企业信息处理技术的定义

大学IT

—山东省教育厅组编

2006-7-101第10章IT新应用展望2006-7-102本章概要

本章首先系统介绍了广义上的信息技术，主要包括信息采集技术、信息传输技术、信息处理技术。在介绍基本概念的基础上，重点介绍每一领域中的一些热点技术，其中信息采集技术包括：传感器；信息传输技术包括：红外与蓝牙技术、光纤通信、卫星通信、3S技术等；信息处理技术包括：模式识别、声音信息处理、图像信息处理、电子指纹、自动翻译等。之后，介绍了信息技术在生活中的一些综合应用实例，例如：导航系统、卫星定位系统、智能机器人、生物机器人、智能公寓等。最后，展望了信息技术的一些新的发展方向，如自动驾驶、量子计算机、生物计算机。学完本章，你将能够：●解释自然界各种信息是如何被采集并传输给计算机的；●掌握计算机处理信息的各种方法；●列举信息技术综合应用的一些实例；●了解信息技术的一些新的发展趋势。2006-7-103本章要点10.1信息采集技术

10.2信息传输技术

10.3信息处理技术

10.4IT应用大视角

10.5IT发展展望

2006-7-10410.1信息采集技术10.1.1传感器

CCD图像传感器

红外温度传感器

超声波测距传感器

10.1.2传感器的应用

机械制造工业过程控制汽车电子产品通信电子产品消费电子产品专用设备

10.1.3传感器的发展方向

2006-7-105传感器

在信息技术领域，传感器被认为是人类“五官”的工程模拟，美国仪器仪表协会是这样定义传感器的：“传感器是把被测量变换为有用信号的一种装置。它包括敏感元件、变换电路以及把这些元件和电路组合在一起的机构。”有人把传感器比喻成计算机的“五官”，称为“电五官”。光电类传感器如同人的眼睛，声电类传感器如同人的耳朵，热点或力电类传感器如同人的皮肤，气体类传感器相当于人的鼻子，化学类传感器相当人的舌头。可见，传感器是信息采集不可缺少的器件，例如，一架航天飞机上就有100多种4000多个传感器，万吨级舰艇上就有300多个温度和压力传感器。传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成，有时还要加上辅助电源，通常可用图10-1表示。虽然不同类型传感器的工作原理不同，但基本都是通过敏感元件把要测量的物理量转换为电信号，以便显示、记录、控制和处理等。

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CCD图像传感器

1969年CCD图像传感器在贝尔试验室研制成功，从初期的10多万像素已经发展至目前主流应用的500万像素，是数码相机、DV机等图像获取设备的关键零部件，其应用市场正以惊人的速度增长。CCD图像传感器是一种金属－氧化物半导体结构的新型器件，基本结构是一种密排的MOS电容器，能够存储由入射光在CCD像敏单元激发出的光信息电荷，并能在适当相序的时钟脉冲驱动下，把存储的电荷以电荷包的形式定向传输转移，实现自扫描，完成从光信号到电信号的转换。可在电视屏幕上复原成物体的可见光像，也可以将电信号存储在磁带机内，或输入计算机，进行图像增强、识别、存储等处理。

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红外温度传感器

任何物体只要它的温度高于绝对零度（-273℃），就有热辐射向外部发射，物体温度不同，其辐射出的能量也不同，且辐射波的波长也不同，但总是包含着红外辐射在内，千摄氏度以下的物体，其热辐射中最强的电磁波是红外波，所以对物体自身红外辐射的测量，便能准确测定它的表面温度，这就是红外测温仪测温依据的客观基础。红外温度传感器由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统是将目标物体辐射出的红外能量汇聚起来，聚焦在光电探测器上，并转变为相应的电信号，再经过电路运算处理电路后，换算转变为被测目标的线性的温度信号值，以便实现进一步的信号处理及控制。红外温度传感器具有的如下优点：非接触测温,对被测物体无影响；反应速度快；可检测运动中的物体的瞬态温度；测温范围宽，如图10-2所示的红外温度传感器的测温范围为－50～1600℃；测温精度高，分辨率为0.01℃或更小，可同时对点、线、面测温；可测量绝对温度，也可测量相对温度。2006-7-108超声波测距传感器

超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器，超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生，具有频率高、波长短、绕射小，特别是方向性好、它可穿透几十米深度。以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波，所以超声波传感器由超声波发射探头与接收探头两部分组成。超声波传感器具有高灵敏度、高可靠性、高稳定性；耐高、低温度、耐湿度、抗振动等优点，如超声波测量距离传感器具有精度高和使用寿命长的特点，在一般使用条件下，它的测量误差为±0.1％，有效量程为10-2～104m。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。在医学方面，超声波诊断已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法，超声波诊断的优点是：对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等，因而推广容易，受到医务工作者和患者的欢迎；在工业方面，已经开发出各种功能的传感器，图10-3所示为适用于汽车倒车防撞雷达的双角度超声波传感器。另外，超声波的应用还包括对金属的无损探伤，超声波测量距离，汽车倒车防撞装置和超声波接近开关，家用电器和其它电子设备的遥控装置，防盗、防灾设备的超声波发射和接收等。2006-7-109在汽车工业和工业自动化

方面的应用

（1）汽车工业现代高级轿车的电子化控制系统水平的关键就在于采用传感器的数量和水平，目前一辆普通家用轿车上大约安装几十到近百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量可多达二百余只，种类通常达30余种，多则达百种。（2）工业自动化工业领域应用的传感器，如工艺控制、工业机械以及传统的自动传感器；各种测量工艺变量（如温度、液位、压力、流量等）传感器；测量电子特性（电流、电压等）和物理量（运动、速度、负载以及强度）的传感器，以及传统的接近/定位传感器发展迅速。

