圖像測(cè)量實(shí)驗(yàn)講義(已修改)
2025-05-07 12:59 本頁(yè)面
【正文】 中 國(guó) 科 學(xué) 技 術(shù) 大 學(xué)高水平大學(xué)教學(xué)建設(shè)專項(xiàng)圖象測(cè)量實(shí) 驗(yàn) 指 導(dǎo) 書(shū)楊 明 編中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)自動(dòng)化系智能信息處理實(shí)驗(yàn)室 二零零二年五月實(shí)驗(yàn)課程概況及基本要求一、 實(shí)驗(yàn)基本目的二、 實(shí)驗(yàn)原理三、 實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容四、 實(shí)驗(yàn)基本要求實(shí)驗(yàn)一、圖像的采集和存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)二、圖像平滑和圖像增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)三、圖像的邊緣檢測(cè)實(shí)驗(yàn)四、圖像的二值化和細(xì)化實(shí)驗(yàn)五、圖像測(cè)量應(yīng)用實(shí)例——面積測(cè)量實(shí)驗(yàn)六、圖像測(cè)量應(yīng)用實(shí)例——區(qū)域邊界抽出和周長(zhǎng)計(jì)算實(shí)驗(yàn)七、攝像機(jī)校準(zhǔn)的綜合參數(shù)法附錄、實(shí)驗(yàn)中可能用到的matlab函數(shù)介紹實(shí)驗(yàn)課程概況及基本要求一、 實(shí)驗(yàn)基本目的通過(guò)《圖像測(cè)量》實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生熟練掌握用計(jì)算機(jī)、圖像采集卡、攝像頭搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的圖像測(cè)量系統(tǒng)的方法，并熟悉圖像采集卡和攝像頭的用法。然后讓學(xué)生用各種方法實(shí)現(xiàn)一些常見(jiàn)和常用的圖像處理和圖像測(cè)量的算法和過(guò)程，從而深刻理解圖像處理和圖像測(cè)量的原理和實(shí)現(xiàn)方法，并能為在今后的學(xué)習(xí)和工作中建立起實(shí)際運(yùn)行的圖像測(cè)量系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。二、 實(shí)驗(yàn)原理圖像測(cè)量是指從輸入圖像中檢測(cè)出被測(cè)對(duì)象并確定出其相應(yīng)的有關(guān)參數(shù)或者特性的過(guò)程。由于各種原因，由實(shí)際的光學(xué)成像系統(tǒng)所生成的二維圖像中可能包含有各種各樣的隨機(jī)噪聲和畸變。為了提高測(cè)量系統(tǒng)的性能，得到正確的測(cè)量結(jié)果，在進(jìn)行具體測(cè)量之前需要對(duì)輸入圖像進(jìn)行加工、處理。去除輸入圖像中可能包含的噪聲和畸變。這種突出有用信息，抑制無(wú)用信息，從而提高輸入圖像整體質(zhì)量的技術(shù)，被稱為圖像的預(yù)處理。經(jīng)過(guò)預(yù)處理，不僅可以改善輸入圖像的質(zhì)量，而且也為從輸入圖像中正確地檢測(cè)除被測(cè)對(duì)象，并提供后續(xù)測(cè)量所需要的有關(guān)信息打下基礎(chǔ)。在整個(gè)圖像測(cè)量過(guò)程中，除了要對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理之外，為了貫徹測(cè)量的意圖，還經(jīng)常需要從圖像中抽取諸如邊緣、直線段等特征信息；不僅如此，有時(shí)甚至需要對(duì)圖像進(jìn)行領(lǐng)域分割計(jì)算，所有這些處理都要用到相關(guān)地圖像處理技術(shù)。三、 實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容本《圖像測(cè)量》實(shí)驗(yàn)一共安排了七個(gè)。實(shí)驗(yàn)一是圖像的采集和存儲(chǔ)，主要學(xué)習(xí)的是使用攝像頭和圖像采集卡在計(jì)算機(jī)上采集彩色和灰度圖像的方法，并采集一些后續(xù)實(shí)驗(yàn)將要用到的圖像。實(shí)驗(yàn)二即圖像平滑和圖像增強(qiáng)，主要是利用一些常用的圖像平滑和增強(qiáng)的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的圖像進(jìn)行平滑和增強(qiáng)處理以去除噪聲并增強(qiáng)圖像的輪廓邊緣等細(xì)節(jié)信息。