1.4 数字图像处理的工程应用
数字图像处理在航空航天、生物医学、公共安全、工业制造、军事、遥感、农业、通信等诸多领域均有着广泛的应用。
（1）航空航天
图像处理技术在我国航空航天领域发挥着重要作用。嫦娥号是我国制造的一系列绕月人造卫星。2007年10月24日，嫦娥一号成功奔月。2013年12月14日，“嫦娥三号”月球探测器完成月面软着陆，创造了全世界在月工作最长纪录。它拍摄的月面照片是人类时隔40多年首获最清晰月面照片，其中包含大量科学信息，照片和数据向全球免费开放共享。图1-7是“嫦娥三号”拍摄的彩色月面图像。
2021年5月15日，我国天问一号携带的“祝融号”火星车在乌托邦平原南部成功着陆，开始了漫长的探测之旅。工作期间，“祝融号”火星车通过配置的地形相机、多光谱相机、次表层探测雷达、表面成分探测仪等6台载荷，对巡视区开展详细探测。图1-8是“祝融号”拍摄到的火星表面图片。
图1-7 “嫦娥三号”拍摄的彩色月面图像
图1-8 “祝融号”拍摄到的火星表面图片
（2）生物医学
数字图像处理技术具有直观性、无创伤、安全方便等优点，在医学领域有着非常广泛且重要的应用。利用电磁波谱成像分析系统诊断病情，如：显微镜图像分析、DNA成像分析等；CT、B超、血管造影、红外乳腺、显微病理、电子显微镜、远程医疗图像、皮肤图像、X射线、γ刀与χ刀脑外科等都离不开图像，通过三维测量可视化软件系统还可对各类医学断层图像进行分析处理，提供诊断依据。如图1-9所示为人体组织CT图像，通过数字图像处理技术检测病变部位，可以提高医疗诊断的智能化。
图1-9 人体组织CT图像
（3）公共安全
公共安全包括社会治安、交通安全、生活安全、生产安全、食品安全、生态安全等。图像处理在公共安全领域的应用场景主要包括犯罪侦查、交通监控、自然灾害监测、消防安全检测、食品安全保障、环境污染监测等，更具体的应用有人脸、指纹、掌纹、虹膜等生物特征识别，以及伪钞识别、手迹印记鉴别及安检等。
在犯罪侦查中，利用数字图像处理技术和人工智能技术相结合，将采集到的人物图片与其所持身份证照片进行对比，可有效核对身份信息，实现黑名单实时报警，从而有效的协助公安机关进行身份核查、安全检查等工作，提升工作效率，节约警力。在交通安全中，可通过图像处理技术智能分析路口路段车流量、饱和度、占有率等交通数据，进而优化路口信号灯的时长控制方案；也可以利用视频图像的检测、跟踪和识别技术来获取车辆特征和驾乘人员姿态，从而有效识别假牌、套牌、车内不系安全带、开车打电话等违法行为。在消防安全方面，图像处理技术可用于火灾和烟雾的检测，及时发现火灾并报警，更好地保证人民生命与财产安全。在环境污染监测方面，图像处理可以用于污水排放色度和悬浮物检测、海洋环境污染监测、空气质量等级检测、路面扬尘污染和路面固体垃圾检测等。图1-10是用于垃圾分类自动识别系统，通过双目相机采集垃圾图片，先利用数字图像处理技术对垃圾进行定位、识别，再将检测结果传送给机械臂，进行垃圾分拣，减少环境污染。
图1-10 垃圾分类自动识别系统
（4）工业制造
工业制造是数字图像处理的重要应用领域之一。作为工业之眼的机器视觉技术是智能制造时代和工业4.0时代实现工业自动化、智能化和互联化的必要技术手段之一，而机器视觉是通过对目标图像进行图像处理来得到检测和判断信号的。
近年来在工业制造行业，图像处理技术在自动缺陷检测、智能识别、智能测量、智能检测等方面飞速发展。图像处理可以提高质量检测的可靠性、生产效率、生产柔性和生产的自动化程度，在危险的工作环境中它可以替代人工视觉进行目视检查，从而满足制造过程中的安全检测需求。图1-11是图像处理技术在不同工业领域中的应用实例。
图1-11 图像处理在工业制造中的应用
（5）军事
在军事领域中，航空及卫星侦察照片的测绘与判读、雷达图像处理、导弹制导、军事仿真等都要用到数字图像处理技术。掌握先进的图像处理技术，实现目标的精准识别和快速跟踪，对于加强国防力量建设具有重要的意义。
海陆空三大领域的军事目标各有特点，其目标识别的难点也各不相同，利用图像处理技术重点解决恶劣环境下军舰、坦克、火炮、装甲车、无人机、导弹等军事目标的识别，对一些虚假、伪装目标的正确快速识别，以及地面小目标及发生遮挡的目标的识别。基于目标跟踪的视频监控能够有效掌握战场环境，并对敌方位置进行搜索和跟踪，了解敌方动态，以求在战争中掌握先机。目前，国际上已有大量武器装备应用了目标跟踪技术，包括应用于高炮、导弹、坦克等武器装备的火控系统，以及一些红外搜索系统。
（6）农业
图像处理早已成为智慧农业的重要支撑技术之一。其应用包括：借助遥感图像处理统计作物的种植面积和耕地数据信息；利用图像处理分辨农作物生长情况，帮助农民及时评估农作物生长中的缺水、缺营养及病虫害等状况；利用图像处理提取农作物的色泽、尺寸等质量特征，进行农作物的分级；利用图像处理进行水果定位，进而实现自动采摘等。
（7）通信
目前在图像传真、数字电视、网络可视聊天、可视电话、网页动画、电视制作等领域都广泛采用图像处理技术进行各种视频信号的传输及特效的制作。