图形变换在生活中有什么应用?

1.数字图像处理又称计算机图像处理,是指将图像信号转换成数字信号,并由计算机进行处理的过程。数字图像处理最早出现在20世纪50年代。当时电子计算机已经发展到一定水平,人们开始使用计算机处理图形和图像信息。数字图像处理作为一门学科,形成于20世纪60年代初。早期图像处理的目的是提高图像质量,以人为对象,改善人的视觉效果。在图像处理中,输入低质量图像,输出改善的图像。常见的图像处理方法包括图像增强、恢复、编码和压缩。

第一个成功的应用是美国喷气推进实验室(JPL)。他们使用图像处理技术,如几何校正、灰度变换和噪声去除,处理了1964年空间探测器火星车7号发回的数千张月球照片,并考虑了太阳位置和月球环境的影响。计算机成功绘制了月球表面的地图,获得了巨大的成功。随后,对飞船发回的近10万张照片进行了更加复杂的图像处理,从而获得了月球的地形图、彩色地图和全景镶嵌图,取得了非凡的成果,为人类登月的开创性工作奠定了坚实的基础,促进了数字图像处理学科的诞生。在未来的航天技术中,如火星、土星等星球的探索,数字图像处理技术发挥了巨大的作用。

数字图像处理的另一个伟大成就是在医学上的成就。1972年,英国EMI公司的工程师豪斯菲尔德发明了一种用于颅骨诊断的X射线计算机断层扫描装置,也就是我们通常所说的CT(计算机断层扫描仪)。CT的基本方法是根据人体头部横断面的投影重建横断面图像,称为图像重建。1975年,百代成功研制出全身CT装置,获得了人体各部位生动清晰的断层图像。从65438到0979,这项无创诊断技术获得了诺贝尔奖,可见它对人类做出了划时代的贡献。

与此同时,图像处理技术在许多应用领域得到了广泛的关注并取得了巨大的开创性成果,包括航空航天、生物医学工程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺术等。,使图像处理成为一门引人注目、前景广阔的新学科。随着图像处理技术的深入发展,自20世纪70年代中期以来,随着计算机技术、人工智能和思维科学研究的飞速发展,数字图像处理已经发展到更高、更深的层次。人们已经开始研究如何利用计算机系统来解读图像,实现类似于人的视觉系统对外界的理解,这就是所谓的图像理解或计算机视觉。许多国家,特别是发达国家,在这方面投入了更多的人力物力,取得了许多重要的研究成果。其中,具有代表性的成果是麻省理工学院的Marr在20世纪70年代末提出的视觉计算理论,该理论已经成为计算机视觉领域十多年来的主导思想。虽然理论方法的研究取得了很大的进展,但是图像理解本身就是一个困难的研究领域,困难很多。由于人类对自身的视觉过程还知之甚少,计算机视觉是一个有待进一步探索的新领域。

2.图像是人类获取和交流信息的主要来源。因此,图像处理的应用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面。随着人类活动的不断扩大,图像处理的应用领域也将扩大。

1)航空航天技术的应用数字图像处理技术在航空航天技术中的应用,除了上述JPL对月球和火星照片的处理,还应用在飞机遥感和卫星遥感技术中。许多国家每天派出许多侦察机,对地球上感兴趣的地区进行大量的航空摄影。以前需要雇佣上千人对照片进行处理和分析,而现在使用配备了先进计算机的图像处理系统对照片进行解读和分析,不仅节省了人力,而且加快了速度,还可以从照片中提取很多人工无法找到的有用信息。从20世纪60年代末开始,美国和一些国际组织发射了资源遥感卫星(如LANDSAT系列)和天空实验室(如SKYLAB)。由于成像条件受飞机位置、姿态和环境条件的影响,图像质量总是不是很高。因此,以如此昂贵的价格通过简单直观的判读获取图像是不经济的,必须采用数字图像处理技术。例如,LANDSAT系列陆地卫星使用多波段扫描仪(MSS)在900km高度以18天为周期对地球的每一个区域进行扫描成像,其图像分辨率大致相当于地面十几米或100米(例如,LANDSAT-4在1983发射,分辨率为30m)。这些图像在空中被处理(数字化和编码)并存储在磁带上。卫星经过地面站上空时,高速传输,然后由处理中心进行分析解释。在这些图像的成像、存储、传输和解释中必须使用许多数字图像处理方法。目前,世界各国都在利用陆地卫星获得的图像进行资源调查(如森林调查、海洋沉积物和渔业调查、水资源调查等。)、灾害探测(如害虫探测、火灾和水探测、环境污染探测等。)、资源勘探(如石油勘探、矿产勘探、地理位置勘探和大型项目分析等。)、农业规划(如土壤营养、含水量、作物生长、估产等。),以及城市规划(如。我国在上述方面也进行了一些实际应用,取得了良好的效果。数字图像处理技术在天气预报和对太空中其他行星的研究中也发挥了相当大的作用。