2006-7-1010在通信电电子和消消费电子子

产品品方面的的应用（3）通信电电子产品品手机产量量的大幅幅增长及及手机新新功能的的不断增增加给传传感器市市场带来来机遇与与挑战，，彩屏手手机和摄摄像手机机市场份份额不断断上升增增加了传传感器在在该领域域的应用用比例。。此外，，应用于于集团电电话和无无绳电话话的超声声传感器器、用于于磁存储储介质的的磁场传传感器等等都将出出现强势势增长。。（4）消费电电子产品品中国是家家电产品品生产大大国，中中国的家家电产品品除了巨巨大的内内需市场场外，还还大量出出口国际际市场，，由于低低廉的生生产成本本使中国国成为全全球最大大的家电电出口国国，家用用电器对对传感器器市场需需求主要要来自空空调、冰冰箱、洗洗衣机和和电饭煲煲等。2006-7-1011在专用设设备上的的应用（5）专用设设备专用设备备主要包包括医疗疗、环保保、气象象等领域域应用的的专业电电子设备备。目前前医疗领领域是传传感器销销售量巨巨大、利利润可观观的新兴兴市场，，该领域域要求传传感器件件向小型型化、低低成本和和高可靠靠性方向向发展。。2006-7-1012传感器的的发展方方向传感器产产业是国国内外公公认的具具有发展展前途的的高技术术产业，，它以技技术含量量高、经经济效益益好、渗渗透能力力强、市市场前景景广等特特点为世世人瞩目目。那些些高精度度、快响响应、高高可靠性性、宽温温度范围围、微型型化、微微功耗及及无源化化、智能能化、集集成化、、网络化化的传感感器将成成为未来来市场中中的宠儿儿。（1）由于传传感器都都是利用用材料的的各种效效应、特特性等来来实现非非电量转转换成电电量，所所以应采采用新材材料、新新技术、、新工艺艺及探讨讨新理论论来发展展传感器器。（2）为了适适应计算算机对信信息的处处理，应应发展数数字式传传感器，，这样可可省去模模数转换换电路，，而直接接与计算算机连接接。（3）为适应应工业和和实验中中的非接接触式检检测需要要，应使使用激光光、微波波、红外外等技术术。（4）发展““传像技技术”。。随着科科学的发发展，不不但要求求传感““个别非非电量””，而且且要求传传感被测测源的全全部信息息（即传传像）。。这就要要求传感感器不但但是小型型和微型型，而且且应从单单个发展展到组合合式（传传感器阵阵列）形形式，其其中每个个小传感感器测出出被测源源一个““像素””，整体体构成一一个“图图像传感感”，并并能在显显示屏上上显示等等。（5）发展““仿生传传感器””。生物物体充满满着大量量有传感感作用的的细胞，，如视觉觉、听觉觉、嗅觉觉、味觉觉、触觉觉、冷热热感觉等等细胞，，这些感感觉细胞胞，将非非电量转转换成““生物电电流”，，由神经经系统传传到大脑脑里进行行处理，，再发出出各种控控制命令令。（6）传感器器是属于于敏感技技术范畴畴之内，，而敏感感元件是是基础元元件，有有了优良良的敏感感元件，，才能有有高性能能的传感感器，所所以应优优先开发发新的领领域和原原理，生生产出优优良的敏敏感元件件。2006-7-101310.2信信息传输输技术随着21世纪的到到来，全全球进入入信息时时代，信信息的产产生和传传递非常常迅速，，已影响响了社会会的各个个方面。。经济增增长、社社会发展展和人们们物质生生活及精精神生活活水平的的提高对对通信提提出了更更新、更更高的要要求。为了实现现复杂的的信息处处理、信信息交换换、信息息共享，，信息需需要各传传感器与与计算机机之间、、各计算算机之间间传输。。信息传传输主要要分为有有线传输输和无线线传输，，其中有有线传输输以光纤通信信技术为典典型代表表，近距距离无线线传输以以红外技术术、蓝牙技术术为典型代代表，远远距离无无线传输输则以卫卫星通讯讯为主。。2006-7-1014光纤通信信原理（（一）光纤通信信（opticalfibercommunication）是以激光光为光源源，以光光导纤维维为传输输介质进进行的通通信。1966年，英籍籍华人高高锟最先先提出用用玻璃纤纤维进行行远距离离激光通通信的设设想。1973年，美国国康宁公公司制成成每千米米传输损损耗只有有20分贝的光光纤。同同年，美美国贝尔尔实验室室研制出出能在常常温下连连续工作作的半导导体激光光器。这这两项技技术突破破为光纤纤通信的的实现铺铺平了道道路。1976年，美国国在芝加加哥两个个相距7千米的电电话局间间首次进进行了光光纤通信信试验，，实现了了一根光光纤能够够同时容容纳8000对人通话话。光纤通信信系统一一般由计计算机、、光端机机和光中中继器等等组成。。光纤光纤光中继器发收发收收发收发计算机计算机光端机光端机图2006-7-1015光纤通信信原理（（二）计算机把把需要发发送的信信息送给给光端机机，由光光端机将将发送的的信息调调制在光光波上，，然后将将光波注注入光纤纤。光中中继器把把输入的的光信号号变换为为电信号号进行放放大，并并把放大大后的电电信号还还原为光光信号注注入到后后续的光光纤中继继续传送送，以补补偿光波波在光纤纤中传输输所带来来的损耗耗。光信信号到达达接收端端后，由由光端机机对光信信号进行行解调，，还原成成原来的的电信号号、送给给接收端端的计算算机。