【正文】 攝像機(jī)輸出的圖像信號也會發(fā)生變化。(4)線數(shù)目前，市場上對于民用級選用的購攝像機(jī)一般有380線、420線、480線、520等不同的規(guī)格，線數(shù)代表攝像機(jī)的清晰度，即在監(jiān)視器上水平掃描的線數(shù)，線數(shù)越高，圖像的清晰度越好。(3)焦距目前，、4mm、6mm、8mm、12mm等不同規(guī)格的焦距指標(biāo)，對于具有相同的成像面積的兩個攝像機(jī)，鏡頭焦距越短的攝像機(jī)視角就越大，具體選擇多大焦距的鏡頭還得看要拍攝的距離，焦距大一些，相應(yīng)你要看到的圖像范圍就要比現(xiàn)在看到的小一些了。(2)動態(tài)范圍動態(tài)范圍是衡量圖像傳感器對于明暗光線差別較大的場景下的表現(xiàn)。綜上所述，就可以求出A點(diǎn)在物理坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(x，y，z)，根據(jù)同樣的理論就可以求出B，C，D在物理坐標(biāo)系中OXYZ的坐標(biāo)。根據(jù)上式可以求出A點(diǎn)x，y軸坐標(biāo)。攝像頭2相對于物理坐標(biāo)系OXYZ的位置為： ()其中為攝像頭2相對于物理坐標(biāo)系為OXYZ的旋轉(zhuǎn)矩陣，為平移向量。如果無法找到同名點(diǎn)，那么這種方法就是失敗的，在實(shí)際中很多人使用人機(jī)交互的方法來找同名點(diǎn)，但是本系統(tǒng)要求的自動化水平比較高，要求在無人操作的情況下能完成系統(tǒng)的功能。下面分別介紹下兩種方法的測量原理。雙目測量基本任務(wù)之一是從相機(jī)獲取的圖像信息出發(fā)，計算被測對象在三維空間中的幾何信息，并由此進(jìn)行被測對象的識別操作，而空間被測對象表面某點(diǎn)的三維幾何位置與其在圖像中對應(yīng)點(diǎn)之間的相互關(guān)系是由攝像機(jī)成像的幾何模型決定的，攝像機(jī)成像的幾何模型是由兩攝像機(jī)的相對位置和他們在世界坐標(biāo)系中的三維位置和方向決定的。其中攝像系統(tǒng)包括攝像機(jī)系統(tǒng)的方案選擇以及攝像機(jī)的參數(shù)選擇。主要討論了論文的成果和不足，有待于以后的改進(jìn)。本章從圖像的讀取開始，根據(jù)圖像的特點(diǎn)結(jié)合上一章圖像處理的基本理論，對圖像進(jìn)行平滑銳化、膨脹腐蝕、圖像濾波、輪廓提取以及面坐標(biāo)生成等處理，接著根據(jù)各分面的相互對照關(guān)系，從二維坐標(biāo)系映射出三維坐標(biāo)系，便可以得到輪廓的三維坐標(biāo)。主要介紹了攝像機(jī)系統(tǒng)方案。論文一共分為六個章節(jié)，下面對每個章節(jié)做個概述。采集回來的圖片要經(jīng)過一系列數(shù)字圖像處理的工作，首先進(jìn)行目標(biāo)物體的提取、彩色轉(zhuǎn)灰度、圖像平滑、銳化、二值化、膨脹腐蝕、二值濾波等得處理，得到到效果比較好的二值圖像，然后再二值圖像的基礎(chǔ)之上，選擇比較理想的輪廓提取方法得到圖像的輪廓。因此，基于可變形模型的斷層圖像輪廓提取與表面重建研究，在科學(xué)研究及工程應(yīng)用中有著重要的意義。反求和重構(gòu)的一種測量方法，是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。 視覺信息作為人類獲取外界信息的主要手段，據(jù)分析，人類通過視覺獲取的信息占其總獲取信息量的70%—80%左右。在生產(chǎn)線對產(chǎn)品及部件進(jìn)行無損探傷是圖像處理的重要應(yīng)用領(lǐng)域。數(shù)字圖像處理在生物醫(yī)學(xué)工程方面的應(yīng)用十分廣泛，而且很有成效。上進(jìn)行壓縮。數(shù)字圖像處理是指通過計算機(jī)對圖像進(jìn)行去除噪聲、增強(qiáng)、復(fù)原、分割、提取特征等處理的方法和技術(shù)。圖像可以分為模擬圖像和數(shù)字圖像。由此就產(chǎn)生了通過分析目標(biāo)物體的圖像信息，來完成圖像面的提取和關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)的提取，而代替人工提取關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)的過程。還有在醫(yī)學(xué)方面比如CT/MRI(核磁共振成像)可以應(yīng)用于人體斷層解剖圖像的可視化,同樣是得到一個序列的二維輪廓線來重構(gòu)三維形體,比如人的血管、神經(jīng)等。數(shù)字化之后，計算機(jī)利用數(shù)字圖像處理技術(shù)對圖像進(jìn)行彩色預(yù)處理、去除背景、圖像平滑、彩色轉(zhuǎn)灰度、圖像銳化、灰度二值化、腐蝕膨脹、濾波、輪廓提取等處理，并且給出每步處理的圖像結(jié)果。其主要過程是通過對圖像的特征提取、特征匹配、圖像關(guān)鍵特征的重建、三角化以及數(shù)據(jù)融合生成物體完整的三維結(jié)構(gòu)。 