2)生物医学工程的应用数字图像处理在生物医学工程中应用广泛,并且非常有效。除了上述的CT技术外,还有一类是对医学显微图像的处理和分析,如红细胞和白细胞分类、染色体分析、癌细胞识别等。此外,图像处理技术还广泛应用于X射线肺部图像锐化、超声图像处理、心电图分析、立体定向放射治疗等医学诊断。

3)在通信工程中的应用目前通信的主要发展方向是语音、文字、图像、数据相结合的多媒体通信。具体来说,电话、电视、电脑在数字通信网络上以三合一的方式传输。其中图像通信最为复杂和困难,因为图像数据量巨大,例如传输彩色电视信号的速率在100 mbit/s以上,为了实时传输这样的高速数据,必须采用编码技术压缩信息的比特量。从某种意义上说,编码压缩是这些技术成败的关键。除熵编码、DPCM编码和变换编码外,国内外正在开发新的编码方法,如逐行编码、自适应网络编码和小波变换图像压缩编码。

4)工业和工程应用图像处理技术广泛应用于工业和工程领域,如自动装配线上零件的质量检测和分类,印刷电路板的缺陷检测,弹性图的应力分析,流体力学图的阻力和升力分析,邮件的自动分拣,某些有毒和放射性环境中工件和物体的形状和排列的识别,先进设计和制造技术中采用工业视觉等。值得一提的是,具有视觉、听觉和触觉功能的智能机器人的发展将为工农业生产带来新的激励,并已在工业生产中的涂装、焊接和装配中得到有效应用。

5)在军事公安中的应用图像处理和识别主要用于导弹的精确末制导,各种侦察照片的判读,具有图像传输、存储和显示的军事自动化指挥系统,以及飞机、坦克和军舰的模拟训练系统。公安服务图片解读分析、指纹识别、人脸识别、残缺图片还原、交通监控、事故分析等。目前已经投入运行的高速公路自动收费系统中的车辆和车牌自动识别就是图像处理技术成功应用的一个例子。

6)文化艺术方面的应用目前,这类应用包括电视画面的数字编辑、动画制作、电子影像游戏、纺织及工艺品设计、服装设计与制作、发型设计、文物照片的复制与还原、运动员动作的分析与评分等。现在它逐渐形成了一门新的艺术——电脑艺术..

7)机器人视觉:机器视觉作为智能机器人的重要感觉器官,主要用于理解和识别三维场景,是目前正在研究的开放性课题。机器视觉主要应用于军事侦察、危险环境下的自主机器人、邮政、医院和家庭服务的智能机器人、流水线工件识别和定位以及空间机器人的自动操作。

8)视频和多媒体系统:目前电视制作系统中广泛采用图像处理、变换和合成,多媒体系统中静止图像和动态图像的采集、压缩、处理、存储和传输。

9)科学可视化:图像处理与图形学紧密结合,形成一种新的研究工具,用于各个领域的科学研究。

10)电子商务:在目前呼声很高的电子商务中,图像处理技术也大有可为,比如身份认证、产品防伪、水印技术等等。

总之,图像处理技术应用广泛,在国家安全、经济发展和日常生活中发挥了越来越重要的作用,在国计民生中的作用不可低估。