2图像采集

2.图像采集2.1视觉过程视觉过程由光学过程、化学过程和神经处理过程这三个顺序的过程所构成。1.光学过程人的眼睛是人类视觉系统的重要组成部分，是实现光学过程的物理基础。眼睛是很复杂的器官，但从成像的角度可将眼睛与照相机进行简单比较。眼睛本身是一个平均直径约为20mm的球体。球体前端有一个晶状体，对应于照相机的镜头，而晶状体前的瞳孔对应于照相机的光圈。球体内壁有一层视网膜，它是含有光感觉器和神经组织网络的薄膜，对应于照相机的胶片。2.化学过程视网膜 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面分布着一个个光接受细胞（光感受单元），它们可接受光的能量并形成视觉图案。光接受细胞有两类：锥细胞和柱细胞。每个眼内约有6000000~7000000个锥细胞。它们对颜色很敏感。锥细胞又可分为3种，它们对入射的辐射有不同的频谱响应曲线。人类能借助这些细胞区分细节主要是因为每个细胞各自连到它自己的神经末梢。锥细胞是适亮视觉。每个眼内柱细胞的数量要比锥细胞大很多，在视网膜表面上大约有75000000~150000000个柱细胞。它们分布面大但是分辨率比较低。这是因为几个柱细胞都连到同一个神经末梢。柱细胞仅在非常暗的光线下工作，并对低照度较敏感。这种现象叫做适暗视觉。视网膜中心也称为中央凹，是眼睛内对光最敏锐的区域。锥细胞在中央凹区域的密度很高。眼睛的分辨能力是可由目前的电子成像传感器所达到的，但这并不表明人类视觉系统的能力已能由电子器件实现。3.神经处理过程神经处理过程是一个在大脑神经系统里进行的转换过程。每个视网膜接收单元都与一个神经元细胞借助突触相连。每个神经元细胞借助其它的突触再与其它细胞相连，从而构成光神经网络。光神经进一步与大脑中的侧区域连接，并到达大脑中的纹状皮层。在那里，对光刺激产生的响应经过一系列处理最终形成关于场景的表象，从而将对光的感觉转化为对景物的知觉。上述步骤构成了视觉的全过程，其整体流图如下：2.2视觉系统对光的感知特性亮度适应人的视觉系统能适应的总体亮度范围是很大的，从暗视觉门限到眩目极限之间的范围达1010量级。但需要注意人的视觉系统并不能同时在这么大范围工作，它是靠改变它的具体敏感度范围来实现亮度适应的。人的视觉系统在同一时刻所能区分亮度的具体范围比总的适应范围要小得多，如下图：马赫带空间错觉色度图色度三基色彩色图像的RGB和HSI各分量图图像空间分辨率变化所产生的效果图像幅度分辨率变化所产生的效果空间和幅度分辨率同时变化所产生的效果像素间的距离距离量度函数 {例3.1.1测度空间} 3个象素p，q，r，坐标(x,y)，(s,t)，(u,v) (1) 两个象素之间的距离总是正的 (2) 距离与起终点的选择无关 (3) 最短距离是沿直线的距离量度函数 (1)欧氏（Euclidean）距离 (2)城区（city-block）距离 (3)棋盘（chessboard）距离距离量度函数 等距离轮廓图案{图3.1.4}D4距离 D8距离距离量度函数 距离计算示例DE=5D4=7D8=4范数和距离 补充：图像的几何变换图像处理时，往往会遇到需要对图像进行放大、缩小、旋转等操作。1图像的缩小一、图像的尺寸减半2M*2N的图像缩小为：M*N的图像。处理方法是：取偶数行和偶数列构成新的图像。图像的减半缩小效果二、依比例的缩小：M*N大小的图像缩小为：L*S大小。其中：M/N=L/S=k.1.计算c=L/M2.设旧图像是F(x,y)，新图像是I(x‘,y’)则：I(x‘,y’)=F(int(c*x),int(c*y))取：2，3，4，6，7，8列；2，3，4行图像的按比例缩小效果三、不依比例缩小这种操作一定带来图像的几何畸变。M*N大小的图像缩小为：L*S大小。其中：M/L=k1,N/S=k2.1.计算c1=1/k1,c2=1/k22.设旧图像是F(x,y)，新图像是I(x‘,y’)则：I(x‘,y’)=F(int(c1*x),int(c2*y))取：2，3，5，6列；2，4行图像的不按比例任意缩小2图像的放大图像的缩小操作中，是从现有的信息里如何挑选所需要的有用信息。图像的放大操作中，则需对尺寸放大后所多出来的空格填入适当的值，这是信息的估计问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，所以较图像的缩小要难一些。一、图像的成倍放大常用的方法是：原来的一个点的值填到一个2*2的小块中去。