第壹個成功的應用是美國噴氣推進實驗室(JPL)。他們使用圖像處理技術，如幾何校正、灰度變換和噪聲去除，處理了1964年空間探測器火星車7號發回的數千張月球照片，並考慮了太陽位置和月球環境的影響。計算機成功繪制了月球表面的地圖，獲得了巨大的成功。隨後，對飛船發回的近10萬張照片進行了更加復雜的圖像處理，從而獲得了月球的地形圖、彩色地圖和全景鑲嵌圖，取得了非凡的成果，為人類登月的開創性工作奠定了堅實的基礎，促進了數字圖像處理學科的誕生。在未來的航天技術中，如火星、土星等星球的探索，數字圖像處理技術發揮了巨大的作用。
數字圖像處理的另壹個偉大成就是在醫學上的成就。1972年，英國EMI公司的工程師豪斯菲爾德發明了壹種用於顱骨診斷的X射線計算機斷層掃描裝置，也就是我們通常所說的CT(計算機斷層掃描儀)。CT的基本方法是根據人體頭部橫斷面的投影重建橫斷面圖像，稱為圖像重建。1975年，百代成功研制出全身CT裝置，獲得了人體各部位生動清晰的斷層圖像。從65438到0979，這項無創診斷技術獲得了諾貝爾獎，可見它對人類做出了劃時代的貢獻。
與此同時，圖像處理技術在許多應用領域得到了廣泛的關註並取得了巨大的開創性成果，包括航空航天、生物醫學工程、工業檢測、機器人視覺、公安司法、軍事制導、文化藝術等。，使圖像處理成為壹門引人註目、前景廣闊的新學科。隨著圖像處理技術的深入發展，自20世紀70年代中期以來，隨著計算機技術、人工智能和思維科學研究的飛速發展，數字圖像處理已經發展到更高、更深的層次。人們已經開始研究如何利用計算機系統來解讀圖像，實現類似於人的視覺系統對外界的理解，這就是所謂的圖像理解或計算機視覺。許多國家，特別是發達國家，在這方面投入了更多的人力物力，取得了許多重要的研究成果。其中，具有代表性的成果是麻省理工學院的Marr在20世紀70年代末提出的視覺計算理論，該理論已經成為計算機視覺領域十多年來的主導思想。雖然理論方法的研究取得了很大的進展，但是圖像理解本身就是壹個困難的研究領域，困難很多。由於人類對自身的視覺過程還知之甚少，計算機視覺是壹個有待進壹步探索的新領域。
2.圖像是人類獲取和交流信息的主要來源。因此，圖像處理的應用領域必然涉及到人類生活和工作的方方面面。隨著人類活動的不斷擴大，圖像處理的應用領域也將擴大。
1)航空航天技術的應用數字圖像處理技術在航空航天技術中的應用，除了上述JPL對月球和火星照片的處理，還應用在飛機遙感和衛星遙感技術中。許多國家每天派出許多偵察機，對地球上感興趣的地區進行大量的航空攝影。以前需要雇傭上千人對照片進行處理和分析，而現在使用配備了先進計算機的圖像處理系統對照片進行解讀和分析，不僅節省了人力，而且加快了速度，還可以從照片中提取很多人工無法找到的有用信息。從20世紀60年代末開始，美國和壹些國際組織發射了資源遙感衛星(如LANDSAT系列)和天空實驗室(如SKYLAB)。由於成像條件受飛機位置、姿態和環境條件的影響，圖像質量總是不是很高。因此，以如此昂貴的價格通過簡單直觀的判讀獲取圖像是不經濟的，必須采用數字圖像處理技術。例如，LANDSAT系列陸地衛星使用多波段掃描儀(MSS)在900km高度以18天為周期對地球的每壹個區域進行掃描成像，其圖像分辨率大致相當於地面十幾米或100米(例如，LANDSAT-4在1983發射，分辨率為30m)。這些圖像在空中被處理(數字化和編碼)並存儲在磁帶上。衛星經過地面站上空時，高速傳輸，然後由處理中心進行分析解釋。