由于光纤纤通信系系统通常常是全双双工的，，因此光光端机和和光中继继器主要要由光发发射机和和光接收收机组成成，近距距离的光光纤通信信可以省省略光中中继器。。光纤通信信的发展展主要集集中在以以下几个个方面：：光传输技技术、光纤接入入技术、光网络的的新技术术演进、光纤器件件技术发发展。2006-7-1016光传输技技术光传输技技术，超超大容量量将成为为下一代代网络的的基本特特征，目目前商用用的DWDM（密集波分分复用））系统已已经实现现1600Gb/s容量（160波、每波波道速率率10Gb/s）、3000km超长距离离传输。。可进一一步扩展展传输光光纤的可可用带宽宽。随着着光纤制制造技术术的进步步和激光光源制造造技术的的发展，，可用于于光通信信的波长长带已经经由最常常用的C波带发展展到L波带、S波带乃至至全波段段；压缩缩相邻光光波长之之间的间间隔。大大容量密密集波分分复用系系统相邻邻波长间间的间隔隔在短短短的几年年时间内内经历了了由200GHz、100GHz、50GHz乃至25GHz的演变，，每前进进一步系系统可容容纳的波波长数就就可以增增加一倍倍；单波波长传输输速率不不断提高高。电时时分复用用的速率率在短短短的不到到10年的时间间内从155Mb/s到10Gb/s乃至40Gb/s发展；采采用ULH（超长距离离）技术术，延长长无再生生中继距距离。2006-7-1017光纤接入入技术光纤接入入技术，，现在的的接入技技术手段段，如xDSL（数字用户户环路，，DigitalSubscriberLoop）系统、HFC（混合光纤纤同轴电电缆，HybridFiberCoaxial）系统、以以太网接接入系统统和宽带带无线接接入系统统，都基基于铜缆缆或微波波频段的的接入，，受到传传输媒质质、无线线频谱和和技术体体制的先先天限制制，这些些接入方方式不能能从根本本上最终终解决用用户的宽宽带接入入需求。。光纤接接入技术术已广泛泛应用到到汇聚层层，而应应用到接接入终端端，即光光纤到户户（FTTH）是发展目目标。可可以分为为有源光光纤接入入和无源源光纤接接入两类类。有源源光纤接接入类似似铜线以以太网的的接入技技术。无无源接入入主要有有采用ATM技术的APON、采用以太太网技术术EPON和采用GFP封装的GPON，统称为xPON。2006-7-1018光网络的的新技术术演进光网络的的新技术术演进，，今后的的十年，，光网络络技术仍仍然是以以现在已已有的技技术为出出发点的的。光网网络技术术的发展展体现在在两个方方面，在在硬技术术实现上上是全光光网，在在软技术术实现上上是智能能网。全光网的的发展，，包括光光纤放大大器与光光纤激光光器、光光纤光栅栅光子器器件、光光子回路路、全光光纤集成成等。在在这方面面，很多多进展取取决与光光器件的的进展。。在具备备了WDM能力之后后，光传传送网络络第一次次拥有了了在光层层直接交交叉组网网的能力力，ASON的核心就就是本身身具备的的智能性性，第一一次在光光网络中中实现了了光信道道建立的的智能性性。即ASON在不需要要人为管管理和控控制的作作用下，，可以依依据控制制面的功功能，按按用户的的请求来来建立一一条符合合用户需需求的光光通道。。这一前前所未有有的革命命性进步步为光网网络带来来了质的的飞跃。。2006-7-1019光纤器件件技术发发展光纤器件件技术发发展，光光纤网络络体系是是未来光光通信的的主流发发展方向向，而光光网络技技术目前前的发展展，很大大程度上上取决于于光纤器器件技术术的发展展。器件件发展主主要有：：支持智智能化的的光可变变换器件件，包括括可调谐谐光源、、可调谐谐光滤波波器、全全光波长长转换器器、光可可变衰减减器等；；支持全全光网实实现的平平面光波波导技术术；以及及新一代代的光电电子材料料——光光子晶体体及其光光子晶体体光纤（（PCF）。2006-7-1020红外通信信红外通信信技术是是一种适适合于低低成本、、跨平台台、点对对点的高高速数据据连接，，尤其是是嵌入式式系统的的短距离离无线通通信技术术。由于于红外通通信技术术有着成成本低廉廉、连接接方便、、简单易易用和结结构紧凑凑的特点点，因此此在小型型的移动动设备中中获得了了广泛的的应用。。通过红红外接口口，各类类移动设设备可以以自由地地进行数数据交换换。红外线是是波长在在750nm至1mm之间的电电磁波，，它的频频率高于于微波而而低于可可见光，，是一种种人的眼眼睛看不不到的光光线。由由于红外外线的波波长较短短，对障障碍物的的衍射能能力差，，所以更更适合应应用在需需要短距距离无线线通讯的的场合，，进行点点对点的的直线数数据传输输，传输输速率最最快可达达16Mbps，红外数据据协会将将红外数数据通讯讯所采用用的光波波波长的的范围限限定在850nm至900nm之内。2006-7-1021蓝牙（Bluetooth））蓝牙（Bluetooth）技术是一一种支持持点到点点、点到到多点的的话音、、数据业业务的短短距离无无线通信信技术。。它由爱爱立信、、诺基亚亚、英特特尔、IBM和东芝等等公司提提出与推推广。从从1998年以来，，推出了了1.0A、1.0B标准并将将推出2.0标准。蓝牙技术术是作为为一种““电缆替替代”的的技术提提出来的的，发展展到今天天已经演演化成了了一种个个人信息息网络的的技术。。