图像的成倍放大效果二、图像的按比例放大方法：方法一：将一点的值用一个小块来代替。即：方法二：M*N大小的图像放大为：L*S大小。其中：M/N=L/S=k.1.计算c=L/M2.设旧图像是F(x,y)，新图像是I(x‘,y’)则：I(x‘,y’)=F(int(c*x),int(c*y))图像大比例放大时的马赛克效应放大10倍思考：如果比例太大，两种方法都会出现马赛克效应。你有没有 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 解决？三、任意不依比例放大这种操作一定带来图像的几何畸变。M*N大小的图像放大为：L*S大小。其中：L/M=k1,S/N=k2.1.计算c1=k1,c2=k22.设旧图像是F(x,y)，新图像是I(x‘,y’)则：I(x‘,y’)=F(int(c1*x),int(c2*y))图像不按比例放大3图像的旋转 图像的旋转实际上是坐标系的旋转，下图给出了图像旋转的原理示意图。3图像的旋转 为了尽量不扩大画布，所以是以画面的中心点为坐标原点进行旋转的。所以有： 设图像大小为M*N，作新图像的画布为M1*N1.3图像的旋转 因为像素的坐标都是整数，所以当用前面的方法旋转时，会出现画面上有许多的空点，（即白点）这就影响了旋转图像的效果。为此我们还需要进行图像的空点的插值。图像的旋转效果图像旋转中的插值处理效果几何失真校正图像在获取过程中，由于成像系统的非线性、飞行器的姿态变化等原因，成像后的图像与原景物图像相比，会产生比例失调，甚至扭曲。以上图像退化现象称之为几何失真。 1．系统失真 光学系统、电子扫描系统失真而引起的梯形失真、枕形失真、桶形失真等，都可能使图像产生几何特性失真。 原图像；(b)梯形失真；(c)枕形失真；(d)桶形失真图1典型的系统几何失真 2．非系统失真 从飞行器上所获得的地面图像，由于飞行器的姿态、高度和速度变化引起的不稳定与不可预测的几何失真 典型的非系统失真如图2所示。几何校正方法图像几何校正的基本方法是先建立几何校正的 数学 数学高考答题卡模板高考数学答题卡模板三年级数学混合运算测试卷数学作业设计案例新人教版八年级上数学教学计划 模型；其次利用已知条件确定模型参数；最后根据模型对图像进行几何校正。通常分两步：①图像空间坐标变换；首先建立图像像点坐标（行、列号）和物方（或参考图）对应点坐标间的映射关系，解求映射关系中的未知参数，然后根据映射关系对图像各个像素坐标进行校正；②确定各像素的灰度值（灰度内插）。一、空间坐标变换实际工作中常以一幅图像为基准，去校正另一幅几何失真图像。通常设基准图像f(x,y)是利用没畸变或畸变较小的摄像系统获得的，而有较大几何畸变的图像用g(x´,y´)表示，下图是一种畸变情形。设两幅图像几何畸变的关系能用解析式来描述。约束对应点方法 在输入图（失真图）和输出图（校正图）上找一些其位置确切知道的点，然后利用这些点建立两幅图间其它点空间位置的对应关系选取四边形顶点四组对应点解八个系数g(x',y') 用整数处的象素值来计算在非整数处的象素值 (x,y)总是整数，但(x',y')值可能不是整数 经常使用的方法有： 最近邻点法 双线性插值法 三次卷积法：精度最高，但计算量也较大。二、灰度插值前向映射 一个失真图的象素映射到不失真图的四个象素之间 最后灰度是由许多失真图象素的贡献之和决定后向映射 实际失真图中四个象素之间的位置对应不失真图的某个象素，则先根据插值算法计算出该位置的灰度，再将其映射给不失真图的对应象素最近邻插值 也常称为零阶插值将离(x',y')点最近的象素的灰度值作为(x',y')点的灰度值赋给原图(x,y)处象素双线性插值利用(x',y')点的四个最近邻象素A、B、C、D，灰度值分别为g(A)、g(B)、g(C)、g(D)三次线性插值 利用(x',y')点的16个最近邻象素A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P,则计算点(x',y')的插值公式为：若的横坐标与的差值小于1(即E,F,G,H,I,J,K,L)，则。若的横坐标与的差值大于1(即A,B,C,D,M,N,O,P)，则。若的纵坐标与的差值小于1(即B,C,F,G,J,K,N,O)，则。若的纵坐标与的差值大于1(即A,D,E,H,I,L,M,P)，则。该算法计算量最大，但内插效果最好，精度最高。原始影像灰度表面最近邻内插法双线性内插法三次内插法像素灰度内插法效果比较