数字图像处理的起源.doc

数字图像处理的起源 　 数字图像处理最早的应用之一是在报纸业，当时,图像第一次通过海底电缆从伦敦传往纽约。早在20世纪20年代曾引入Bartlane电缆图片传输系统，把横跨大西洋传送一幅图片所需的时间从一个多星期减少到3个小时。为了用电缆传输图片，首先要进行编码，然后在接收端用特殊的打印设备重构该图片。图1.l就是用这种方法传送并利用电报打印机通过字符模拟中间色调还原出来的图像。 这些早期数字图像视觉质量的改进工作，涉及到打印过程的选择和亮度等级的分布等问题。用于得到图1.1的打印方法到1921年底就被彻底淘汰了，转而支持一种基于光学还原的技术，该技术在电报接收端用穿孔纸带打出图片。图1.2就是用这种方法得到的图像，对比图1.1，它在色调质量和分辨率方面的改进都很明显。 　 　 　 早期的Bartlane系统可以用5个灰度等级对图像编码，到1929年已增加到15个等级。图1.3所示的这种典型类型的图像就是用15级色调设备得到的。在这一时期，由于引入了一种用编码图像纸带去调制光束而使底片感光的系统，明显地改善了复原过程。 　 刚才引用的数字图像的例子并没有有考虑数字图像处理的结果，这主要是因为没有涉及到计算机。因此，数字图像处理的历史与数字计算机的发展密切相关。事实上，数字图像要求非常大的存储和计算能力，因此数字图像处理领域的发展必须依靠数字计算机及数据存储、显示和传输等相关技术的发展。 计算机的概念可追溯到5000多年前中国算盘的发明。近两个世纪以来的一些发展也奠定了计算机的基础。然而，现代计算机的基础还要回溯到20世纪40年代由约翰.冯.诺依曼提出的两个重要概念：(1)保存程序和数据的存储器；(2)条件分支。这两个概念是中央处理单元(CPU)的基础。今天，它是计算机的心脏。从冯·诺依曼开始，引发了一系列重要技术进步，使得计算机以强大的功能用于数字图像处理领域。 简单说，这些进步可归纳为如下几点： (1)1948年贝尔实验室发明了晶体三极管； (2)20世纪50年代到20世纪60年代高级编程语言(如COBOL和FORTRAN)的开发； (3)1958年得州仪器公司发明了集成电路(IC)； (4)21世纪60年代早期操作系统的发展； (5)21世纪70年代Intel公司开发了微处理器(由中央处理单元、存储器和输入输出控制组成的单一芯片)； (6)1981年IBM公司推出了个人计算机； (7)20世纪70年代出现的大规模集成电路(LI)所引发的元件微小化革命，20世纪80代出现了VLSI(超大规模集成电路)，现在已出现了ULSI。 伴随着这些技术进步，大规模的存储和显示系统也随之发展起来。这两者均是数字图像处理的基础。 第一台可以执行有意义的图像处理任务的大型计算机出现在20世纪60年代早期。数字图像处理技术的诞生可追溯至这一时期这些机器的使用和空间项目的开发，这两大发展把人们的注意力集中到数字图像处理的潜能上。利用计算机技术改善空间探测器发回的图像的工作．始于1964年美国加利福尼亚的喷气推进实验室。当时由“旅行者7号”卫星传送的月球图像由一台计算机进行了处理，以校正航天器上电视摄像机中各种类型的图像畸变。图1.4显示了由“旅行者7号”于1964-年7月31日上午(东部白天时间)9点09分在光线影响月球表面前约17分钟时摄取的第一张月球图像[痕迹(称为网状痕迹)用于几何校正，在第5章将讨论该问题，这也是美国航天器取得的第一幅月球图像。“旅行者7号”传送的图像可作为改善的增强和复原图像(例如来自“探索者”登月飞行、“水手号”系列空间探测器及阿波罗载人登月飞行的图像)方法的基础。 进行空间应用的同时数字图像处理技术在20世纪60年代末和20世纪70年代初开始用于医学图像、地球遥感监测和天文学等领域。早在20世纪70年代发明的计算机向断层术（CAT）[简称（CT）]是图像处理在医学诊断领域最重要的应用之一。计算机轴向断层术是一种处理方法，在这种处理中，一个检测器环围绕着一个物体（或病人），并且一个X射线源（与检测器环同心）绕着物体旋转。X射线穿过物体并由位于对面环中的相应检测器收集起来。当X射线源旋转时，重复这一过程。断层技术由一些算法组成，该算法用感知的数据去重建进行空间应用的同时擞字图像处理技术在20世纪60年代末和20世纪70年代初开始用线源(与检测器环同心)绕着物体旋转。X射线穿过物本通过物体的“切片”图像。当物体沿垂直于检测器的方向运动时就产生一系列这样的“切片”，这些切片组成了物体内部的再现图像。断层技术是由Godfrey N Hounsfield先生和Allan M．Cormack教授发明的，他们共同获得了1979年诺贝尔医学奖。X射线是在1895年由威廉-康拉德·伦琴发现的，由于这一发现，他获得了1901年诺贝尔物