它将内内嵌蓝牙牙芯片的的设备互互联起来来，提供供话音和和数据的的接入服服务，实实现信息息的自动动交换和和处理。。蓝牙主主要针对对三大类类的应用用：话音音／数据据的接入入、外围围设备互互联和个个人局域域网。话话音／数数据的接接入是将将一台计计算设备备通过安安全的无无线链路路连接到到一个通通信设备备，完成成与广域域通信网网络的互互联。外外围设备备互联是是指将各各种外设设通过蓝蓝牙链路路连接到到主机。。个人局局域网的的主要应应用是个个人网络络和信息息的共享享和交换换。因为为红外与与蓝牙有有着各自自的优势势，不少少厂商将将这两种种短距离离无线通通信协议议进行整整合，因因此蓝牙牙技术呈呈现出以以下几种种发展趋势势。2006-7-1022蓝牙技术术的发展展趋势（（一）（1）芯片价价格持续续下降，，如英国国CSR生产的主主要蓝牙牙芯片产产品，目目前售价价约为7～8美元/颗，随着着公司陆陆续推出出新产品品，预计计以后将将降至3美元左右右；（2）芯片越越来越小小巧，蓝蓝牙的技技术界面面是专用用半导体体集成电电路芯片片，用于于嵌入电电子器件件内，要要嵌入到到电子器器件内，，它必须须具有小小巧、廉廉价、结结构紧凑凑和功能能强大的的特点才才能放进进蜂窝电电话中；；（3）向单芯芯片方向向发展，，目前已已经有所所突破，，如法国国AlcatelMicroelectronics等公司在在ISSCC2001上发表了了用于蓝蓝牙的单单芯片LSI，CSR公司也推推出了嵌嵌入电池池中的单单芯片蓝蓝牙ICBlueCore01；（4）产品具有有兼容性性，目前前的产品品一致性性测试都都已经没没问题，，但是无无法互通通，蓝牙牙只有成成为无线线通信的的“世界界语”才才有意义义。SIG已召集制制造商开开了两次次会议来来测试各各自蓝牙牙产品基基础组件件间的兼兼容情况况，测试试中发现现的不兼兼容情况况正在解解决之中中；（5）与其它技术术的共存，蓝蓝牙只是WLAN中重要的技术术，有其局限限性，WLAN网的实现需要要几种技术的的结合。如Intersil公司和SiliconWave公司宣布合作作开发兼容蓝蓝牙和IEEE802.11b标准的WLAN解决方案。Ashvattha半导体公司最最近宣称已经经开发出RF单芯片系统，，利用该系统统可以同时接接收和发送GSM、蓝牙和GPS信号；2006-7-1023蓝牙技术的发发展趋势（二二）（6）众多操作系系统支持蓝牙牙，微软公司司于2001年上市的Windows操作系统———Whistler也支持蓝牙。。以IBM为首的众多计计算机厂商正正在努力达成成协议，为PC平台制定蓝牙牙标准，以解解决不同设备备之间的兼容容性；（7）干扰问题的的解决，美国国Mobilian公司推出了兼兼具无线LAN和Bluetooth功能的芯片组组。这个由两两个芯片构成成的芯片组具具备无线LAN的标准方式IEEE802.11b的无线收发功功能和蓝牙功功能。由于IEEE802.11b和蓝牙的载波波频带都使用用2.4GHz频带，当同时时收发这两种种规格的数据据时，有可能能引起数据包包冲突等电波波干扰，一直直无法同时应应用。Mobilian公司此次开发发的芯片组中中，通过采用用消除电波干干扰的方法，，实现了两种种规格数据通通信的同时进进行；（8）支持漫游功功能，蓝牙技技术可以在微微网络或扩大大网之间切换换，但每次切切换都必须断断开与当前PAN的连接。为解解决此问题，，Commil技术公司设计计了一种系统统，即使在蓝蓝牙模式不同同入口点之间间漫游，仍可可以维持连续续的、不中断断的数据和声声音交流。这这种蓝牙网络络技术提供很很好的连接，，其中一个连连接是从一个个蓝牙入口点点出发，在运运作中保证不不断开。2006-7-102410.2.3卫星通通信卫星通讯模式式是一个一对对多的网络结结构模式。卫卫星通信系统统由卫星和地地球站两部分分组成。卫星星在空中起中中继站的作用用，即把地球球站发上来的的电磁波放大大后再返送回回另一地球站站。地球站则则是卫星系统统与地面公众众网的接口，，地面用户通通过地球站出出入卫星系统统形成链路。。由于静止卫卫星在赤道上上空3600公里，它绕地地球一周时间间恰好与地球球自转一周（（23小时56分4秒）一致，从从地面看上去去如同静止不不动一般。三三颗相距120度的卫星就能能覆盖整个赤赤道圆周。故故卫星通信易易于实现越洋洋和洲际通信信。最适合卫卫星通信的频频率是1~10GHz频段，即微波波频段。为了了满足越来越越多的需求，，已开始研究究应用新的频频段，如12GHz、14GHz、20GHz及30GHz。2006-7-1025卫星通信的主主要特点优点：（1）通信范围大大，只要卫星星发射的波束束覆盖的范围围均可进行通通信。（2）不易受陆地地灾害影响。。（3）建设速度快快。（4）易于实现广广播和多址通通信。（5）电路和话务务量可灵活调调整。（6）一信道可用用于不同方向向和不同区域域。缺点：（1）因两地球站站之间的电磁磁波传播距离离最小为7200公里，信号有有延迟。（2）10GHz以上频带受降降雨雪的影响响。（3）天线受太阳阳噪声的影响响。2006-7-1026宽带卫星通信信发展