實(shí)驗(yàn)三即圖像的邊緣檢測(cè)，就是從前面實(shí)驗(yàn)中采集并經(jīng)過(guò)處理的圖像中抽出線、檢出圖像邊緣或抽出圖像輪廓等操作，可以使用教材中介紹的一階微分算子法、梯度算子法、二階微分算子法、LOG算子法，也可以使用實(shí)驗(yàn)講義中介紹的smoothed算子法。實(shí)驗(yàn)四即圖像的二值化和細(xì)化，主要是利用圖像的灰度直方圖以確定相應(yīng)的分割閾值，從而將圖象劃分為物體和背景兩個(gè)部分，并利用實(shí)驗(yàn)講義介紹的方法對(duì)經(jīng)過(guò)邊緣檢測(cè)并已經(jīng)二值化的圖像進(jìn)行細(xì)化操作。實(shí)驗(yàn)五即圖像測(cè)量應(yīng)用實(shí)例之一的面積測(cè)量，主要是利用標(biāo)號(hào)法計(jì)算圖像中的局部面積。對(duì)不同圖像進(jìn)行標(biāo)號(hào)操作的方法有很多，本實(shí)驗(yàn)中可以采用實(shí)驗(yàn)講義中給出的掃描標(biāo)號(hào)法和遞歸搜索法。實(shí)驗(yàn)六即應(yīng)用實(shí)例之一的區(qū)域邊界抽出和周長(zhǎng)計(jì)算，即利用實(shí)驗(yàn)講義給出的算法對(duì)二值化圖像進(jìn)行邊界抽出和邊界周長(zhǎng)的計(jì)算。實(shí)驗(yàn)七即攝像機(jī)校準(zhǔn)的綜合參數(shù)法，由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)要完全實(shí)現(xiàn)具體的校準(zhǔn)過(guò)程比較復(fù)雜，所以只要求學(xué)生詳細(xì)闡述在當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下怎么樣利用該方法對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)的方法和過(guò)程，可以不實(shí)現(xiàn)具體的校準(zhǔn)過(guò)程。四、 實(shí)驗(yàn)基本要求 掌握常用的圖象采集卡和攝像頭的使用方法，以及利用這些設(shè)備采集所需要的圖像的方法；掌握?qǐng)D像處理及測(cè)量的常用算法，并熟悉利用一種語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)這些算法的過(guò)程；掌握?qǐng)D像測(cè)量的構(gòu)成，思想和工作原理，以及實(shí)際的圖像測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建方法，在今后的學(xué)習(xí)和工作中具備建立起實(shí)際的圖像測(cè)量系統(tǒng)的能力。實(shí)驗(yàn)一 圖像的采集和存儲(chǔ)一、實(shí)驗(yàn)儀器：攝像頭GC455PE，圖像采集卡：OKC30/S。GC455PE自動(dòng)聚焦縮放彩色攝像頭： 特性：BuiltIn Optical Power X16 ZoomHigh Durability Built in Auto Focus and Auto Iris LensDigital Zoom X32Picture Control with Digital Signal Processing(Auto Iris, Auto White Balance)Remote Control Through RS 232C8 Position Zoom ,Focus PresetSeparate Y(Luminance),C(color)Output256 Camera ID Set 名稱與功能：1) TELE：菜單模式向上鍵/TELE縮放MENU：菜單選擇WIDE：菜單模式向下鍵/WIDE縮放2) FOCUS+：菜單模式變量增加/調(diào)焦FOCUS：菜單模式變量減少/調(diào)焦3) COM/LENS：外部鏡頭控制/通信連接口4) SVHS：Svideo輸出連接口5) Video輸出連接口6) +12VDC 電源輸入終端。OK_C30/S圖像采集卡：OK_C30/S是基于PCI總線，能采集彩色又能采集黑白圖像的采集卡，適用于圖像處理，工業(yè)監(jiān)控和多媒體的壓縮、處理等研究開(kāi)發(fā)和工程應(yīng)用領(lǐng)域。OK_C30/S卡具有濾除奇偶場(chǎng)鋸齒現(xiàn)象的功能，所以特別適合要求采集動(dòng)態(tài)圖像的場(chǎng)合，如車(chē)牌識(shí)別等。該卡的識(shí)別碼為2031。技術(shù)特點(diǎn)：l 彩色和黑白圖像采集l 視頻輸入為標(biāo)準(zhǔn)PAL、NTSC或SECAM制信
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