Imaginile sunt semnale cu caracteristici speciale. În primul rând, ele reprezintă o măsură a unui parametru în raport cu spațiul (distanța), în timp ce majoritatea semnalelor reprezintă o măsură a unui parametru în timp. În al doilea rând, ele conțin foarte multe informații. De exemplu, mai mult de 10 megaocteți pot fi solicitați pentru a stoca o secundă de televiziune video. Aceasta este mai mult de o mie de ori mai mare decât pentru un semnal de voce cu lungime similară. În al treilea rând, judecătorul final al calității este adesea o evaluare umană subiectivă, mai degrabă decât un criteriu obiectiv. Aceste caracteristici speciale au făcut ca procesarea imaginilor să fie un subgrup distinct în cadrul DSP.

Medical

În 1895, Wilhelm Conrad Röntgen a descoperit că razele X pot trece prin cantități substanțiale de materie. Medicina a fost revoluționată de capacitatea de a privi în interiorul corpului uman viu. Sistemele medicale cu raze X s-au răspândit în întreaga lume în numai câțiva ani. În ciuda succesului său evident, imagistica medicală cu raze X a fost limitată de patru probleme până când DSP și tehnicile aferente au apărut în anii 1970. În primul rând, structurile suprapuse în corp se pot ascunde una în spatele celeilalte. De exemplu, porțiuni ale inimii ar putea să nu fie vizibile în spatele coastelor. În al doilea rând, nu este întotdeauna posibil să se facă distincția între țesuturile similare. De exemplu, poate fi capabilă să separe structuri osoase de țesut moale, dar să nu distingă o tumoare de ficat. În al treilea rând, imaginile cu raze X arată anatomia, structura corpului și nu fiziologia, funcționarea organismului. Imaginea cu raze X a unei persoane vii arată exact ca imaginea cu raze X a unui mort! A patra, expunerea la raze X poate provoca cancer, necesitând utilizarea sa în mod redus și numai cu o justificare adecvată.

Problema structurilor suprapuse a fost rezolvată în 1971 odată cu introducerea primului scaner tomograf computerizat (numit tomografie computerizată axială sau scaner CAT). Tomografia computerizată (CT) este un exemplu clasic de procesare a semnalelor digitale. Razele X din mai multe direcții sunt trecute prin secțiunea corpului pacientului supus examinării. În loc să formeze pur și simplu imagini cu raze X detectate, semnalele sunt convertite în date digitale și stocate pe un computer. Informația este apoi utilizată pentru a calcula imaginile care par a fi felii prin corp. Aceste imagini prezintă detalii mult mai fine decât tehnicile convenționale, permițând diagnosticare și tratament semnificativ mai bune. Impactul CT a fost aproape la fel de mare ca introducerea originală a imaginilor cu raze X în sine. În numai câțiva ani, fiecare spital major din lume avea acces la un scaner CT. În 1979, doi dintre contribuabili principali ai CT, Godfrey N. Hounsfield și Allan M. Cormack, au împărțit Premiul Nobel pentru Medicină. Deci DSP e bun!

Ultimele trei probleme cu raze X au fost rezolvate prin utilizarea energiei penetrante, altele decât razele X, cum ar fi undele radio și sonore. DSP joacă un rol-cheie în aceste tehnici. De exemplu, imagistica prin rezonanță magnetică (RMN) utilizează câmpuri magnetice împreună cu unde radio pentru a sonda interiorul corpului uman. Ajustarea corectă a intensității și frecvenței câmpurilor determină ca nucleele atomice dintr-o regiune localizată a corpului să rezoneze între stările energiei cuantice. Această rezonanță are ca rezultat emisia unei unde radio secundare, detectată cu o antenă amplasată lângă corp. Intensitatea și alte caracteristici ale acestui semnal detectat oferă informații despre regiunea localizată în rezonanță. Reglarea câmpului magnetic permite scanarea regiunii de rezonanță în întreg corpul, prin cartografierea structurii interne. Aceste informații sunt de obicei prezentate ca imagini, la fel ca în tomografia computerizată. Pe lângă faptul că asigură o discriminare excelentă între diferite tipuri de țesuturi moi, RMN poate furniza informații despre fiziologie, cum ar fi fluxul sanguin prin artere. RMN se bazează în totalitate pe tehnicile de procesare digitală a semnalelor și nu a putut fi implementată fără ele.

Spațiu

Uneori, trebuie să profiți din plin de o imagine rea. Acest lucru este valabil în mod frecvent în cazul imaginilor preluate din sateliții fără pilot și din vehiculele de explorare spațială. Nimeni nu va trimite un reparator pe Marte doar pentru a regla butoane pe o cameră! DSP poate îmbunătăți calitatea imaginilor realizate în condiții extrem de nefavorabile în mai multe moduri: reglarea luminozității și a contrastului, detectarea frontului, reducerea zgomotului, reglarea focalizării, reducerea neclarității mișcării etc. Imaginile care au distorsiuni spațiale, cum ar fi întâlnite atunci când o imagine plată este luată pe o planetă sferică, pot fi, de asemenea, deformate într-o reprezentare corectă. Multe imagini individuale pot fi combinate într-o singură bază de date, permițând afișarea informațiilor în moduri unice. De exemplu, o secvență video care simulează un zbor aerian deasupra suprafeței unei planete îndepărtate.

Produse pentru imagistică comercială

Conținutul mare de informații din imagini reprezintă o problemă pentru sistemele vândute în cantități de masă pentru publicul larg. Sistemele comerciale trebuie să fie ieftine, iar acest lucru nu se potrivește bine cu memoriile mari și cu rate ridicate de transfer de date. Un răspuns la această dilemă este compresia imaginilor. La fel ca în cazul semnalelor vocale, imaginile conțin o cantitate enormă de informații redundante și pot fi executate prin algoritmi care reduc numărul de biți necesari pentru a le reprezenta. Televiziunea și alte imagini în mișcare sunt adaptate special pentru comprimare, deoarece cea mai mare parte a imaginii rămâne aceeași de la cadru la cadru. Produsele imagistice comerciale care profită de această tehnologie includ: telefoane video, programe de calculator care afișează imagini în mișcare și televiziune digitală.