數字圖像處理是將圖像信號轉換成數字信號并利用計算機對其進行處理。起源于20世紀20年代，20世紀60年—70年隨著計算機技術與數字電視技術的普及和發展而迅速發展。在80年代——90年代才形成獨立的科學體系。早期數字圖像處理的目的是改善圖像的質量，它以人為對象，以改善人的視覺效果為目的。目前該技術已廣泛用于科學研究、工農業生產、生物醫學工程、航空航天、軍事、工業、機器人產業、政府職能機關文化文藝等多領域。并在其中發揮著越來越大的作用，已成為一門引人注目、前景廣闊的新型學科。

圖像是指物體的描述信息，數字圖像是一個物體的數字表示，圖像處理則是對圖像信息進行加工以滿足人的視覺心理和應用需求的行為。數字圖像處理是指利用計算機或其他數字設備對圖像信息進行各種加工和處理， 它是一門新興的應用學科，其發展速度異常迅速，應用領域極為廣泛。

對圖像進行處理（或加工、分析）的主要目的有三個方面：

1）提高圖像的視感質量，如進行圖像的亮度、彩色變換，增強、抑制某些成分，對圖像進行幾何變換等，以改善圖像的質量。

2）提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息，這些被提取的特征或信息往往為計算機分析圖像提供便利。提取特征或信息的過程是計算機或計算機視覺的預處理。提取的特征可以包括很多方面，如頻域特征、灰度或顏色特征、邊界特征、區域特征、紋理特征、形狀特征、拓撲特征和關系結構等。

3）圖像數據的變換、編碼和壓縮，以便于圖像的存儲和傳輸。不管是何種目的的圖像處理，都需要由計算機和圖像專用設備組成的圖像處理系統對圖像數據進行輸入、加工和輸出。 數字圖像處理過程

1、 圖像的數字化 通過取樣和量化將一個以自然形態存在的圖像變換為適于計算機處理的數字形式。用矩陣的形式來表示圖像的各種信息。

2、圖像的的目的是在不改變圖像的質量基礎上壓縮圖像的信息量，以滿足傳輸與存儲的要求。編碼多采用數字編碼技術對圖像逐點的進行加工。

3、 圖像增強與復原

圖像增強的目的是將圖像轉換為更適合人和機器的分析的形式。常用的增強方法有：灰度等級直方圖處理；干擾抵制；邊緣銳化；偽彩色處理。

圖像復原的目的與圖像增強相同，其主要原則是為了消除或減少圖像獲取和傳輸過程中造成的圖像的損傷和退化，這包括圖像的模糊、圖像的干擾和噪聲等，盡可能的獲得原來的真實圖像。

無論是圖像增強還是圖像的復原，都必須對整副圖像的所有像素進行運算，出于圖像像素的大數量考慮，其運算也十分的巨大。

編碼的目的是在不改變圖像的質量基礎上壓縮圖像的信息量，以滿足傳輸與存儲的要求。編碼多采用數字編碼技術對圖像逐點的進行加工。

4） 圖像的分割 圖像的分割是將圖像劃分為一些不重疊的區域。每個區域是像素的一個連續集。利用圖像的紋理特性，通過把像素分入特定的區域并尋求區域之間的邊界來實現圖像的分割。

5） 圖像的分析

從圖像中抽取某些有用的度量、數據和信息，以的到某種數值結果。圖像分析用圖像分割方法抽取圖像的特征然后對圖像進行符號化的描述，這種描述不僅能對圖像是否存在某一特定的對象進行回答，還能對圖像內容進行詳細的描述。

圖像處理的各個內容是有聯系的，一個實用的圖像處理系統往往結合了幾種圖像處理技術才能得到需要的結果，而圖像數字化則是講一個圖像變換為適合計算機處理的第一步。圖像編碼可用以傳播和儲存圖像。圖像增強和復原可以使圖像處理的最后目的也可以為進一步的處理準備。通過圖像分割得出的圖像特征也可以作為最終的結果，也同樣可以作為進一步圖像分析的基礎。

數字圖像處理的發展現狀

當前，圖像處理面臨的主要任務是研究新的處理方法，構造新的處理系統，開拓更廣泛的應用領域。需要進一步研究的問題主要有：

1、在進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，巨大的數據量和處理速度仍然是主要矛盾之一。

2、加強軟件研究、開發新的處理方法，特別要注意移植和借鑒其他學科的技術和研究成果，創造新的處理方法

3、加強邊緣學科的研究工作，促進圖像處理技術的發展。如，人的視覺特性、心理學特性等的研究，如果有所突破，將對圖像處理技術的發展起到極大的促進作用。

4、加強理論研究，逐步形成圖像處理科學自身的理論體系。

5、圖像處理領域的標準化。圖像的信息量大、數據量大， 因而圖像信息的建庫、檢索和交流是一個重要的問題。就現有的情況看， 軟件、硬件種類繁多，交流和使用極為不便，成為資源共享的嚴重障礙。應建立圖像信息庫，統一存放格式，建立標準子程序，統一檢索方法。

圖像處理技術未來的發展前景

1、超高速、高分辨率、立體化、多媒體、智能化和標準化方向發展 提高硬件速度，不僅提高計算機的速度，而且A/D和D/A的速度

要實時化；提高分辨率，主要提高采集分辨率和顯示分辨率；立體化，圖像是二維信息，信息量更大的三維圖像將隨計算機圖形學和虛擬現實技術的發展將的到廣泛應用；多媒體化，20世紀90年代出現的多媒體技術，其關鍵就是圖像數據的壓縮。智能化，是計算機識別和理解按照人類的認識和思維方式工作，能夠考慮到主觀概率和非邏輯思維；標準化，以統一的標準來實現圖像的處理與傳輸。

2、圖像與圖形相結合朝著三維成像或多維成像的方向發展

3、新理論和新算法的研究 圖像處理科學經過初創造期、發展期、普及期和廣泛應用期，近年來引入了一些新的理論提出了一些新的算法，如：Wavelet、Fractal、Mor-phology、遺傳算法和神經網絡等，其中Fractal廣泛應用于圖像處理、圖形處理、紋理分析，同時還用于物理、數學、生物、神經和音樂等方面。

結束語

隨著科學技術的發展，數字圖像處理顯得越來越重要。數字圖像處理技術正在向處理算法更優化、處理速度更快、處理后的圖像清晰度更高的方向發展，實現圖像的智能生成、處理、識別和理解是數字圖像處理的最終目標。小至個人的生活、工作，大到宇宙探測和遙感技術的應用，數字圖像處理技術是其他任何技術都無法替代的，它將獨立占有一席天地，所以我們任重而道遠，努力去探究這門技術，讓它發揮得更加淋漓盡致。