策略略及趋势（1）更注重Internet接入，卫星非非常适合于传传输Internet业务，优点为为：传输不受受陆地电路影影响，卫星不不对称线路方方案经济高效效，更适于局局域网，可作作为多信道广广播业务的平平台；（2）开放标准与与模块化问题题，已有的LEO/MEOGMPCs卫星系统其全全球标准化开开放标准能力力极差，很难难形成规模化化能力。在下下一步全球宽宽带MSS行程中，纳入入IMT-2000的类3GMSS轨道，进行全全球开放标准准与规模化运运作，并与相相应地面业务务部分取得有有效的综合，，是一条有效效的出路；（3）商业策略，，获得与地面面业务相比拟拟的性能价格格比是未来卫卫星通信，包包括其未来多多模终端应用用发展的基本本准则。地面面移动通信网网络容量及用用户数增长速速度极快，以以每年30％到50％的高速递增增，同时更新新换代速度也也很快，在10至15年内可能会快快速发展。因因此，宽带卫卫星通信系统统的发展必须须适应这种演演进竞争步伐伐，在提高性性能价格比的的前提下快速速发展。近年来卫星通通信新技术的的发展层出不不穷。例如甚甚小口径天线线地球站（VSAT）系统，中低轨轨道的移动卫卫星通信系统统等都受到了了人们广泛的的关注和应用用。卫星通信信也是未来全全球信息高速速公路的重要要组成部分。。2006-7-102710.3信信息处理技技术信息处理是目目前计算机应应用最广泛的的领域之一。。信息处理是是指将收集到到的信息（称称为原始信息息）按照一定定的程序和方方法进行分类类、分析、整整理、编制等等，使其具有有可用性。信信息处理的类类型很多，如如图像信息处理理、声音信息处理理、指纹识别、自动翻译等、模式识别，都是目前研研究的热点领领域。2006-7-102810.3.1数字图图像处理数字图像处理理又称为计算算机图像处理理，它是指将将图像信号转转换成数字信信号并利用计计算机对其进进行处理的过过程。数字图图像处理作为为一门学科大大约形成于20世纪60年代初期。早早期图像处理理的目的是改改善图像的质质量，输入的的是质量低的的图像，输出出的是改善质质量后的图像像，常用的图图像处理方法法有图像增强强、复原、编编码、压缩等等。首次获得实际际成功应用的的是美国喷气气推进实验室室（JPL）；其次是在医学学上获得的成成果。另外，，图像处理技技术其他诸多多应用领域也也受到了广泛泛重视并取得得了重大的开开拓性成就，，如航空航天、生物医学工程程、工业检测、机器人视觉、、公安司法、、军事制导、文化艺术等领域。2006-7-1029图像处理在航航天和航空技技术方面的的应用数字图像处理理技术在航天天和航空技术术方面的应用用，除了上面面介绍的JPL对月球、火星星照片的处理理之外，另一一方面的应用用是在飞机遥遥感和卫星遥遥感技术中。。许多国家每每天派出很多多侦察飞机对对地球上有兴兴趣的地区进进行大量的空空中摄影。对对由此得来的的照片进行处处理分析，以以前需要雇用用几千人，而而现在改用配配备有高级计计算机的图像像处理系统来来判断分析，，既节省人力力，又加快了了速度，还可可以从照片中中提取人工所所不能发现的的大量有用情情报。2006-7-1030图像处理在生生物医学工工程方面的应应用数字图像处理理在生物医学学工程方面的的应用十分广广泛，而且很很有成效。除除了上面介绍绍的CT技术之外，还还有一类是对对医用显微图图像的处理分分析，如红细细胞、白细胞胞分类、染色色体分析、癌癌细胞识别等等。此外，在在X光肺部图像增增晰、超声波波图像处理、、心电图分析析、立体定向向放射治疗等等医学诊断方方面都广泛地地应用图像处处理技术。2006-7-1031图像处理在通通信工程方方面的应用当前通信的主主要发展方向向是声音、文文字、图像和和数据结合的的多媒体通信信。具体地讲讲是将电话、、电视和计算算机以三网合合一的方式在在数字通信网网上传输。其其中以图像通通信最为复杂杂和困难，因因图像的数据据量十分巨大大，如传送彩彩色电视信号号的速率达100Mbps以上。要将这这样高速率的的数据实时传传送出去，必必须采用编码码技术来压缩缩信息的比特特量。在一定定意义上讲，，编码压缩是是这些技术成成败的关键。。2006-7-1032图像处理在工工业和

