīng)用于如下領(lǐng)域：

（1）通信，包括圖像傳輸、電視電話、電視會議，主要是進(jìn)行圖像壓縮甚至理解基礎(chǔ)上的壓縮。

（2）宇宙探測。由于太空技術(shù)的發(fā)展，需要用數(shù)字圖像處理技術(shù)處理大量的星體照片。（3）遙感。航空遙感和衛(wèi)星遙感圖像需要用數(shù)字技術(shù)加工處理，并提取有用的信息，主要用于地形地質(zhì)，礦藏探查，森林、水利、海洋、農(nóng)業(yè)等資源調(diào)查，自然災(zāi)害預(yù)測預(yù)報，環(huán)境污染監(jiān)測，氣象衛(wèi)星云圖處理，以及地面軍事目標(biāo)的識別。圖1-9是利用衛(wèi)星遙感圖像預(yù)測森林樹冠密度的一個實例。圖1-9衛(wèi)星遙感圖像預(yù)測森林樹冠密度（4）生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。20世紀(jì)70年代數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用有了重大突破，1972年X射線斷層掃描CT得到實用；1977年白血球自動分類儀問世；1980實現(xiàn)了CT的立體重建。有人認(rèn)為計算機(jī)圖像處理在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用最成功的例子就是X射線CT，其中主要研制者Hounsfeld(英)和Commack(美)獲得了1979年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。

圖1-10是利用圖像處理診斷乳腺癌的例子。乳腺癌輔助診斷處理利用模式識別技術(shù)分析乳房的X射線圖像，自動檢測疑似乳腺癌，并在圖像上做上標(biāo)記。圖1-10乳腺癌的圖像分析診斷（5）工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。在生產(chǎn)線上對產(chǎn)品及部件進(jìn)行無損檢測是圖像處理技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。該領(lǐng)域的應(yīng)用自20世紀(jì)70年代取得了迅速的發(fā)展，主要有產(chǎn)品質(zhì)量檢測、生產(chǎn)過程的自動控制、CAD／CAM等。在產(chǎn)

品質(zhì)量檢測方面，主要有食品、水果質(zhì)量檢查，無損探傷，焊縫質(zhì)量或表面缺陷檢測，金屬材料的成分和結(jié)構(gòu)分析，紡織品質(zhì)量檢查，光測彈性力學(xué)中應(yīng)力條紋的分析等。在電子工業(yè)中，圖像處理技術(shù)可以用來檢驗印刷電路板的質(zhì)量、監(jiān)測零部件的裝配等。在工業(yè)自動控制中，主要使用機(jī)器視覺系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制，如港口的監(jiān)測調(diào)度、交通管理、流水生產(chǎn)線的自動控制等。

在計算機(jī)輔助設(shè)計和輔助制造方面，圖像處理技術(shù)已獲得越來越廣泛的應(yīng)用，并和基于圖形學(xué)的模具、機(jī)械零件、服裝、印染花型CAD結(jié)合。目前二維圖紙自動輸入和理解、根據(jù)3D實物建立CAD模型等越來越引起人們的重視。日本FA系統(tǒng)株式會社Visionscape4000高速圖像處理卡構(gòu)成的超高速產(chǎn)品質(zhì)量檢測系統(tǒng)如圖1-11所示。圖1-11超高速產(chǎn)品質(zhì)量檢測系統(tǒng)（6）軍事、公安等方面的應(yīng)用。該方面的應(yīng)用有軍事目標(biāo)的偵察、制導(dǎo)和警戒系統(tǒng)、自動火器的控制及反偽裝，公安部門的現(xiàn)場照片、指紋、手跡、印章、人像等的處理和辨識，歷史文字和圖片檔案的修復(fù)和管理等。圖1-12為IEEE公布的指紋圖像指紋特征值提取過程。圖1-12IEEE公布的指紋特征值提取過程（7）機(jī)器視覺。機(jī)器視覺作為智能機(jī)器人的重要感覺器官，主要進(jìn)行三維景物的識別和理解，是目前處于研究

之中的開放課題。機(jī)器視覺主要用于軍事偵察、危險環(huán)境自主機(jī)器人，郵政、醫(yī)院和家庭服務(wù)的智能機(jī)器人，裝配線工件識別、定位，太空機(jī)器人的自動操作等。圖像預(yù)處理是高級視覺不可分割的一部分。圖1-13是日本本田公司研制的自主式機(jī)器人ASIMO（2006年4月攝于日本未來科學(xué)館）。通過視覺系統(tǒng)，該機(jī)器人可以辨識周圍景象，進(jìn)行各種動作，并能和人進(jìn)行交流。圖1-13自主機(jī)器人ASIMO（8）視頻和多媒體系統(tǒng)，如目前電視制作系統(tǒng)廣泛使用的圖像處理、變換、合成，多媒體系統(tǒng)中靜止圖像和動態(tài)圖像的采集、壓縮、處理、存儲和傳輸?shù)取?/p>

（9）科學(xué)可視化。圖像處理和圖形學(xué)緊密結(jié)合，形成了科學(xué)研究各個領(lǐng)域新型的研究工具。

（10）電子商務(wù)。在當(dāng)前迅猛發(fā)展的電子商務(wù)中，圖像處理技術(shù)也大有可為，如身份認(rèn)證、產(chǎn)品防偽、水印