在這些圖像的成像、存儲、傳輸和解釋中必須使用許多數字圖像處理方法。目前，世界各國都在利用陸地衛星獲得的圖像進行資源調查(如森林調查、海洋沈積物和漁業調查、水資源調查等。)、災害探測(如害蟲探測、火災和水探測、環境汙染探測等。)、資源勘探(如石油勘探、礦產勘探、地理位置勘探和大型項目分析等。)、農業規劃(如土壤營養、含水量、作物生長、估產等。)，以及城市規劃(如。我國在上述方面也進行了壹些實際應用，取得了良好的效果。數字圖像處理技術在天氣預報和對太空中其他行星的研究中也發揮了相當大的作用。
2)生物醫學工程的應用數字圖像處理在生物醫學工程中應用廣泛，並且非常有效。除了上述的CT技術外，還有壹類是對醫學顯微圖像的處理和分析，如紅細胞和白細胞分類、染色體分析、癌細胞識別等。此外，圖像處理技術還廣泛應用於X射線肺部圖像銳化、超聲圖像處理、心電圖分析、立體定向放射治療等醫學診斷。
3)在通信工程中的應用目前通信的主要發展方向是語音、文字、圖像、數據相結合的多媒體通信。具體來說，電話、電視、電腦在數字通信網絡上以三合壹的方式傳輸。其中圖像通信最為復雜和困難，因為圖像數據量巨大，例如傳輸彩色電視信號的速率在100 mbit/s以上，為了實時傳輸這樣的高速數據，必須采用編碼技術壓縮信息的比特量。從某種意義上說，編碼壓縮是這些技術成敗的關鍵。除熵編碼、DPCM編碼和變換編碼外，國內外正在開發新的編碼方法，如逐行編碼、自適應網絡編碼和小波變換圖像壓縮編碼。
4)工業和工程應用圖像處理技術廣泛應用於工業和工程領域，如自動裝配線上零件的質量檢測和分類，印刷電路板的缺陷檢測，彈性圖的應力分析，流體力學圖的阻力和升力分析，郵件的自動分揀，某些有毒和放射性環境中工件和物體的形狀和排列的識別，先進設計和制造技術中采用工業視覺等。值得壹提的是，具有視覺、聽覺和觸覺功能的智能機器人的發展將為工農業生產帶來新的激勵，並已在工業生產中的塗裝、焊接和裝配中得到有效應用。
5)在軍事公安中的應用圖像處理和識別主要用於導彈的精確末制導，各種偵察照片的判讀，具有圖像傳輸、存儲和顯示的軍事自動化指揮系統，以及飛機、坦克和軍艦的模擬訓練系統。公安服務圖片解讀分析、指紋識別、人臉識別、殘缺圖片還原、交通監控、事故分析等。目前已經投入運行的高速公路自動收費系統中的車輛和車牌自動識別就是圖像處理技術成功應用的壹個例子。
6)文化藝術方面的應用目前，這類應用包括電視畫面的數字編輯、動畫制作、電子影像遊戲、紡織及工藝品設計、服裝設計與制作、發型設計、文物照片的復制與還原、運動員動作的分析與評分等。現在它逐漸形成了壹門新的藝術——電腦藝術..
7)機器人視覺:機器視覺作為智能機器人的重要感覺器官，主要用於理解和識別三維場景，是目前正在研究的開放性課題。機器視覺主要應用於軍事偵察、危險環境下的自主機器人、郵政、醫院和家庭服務的智能機器人、流水線工件識別和定位以及空間機器人的自動操作。
8)視頻和多媒體系統:目前電視制作系統中廣泛采用圖像處理、變換和合成，多媒體系統中靜止圖像和動態圖像的采集、壓縮、處理、存儲和傳輸。
9)科學可視化:圖像處理與圖形學緊密結合，形成壹種新的研究工具，用於各個領域的科學研究。
10)電子商務:在目前呼聲很高的電子商務中，圖像處理技術也大有可為，比如身份認證、產品防偽、水印技術等等。
總之，圖像處理技術應用廣泛，在國家安全、經濟發展和日常生活中發揮了越來越重要的作用，在國計民生中的作用不可低估。