工程程方面的应用用在工业和工程程领域中图像像处理技术有有着广泛的应应用，如自动动装配线中检检测零件的质质量、并对零零件进行分类类，印刷电路路板疵病检查查，弹性力学学照片的应力力分析，流体体力学图片的的阻力和升力力分析，邮政政信件的自动动分拣，在一一些有毒、放放射性环境内内识别工件及及物体的形状状和排列状态态，先进的设设计和制造技技术中采用工工业视觉等等等。其中值得得一提的是研研制具备视觉觉、听觉和触触觉功能的智智能机器人，，将会给工农农业生产带来来新的激励，，目前已在工工业生产中的的喷漆、焊接接、装配中得得到有效的利利用。2006-7-1033图像处理在军军事、

公安安方面的应用用在军事方面图图像处理和识识别主要用于于导弹的精确确制导，各种种侦察照片的的判读，具有有图像传输、、存储和显示示的军事自动动化指挥系统统，飞机、坦坦克和军舰模模拟训练系统统等；公安业业务图片的判判读分析、指指纹识别、人人脸鉴别、不不完整图片的的复原，以及及交通监控、、事故分析等等。目前已投投入运行的高高速公路不停停车自动收费费系统中的车车辆和车牌的的自动识别都都是图像处理理技术成功应应用的例子。。2006-7-1034图像处理在文文化艺术方方面的应用目前这类应用用有电视画面面的数字编辑辑、动画的制制作、电子图图像游戏、纺纺织工艺品设设计、服装设设计与制作、、发型设计、、文物资料照照片的复制和和修复、运动动员动作分析析和评分等等等，现在已经经逐渐形成一一门新的艺术术——计算机机美术。2006-7-103510.3.2声音信信息处理声音是除文字字、图形之外外表达信息的的另一种有效效方式。所有有声音信息在在计算机内部部是以音频文文件的形式存存储的，音频频文件通常分分为两类：声声音文件和MIDI文件。有关音音频文件处理理的内容在已已节详细介绍过过，此处不再再赘述。2006-7-103610.3.3电子指纹纹指纹特征一般般分为总体特特征和局部特特征。总体特特征包括纹形形、特征点的的分类、方向向、曲率、位位置。每个指指纹都具有唯唯一性，利用用指纹进行身身份认证，可可完全杜绝钥钥匙、IC卡被盗用，密密码被破解等等导致的他人人非法进入现现象。指纹识别主要要分为四个阶阶段：读取指指纹、提取特特征、保存数数据和比对确确认。首先，，通过指纹识识别器的读取取设备读取指指纹图像。在在获取指纹图图像之后，识识别芯片对图图像进行初步步处理，使之之更加清晰可可辨。接下来来，指纹辨识识软件建立指指纹的“数字字表示特征””数据，从指指纹转换成特特征数据。两两枚不同的指指纹会产生不不同的特征数数据。指纹由由多种“脊””状图形构成成，类似于山山脊。由于纹纹路不连续，，脊状图形多多种多样，诸诸如分岔、弧弧形、交叉、、三角等。计计算机把将这这些脊状图形形进行坐标定定位，进而从从坐标位置上上标示出数据据点，有点像像初中几何画画函数图的步步骤。这些数数据点同时具具有7种以上的唯一一性特征，由由于通常情况况下一枚指纹纹有70个节点，通过过计算会产生生大约490个数据。最后后，通过模糊糊比较的方法法，把两个指指纹的模板进进行比较，计计算出它们的的相似程度，，最终得到两两个指纹的匹匹配结果。2006-7-103710.3.4自动翻译译1945年，当时信息息论的先驱WarrenWeaver就认为语言的的翻译过程可可以抽象成编编码和解码过过程，这种思思想其实就是是机器翻译的的基石，并提提出了机器翻翻译的可计算算性。20世纪80年代以来，自自动翻译技术术的一个分支支就是着手把把机器翻译和和语音识别、、语音合成相相结合，进行行直接的口语语翻译。在有有明确限定的的领域中，语语音识别技术术一般能取得得比较高的准准确率。只要要收集的样本本能对限定领领域的语言现现象有比较好好的覆盖，翻翻译方法特别别是基于经验验主义的翻译译方法，就会会非常适用。。最典型的经经验主义方法法是基于实例例或模板的方方法，其基本本思想是研究究语料库中出出现的句型，，然后进行通通用化处理，，并建立一个个句型库，在在翻译的时候候，通过匹配配库中的模板板就可以获得得可靠性较高高的翻译。另另一种更加高高级的模型是是基于双语语语料的统计方方法，这种方方法从研究双双语语料句对对之间的对位位关系开始。。互译句对之之间存在着不不同层次上的的对应关系，，通过统计的的方法，可算算出中文和英英文词汇之间间的翻译概率率，以及位置置关系对翻译译概率的影响响，最终可通通过纯数学的的方法来实现现翻译过程。。2006-7-103810.3.5模式识识别模式识别，通通俗一点讲就就是机器识别别，计算机识识别或机器自自动识别。在在这里是针对对让计算机来来判断事物而而提出的，如如检测病理切切片中是否有有癌细胞、文文字识别、话话语识别、图图像中物体识识别等等。模模式识别研究究的内容是使使机器能做以以前只能由人人类才能做的的事，具备人人所具有的、、对各种事物物与现象进行行分析、描述述与判断的部部分能力。一个典型的模模式识别系统统一般由数据据获取、预处处理、特征提提取选择、分分类决策及分分类器设计五五部分组成。。分类器设计计在训练过程程中完成，利利用样本进行行训练，确定定分类器的具具体参数。而而分类决策在在识别过程中中起作用，对对待识别的样样本进行分类类决策。2006-7-103910.4IT应用大视角10.4.1导航与卫星定定位技术卫星导导航定定位系系统组组成卫星导导航的的应用用S技术遥感（（RS）地理信信息系系统（（GIS）全球定定位系系统（（GPS）10.4.3智能机机器人人10.4.4智能大大厦2006-7-1040导导航与与卫星星定位位技术术在卫星星定位位导航航系统统出现现之前前，远远程导导航与与定位位主要要用的的是无无线电电导航航系统统。