基于數(shù)字成像的物體表面輪廓的提取和分析 摘 要圖像由于攜帶豐富的信息得到人們的青睞，而目前獲取圖像的方法有拍照，視屏截圖，利用計算機(jī)產(chǎn)生彩圖，激光掃描等等。這種三維信息或三維模型在虛擬植物可視化、數(shù)字娛樂、產(chǎn)品外觀設(shè)計、虛擬場景的模擬等諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞： 數(shù)字成像； 圖像處理； 三維重建； 輪廓； 坐標(biāo) Abtract Image which due to the rich information to get the favour of people，At present, image acquisition methods are taking pictures, screen shots, and produce images by puter, laser scanning etc..Threedimensional information obtained from twodimensional images is an interdisciplinary research field, it involves many subjects of projective geometry, digital image processing, puter graphics, puter vision theory, is a research hotspot. Threedimensional reconstruction is through 2D image primitives (such as point, line, surface) threedimensional spatial information to restore the target, need to study threedimensional point, line, surface 3D coordinate and 2D image corresponding points, lines, surfaces twodimensional coordinate relationship, relationship between size and space objects to realize quantitative analysis of objects the. The main process is through the feature extraction, feature of image matching, reconstruction of key characteristics, triangulation and data fusion to generate plete object threedimensional structure. This 3D information or 3D models have wide applications in virtual plant visualization, digital entertainment, product design, virtual scene simulation paper proposes the method of digital image processing to deal with the image we have got in order to obtain a target image contour, and get the coordinates of key points on the contour of the target image, which play a key role on the next step of threedimensional reconstruction . In this paper we should firstly digitize the image acquisition, After digitaliztion, puter will make use of digital image processing technology for pretreatment, remove the background color, image smoothing,color to gray, image sharpening,gray value of two, corrosion expansion, filtering, contour extraction, and other image processing, and gives the result among erey steps of image processing.Key words : Digital imaging； image processing； 3D reconstruction； contour； coordinate 目 錄摘要 1Abstract 2目錄 3第一章 緒論 5 5 5 6 7 7 8第二章 光學(xué)成像系統(tǒng)和圖像系統(tǒng)的設(shè)計 8 8 8 13 14 16 16 16 17 18 18 19 20 