技術(shù)等。（11）社交應(yīng)用。圖片社交應(yīng)用為傳統(tǒng)用戶在DC端的拍照與PC端的處理圖片以及上傳分享之間找到了一個完美的契合點，讓用戶即時輕松享受移動互聯(lián)生活（見圖1-14）。例如，以前用戶想處理圖片或與好友分享旅途中所拍攝景色，只能晚上回賓館甚至旅行結(jié)束后才能實現(xiàn)，而圖片社交應(yīng)用可將旅游外拍、圖像處理、分享至SNS三者有機(jī)結(jié)合，即拍即享，一步即可到位，讓分享內(nèi)容保有了第一時間的新鮮，平添了更多分享的樂趣。圖1-14圖像的社交應(yīng)用示例國際上著名的圖片社交應(yīng)用以Instagram、Color等為代表。國內(nèi)的圖片社交應(yīng)用有“美圖秀秀”、“圖釘”等終端手機(jī)軟件?！懊缊D秀秀”兼具圖像處理與分享功能，深受用戶追捧，其關(guān)于性格和身份等的趣味性測試應(yīng)用更是被網(wǎng)友極力傳播。但“美圖秀秀”目前僅能將處理好的圖片分享到新浪微博。相比之下，以手機(jī)為主要載體的“圖釘”支持包括iOS、Android、S60和BlackBerry等智能手機(jī)平臺，同時支持開心網(wǎng)、新浪微博、人人網(wǎng)、搜狐微博和網(wǎng)易微博等眾多主流社交網(wǎng)絡(luò)平臺的賬號直接登錄與一鍵分享。且“圖釘”更是將圖片即拍即享功能與LBS（LocationBasedServices）結(jié)合，使得它與真實的社交關(guān)系更加相似，聯(lián)系更加緊密，無形中為在虛擬世界與現(xiàn)實世界中穿梭的用戶架起了一座堅實的橋梁。（12）嵌入式圖像應(yīng)用。隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，嵌入式數(shù)字圖像處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、生物、醫(yī)療、電信和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)與通用計算機(jī)系統(tǒng)最主要的區(qū)別在于嵌入式系統(tǒng)具有特殊的應(yīng)用場合和特定的使用功能，具有較強(qiáng)的針對性。大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是實時系統(tǒng)。所謂實時系統(tǒng)，指的是能夠及時處理外來信息，并在指定時間內(nèi)做出反應(yīng)的系統(tǒng)。在工業(yè)上，嵌入式圖像應(yīng)用如零部件質(zhì)量檢測（見圖1-15），特別是機(jī)器人視覺；軍事上，嵌入式圖像處理平臺對視覺傳感器拍攝的衛(wèi)星圖像處理后向地面?zhèn)鬏?，火星車自主識別火星上所存在的各種地況，并能夠?qū)⒑币姷膱D片記錄下來并傳回地球；在安防上，基于嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控終端（見圖1-16），基于嵌入式系統(tǒng)的虹膜身份識別（見圖1-17）、指紋身份識別也在門禁、考勤、考試中得到應(yīng)用。圖1-15機(jī)器視覺圖1-16動物監(jiān)控攝像機(jī)圖1-17虹膜門禁在醫(yī)學(xué)上，X射線圖像分析和智能診斷、無創(chuàng)腦水腫監(jiān)護(hù)儀可實現(xiàn)遠(yuǎn)程多生命參數(shù)移動監(jiān)護(hù)和視頻圖片的采集與傳輸；在農(nóng)業(yè)上，無線局域網(wǎng)的多傳感器田間服務(wù)器（見圖1-18）可實時采集田間、溫室作物生長狀態(tài)，以進(jìn)行生長及缺素情況等診斷；在生活方面，日本索尼公司的“笑臉相機(jī)”可智能識別人拍照時笑容的程度，智能電視應(yīng)用嵌入式圖像技術(shù)可通過手勢動作輕松操控電視（見圖1-19）。圖1-18田間服務(wù)器圖1-19智能電視1.4數(shù)字圖像處理的發(fā)展動向

需要進(jìn)一步研究的問題有如下5個方面：

（1）在進(jìn)一步提高精度的同時著重解決處理速度問題。如在航天遙感、氣象云圖處理方面，巨大的數(shù)據(jù)量和處理速度仍然是主要矛盾之一。

（2）加強(qiáng)軟件研究、開發(fā)新的處理方法，特別要注意移植和借鑒其他學(xué)科的技術(shù)和研究成果，創(chuàng)造新的處理方法。（3）加強(qiáng)邊緣學(xué)科的研究工作，促進(jìn)圖像處理技術(shù)的發(fā)展。例如，人的視覺特性、心理學(xué)特性等的研究如果有所突破，將對圖像處理技術(shù)的發(fā)展起到極大的促進(jìn)作用。（4）加強(qiáng)理論研究，逐步形成圖像處理科學(xué)自身的理論體系。

（5）圖像處理領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化。圖像的信息量大、數(shù)據(jù)量大，因而圖像信息的建庫、檢索和交流是一個嚴(yán)重的問題。就現(xiàn)有的情況看，軟件、硬件種類繁多，交流和使用極為不便，成