无无线电电导航航是以以各种种地面面和机机载无无线电电导航航设备备，向向载体体提供供准确确、可可靠的的方位位、距距离和和位置置信息息，由由于无无线电电波在在大气气中传传播几几千公公里过过程中中，受受电离离层折折射和和地球球表面面反射射的干干扰较较大，，所以以，它它的精精度还还不是是很理理想。。当今今，每每天都都有数数以百百计的的船舶舶航行行在茫茫茫的的海洋洋里。。不幸幸的是是全世世界大大型轮轮船中中，每每年都都有几几百艘艘在海海上遇遇险。。其中中有半半数事事故是是由于于航行行原因因造成成的，，使世世界商商船队队里每每年都都有几几十艘艘船沉沉没!虽然航航海技技术和和设备备在不不断完完善，，但仍仍不能能满足足今天天的要要求。。正因因为如如此，，人们们请求求卫星星来帮帮忙。。2006-7-1041卫星导导航定定位系系统组组成卫星导导航定定位是是指利利用卫卫星导导航定定位系系统提提供的的位置置、速速度、、时间间等信信息来来完成成对地地球各各种目目标的的定位位、导导航、、监测测和管管理。。卫星星定位位导航航作为为继互互联网网、移移动通通信之之后发发展最最快的的信息息产业业之一一，受受到世世界各各国的的极大大重视视。像像美国国的全全球卫卫星定定位系系统（（GPS），它的空空间部部分是是由24颗人造造卫星星组成成的，，每颗颗卫星星都不不断发发出测测距信信号和和导航航电文文；地地面上上的接接收机机接收收到卫卫星发发出的的信号号后，，可以以测定定接收收机天天线到到导航航卫星星之间间的距距离，，并迅迅速计计算出出导航航电文文得到到卫星星空间间坐标标位置置。一一般来来说需需要同同时接接收4颗卫星星的信信号，，经过过计算算便能能确定定接收收者所所处的的位置置、行行进速速度等等等。。定位位卫星星发出出的信信号覆覆盖全全球各各个角角落，，而且且不易易受天天气的的变化化影响响，因因此能能够全全天候候、全全天时时对地地球上上任何何地方方、无无论是是移动动的还还是固固定的的目标标进行行导航航定位位。除除了美美国的的全球球卫星星定位位系统统之外外，还还有俄俄罗斯斯的GLONASS卫星系系统，，而我我国是是世界界上第第三个个拥有有卫星星导航航系统统的国国家，，那就就是北北斗导导航定定位系系统。。北斗斗系统统的空空间部部分是是由2颗工作作星和和1颗备用用星组组成，，其定定位原原理与与全球球卫星星定位位系统统有所所不同同。北北斗系系统能能够覆覆盖整整个中中国及及周边边地区区，并并且拥拥有通通信功功能，，而全全球卫卫星定定位系系统则则没有有，更更重要要的是是北斗斗系统统是我我国自自主的的研发发卫星星导航航系统统。欧欧盟正正在计计划建建设GALILEO卫星系系统，，它的的空间间部分分将由由30颗卫星星组成成。2006-7-1042卫星导导航的的应用用卫星导导航的的应用用领域域非常常广泛泛，凡凡是涉涉及到到位置置、速速度、、时间间信息息的都都与卫卫星导导航技技术息息息相相关。。卫星星导航航系统统最初初是用用于军军事领领域，，1995年全球球卫星星定位位系统统向民民用开开放后后，迅迅速应应用到到各个个领域域。民民经济济各个个领域域都要要用到到卫星星导航航定位位。电电力、、有线线电视视、城城市地地下管管道采采用卫卫星定定位技技术布布设线线路；；公安安、银银行、、医疗疗、消消防等等用它它营建建紧急急救援援或报报警系系统；；汽车车、船船舶用用卫星星定位位技术术导航航；在在电子子商务务领域域，卫卫星定定位技技术被被用于于客户户管理理和物物流配配送。。数字字农业业、抗抗震救救灾、、天气气预报报等都都要用用到卫卫星导导航定定位技技术。。2006-7-1043遥感（（RS））“遥感””，顾顾名思思义，，就是是遥远远地感感知。。人类类通过过大量量的实实践，，发现现不同同物体体的电电磁波波特性性是不不同的的。遥遥感就就是根根据这这个原原理来来探测测地表表物体体对电电磁波波的反反射和和其发发射的的电磁磁波，，从而而提取取这些些物体体的信信息，，完成成远距距离识识别物物体。。遥感的的实现现还需需要遥遥感平平台，，像卫卫星、、飞机机、气气球等等，它它们的的作用用就是是稳定定地运运载传传感器器。针针对不不同的的应用用和波波段范范围，，人们们已经经研究究出很很多种种传感感器，，探测测和接接收物物体在在可见见光、、红外外线和和微波波范围围内的的电磁磁辐射射。传传感器器会把把这些些电磁磁辐射射按照照一定定的规规律转转换为为原始始图像像。原原始图图像被被地面面站接接收后后，要要经过过一系系列复复杂的的处理理，才才能提提供给给不同同的用用户使使用。。我国遥遥感技技术的的发展展十分分迅速速，不不仅可可以直直接接接收、、处理理和提提供卫卫星的的遥感感信息息，而而且具具有航航空航航天遥遥感信信息采采集的的能力力，能能够自自行设设计制制造像像航空空摄影影机、、全景景摄影影机、、红外外线扫扫描仪仪、多多炮谱谱扫描描仪、、合成成孔径径侧视视雷达达等多多种用用途的的航空空航天天遥感感受仪仪器和和用于于地物物波谱谱测定定的仪仪器。。2006-7-1044地理信信息系系统（（GIS）地理信信息系系统（（GeographicInformationSystem，简称GIS）是人类类在生生产实实践活活动中中，为为描述述和处处理相相关地地理信信息而而逐渐渐产生生的软软件系系统。。它以以计算算机为为手段段，对对具有有地理理特征征的空空间数数据进进行处处理，，能以以一个个空间间信息息为主主线，，将其其它各各种与与其有有关的的空间间位置置信息息结合合起来来。