21第三章 數(shù)字圖像處理的基本理論 23 23 24 25 25 26 26 27 27 28 29 29 29 30 30 30 31第四章 數(shù)字圖像處理的實(shí)現(xiàn) 32 33 33 34 35 35 35 36 37 37 38 39 41 提取水杯分面的輪廓坐標(biāo) 43 43 四個分面的三維坐標(biāo)系 44 44第五章 系統(tǒng)介紹與誤差分析 46 46 46 46 47第6章 總結(jié)與展望 48參考文獻(xiàn)： 49 第一章 緒論 21世紀(jì)是信息化的時代，而在信息學(xué)研究中以圖像為載體的信息處理占據(jù)重要位置，圖像工程已經(jīng)滲透到各個學(xué)科，從工業(yè)機(jī)器上的視覺檢測，醫(yī)學(xué)上的病變診斷，多媒體通信與娛樂，等各個方面都有巨大的用途。 三維測量技術(shù)是近年來幾何量測量技術(shù)中的重點(diǎn)研究領(lǐng)域，該技術(shù)以獲取被測物體三維輪廓數(shù)據(jù)為目的，主要包括數(shù)據(jù)測量與數(shù)據(jù)后續(xù)處理。產(chǎn)生這些想法的原因主要是因為數(shù)字圖像處理技術(shù)的飛速發(fā)展，下來簡單介紹一下數(shù)字圖像處理的發(fā)展情況。人眼看到的任何自然界的圖像都是連續(xù)的模擬圖像，它的形狀和形態(tài)表現(xiàn)由圖像各位置的顏色所決定。廣義的圖像處理技術(shù)，還包括了圖像理解、圖像分析、圖像識別，等等。(2)宇宙探測與遙感。除了CT技術(shù)之外，還有一類是對醫(yī)用顯微圖像的處理分析，如紅細(xì)胞、白細(xì)胞分類，染色體分析，癌細(xì)胞識別等。主要有產(chǎn)品質(zhì)量檢測、生產(chǎn)過程的自動控制、CAD/CAM等。現(xiàn)在的信息處理，以圖像的二維處理和計算機(jī)視覺的三維圖像處理已在蓬勃發(fā)展，即為有效的例證。根據(jù)斷層圖像提取的實(shí)體輪廓可以通過表面重建得到物體的CAD模型，或直接應(yīng)用于快速成形系統(tǒng)。 論文研究的對象是一個具有明顯棱角的物體，因此本論文中根據(jù)實(shí)際情況以普通水杯為例，來詳細(xì)地闡述怎樣根據(jù)數(shù)字圖像處理的方法獲取它的分面信息，然后根據(jù)不同面的信息，怎樣獲取各個面的關(guān)鍵坐標(biāo)點(diǎn)的值。圖像的輪廓得到之后，要根據(jù)二值圖像經(jīng)過濾波之后的圖像，確定產(chǎn)品的分面信息以及分面之后得到各個面的關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)。第一章 緒論。第三章 數(shù)字圖像處理的基本理論。第五章 結(jié)果分析和誤差分析。 51 第二章 光學(xué)成像系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計在這一章，為了達(dá)到用數(shù)字圖像處理的方法對水杯輪廓進(jìn)行提取的目的，就必須設(shè)計合理的圖像光學(xué)成像系統(tǒng)，很好地完成對圖像數(shù)據(jù)的采集工作。光照系統(tǒng)主要介紹了光照的設(shè)計問題。在本系統(tǒng)的雙目測量中，兩相機(jī)的相對位置可有兩種選擇，一種是兩相機(jī)放置在同一平面內(nèi)，這樣兩個相機(jī)一般會有共同的視場區(qū)，然后通過一系列的算法重構(gòu)出被測對象的三維信息。(1)經(jīng)緯儀三維測量系統(tǒng)平行放置法是由人類視覺感知模型得到的啟示：可以利用兩個相機(jī)代替人眼，從而構(gòu)成了三維視覺測量系統(tǒng)。所以本系統(tǒng)沒有采用這種方法。 兩攝像頭垂直放置法測量系統(tǒng)模型，只要求出ABCD四點(diǎn)的三維坐標(biāo)值也就確定了該面的位置信息。因為坐標(biāo)系OXYZ的Y，Z軸分別平行于02X2Y2坐標(biāo)系的Y2，Z2軸，所以物理坐標(biāo)系上的任意一點(diǎn)投影到02X2Y2坐標(biāo)系上時，旋轉(zhuǎn)向量R2的值為單位陣。通過以上的分析可以看出，在測量精度要求不高且被測對象具有明顯對稱性的場合下，該測量系統(tǒng)具有簡單，快捷，對環(huán)境要求不嚴(yán)格的特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，體現(xiàn)在圖像傳感器是否可以在一幅圖像中既可以清晰顯示較暗的場景，又可以清晰顯示光線充足的場景. 動態(tài)范圍越高，表明在明暗差別較大的場景下，圖像傳感器表現(xiàn)越好。每個焦距的鏡頭都只能在一定范圍內(nèi)達(dá)到最佳的監(jiān)看效果。 根據(jù)以上四個指標(biāo)和成本的綜合權(quán)衡，本系統(tǒng)選用了安視寶公司的ASBH88B系列攝像機(jī)，鏡頭焦距為6mm，動態(tài)范圍為48dB，采用的成像器件為1/3英寸的Sony Color CCD ，PAL格式的有效像素為512(H)582(V) ，NTSC格式的有效像素為512(H)492(V) ，水平分辨率