它它的诞诞生改改变了了传统统的数数值处处理信信息方方式，，使信信息处处理由由数值值领域域步入入空间间领域域。GIS主要由由4个部分分组成成，即即计算算机硬硬件系系统、、计算算机软软件系系统、、地理理空间间数据据库和和系统统管理理人员员。地地理信信息系系统的的应用用主要要有：：资源源清查查、城城乡规规划、、灾害害监测测、环环境管管理、、宏观观决策策。2006-7-1045全球定定位系系统GPS全球定定位系系统（（GlobalPositionSystem，简称GPS）:美国于于1994年全面面建成成，具具有在在海、、陆、、空进进行全全方位位实时时三维维导航航与定定位能能力的的新一一代卫卫星导导航与与定位位系统统。GPS具有全全天候候、高高精度度、自动化化、高高效益益等显显著特特点，，广泛泛应用用于大大地测测量、、工程程测量量、航航空摄摄影测测量、、运载载工具具导航航和管管制、、地壳壳运动动监测测、工工程变变形监监测、、资源源勘察察、地地球动动力学学等多多种学学科。。GPS是美国国第二二代卫卫星导导航系系统，，由空空间部部分、、地面面监控控部分分和用用户接接收机机三大大部分分组成成。GPS的基本本定位位原理理是：：卫星星不间间断地地发送送自身身的星星历参参数和和时间间信息息，用用户接接收到到这些些信息息后，，经过过计算算求出出接收收机的的三维维位置置、三三维方方向以以及运运动速速度和和时间间信息息。按按定位位方式式，GPS定位分分为单单点定定位和和相对对定位位（差差分定定位））。以以地理理信息息系统统为核核心的的3S（RS、、GIS、、GPS））技术的的集成成，构构成了了对空空间数数据实实时进进行采采集、、更新新、处处理、、分析析及为为各种种实际际应用用提供供科学学的决决策咨咨询的的强大大技术术体系系。2006-7-1046智智能机机器人人“机器器人是是一种种自动动化的的机器器，所所不同同的是是这种种机器器具备备一些些与人人或生生物相相似的的智能能能力力，如如感知知能力力、规规划能能力、、动作作能力力和协协同能能力，，是一一种具具有高高度灵灵活性性的自自动化化机器器”。。机器人人技术术作为为20世纪人人类最最伟大大的发发明之之一，，工业业机器器人、、仿人人形机机器人人、农农业机机器人人、服服务机机器人人、水水下机机器人人、医医疗机机器人人、军军用机机器人人、娱娱乐机机器人人等正正以飞飞快的的速度度向实实用化化迈进进。2006-7-1047智智能大大厦智能大大厦是是指利利用系系统集集成方方法，，将计计算机机技术术、通通信技技术、、信息息技术术等高高科技技与现现代建建筑艺艺术有有机结结合，，通过过对设设备的的自动动监控控、对对信息息资源源的管管理和和对使使用者者的信信息服服务及及其与与建筑筑的优优化组组合，，向人人们提提供一一个高高效、、舒适适、安安全、、便利利环境境的建建筑物物。智智能大大厦是是信息息时代代的产产物，，是计计算机机、通通信技技术等等高科科技在在建筑筑业中中重大大应用用。主主要包包括：：楼宇宇自动动化系系统、、通信信自自动动化化系系统统、办公公自自动动化化、消防防自自动动化化系系统统、安保保自自动动化化系系统统、防盗盗报报警警子子系系统统与与电电视视监监控控子子系系统统、门禁禁管管理理系系统统。2006-7-104810.5IT发展展展展望望G通信信通信信技技术术发发展展历历程程TD-SCDMA10.5.2自动动驾驾驶驶10.5.3量子子计计算算机机10.5.4生物物计计算算机机2006-7-1049通信信技技术术发发展展历历程程在20世纪纪80年代代中中期期，，模模拟拟移移动动技技术术即即第第一一代代移移动动通通讯讯技技术术（（firstgeneration，简称称1G）投入入商商业业使使用用。。我我国国从从1988年开开通通移移动动电电话话就就是是采采用用第第一一代代技技术术；在20世纪纪90年代代初初，，以以数数字字语语音音传传输输技技术术为为核核心心的的第第二二代代移移动动通通讯讯技技术术（（secondgeneration，简称称2G）出现现。。2G主要要有有GSM和CDMA两种种技技术术标标准准。。第第二二代代移移动动通通信信技技术术的的特特点点是是除除了了话话音音业业务务以以外外，，可可以以开开展展一一些些简简单单的的数数据据业业务务如如发发短短信信等等。。话话音音质质量量、、安安全全性性比比1G通信信好好很很多多。。第三三代代移移动动通通信信技技术术（（thirdgeneration，简称称3G）是无无线线通通信信与与国国际际互互联联网网等等多多媒媒体体通通信信结结合合的的新新一一代代移移动动通通信信系系统统。。它它能能够够处处理理图图像像、、语语音音、、视视频频流流等等多多种种媒媒体体形形式式，，提提供供包包括括网网页页浏浏览览、、电电话话会会议议、、电电子子商商务务等等多多种种信信息息服服务务。。为为手手机机融融入入多多媒媒体体元元素素提提供供强强大大的的支支持持。。目目前前国国际际上上有有三三大大标标准准，，分分别别是是欧欧洲洲提提出出的的WCDMA标准准、、美美国国提提出出的的CDMA2000标准准和和我我国国科科学学家家提提出出的的TD-SCDMA标准准。。2006-7-1050TD-SCDMATD-SCDMA其主主要要技技术术特特点点是是：：信信号号带带宽宽为为1.23MHz；码片片速速率率为为1.28Mchip/s；采用用智智能能天天线线技技术术，，提提高高了了频频谱谱效效率率；；采采用用同同步步CDMA技术术，，降降低低上上行行用用户户间间的的干干扰扰和和保保持持时时隙隙宽宽度度；；接接收收机机和和发发射射机机采采