【正文】 的圖像處理方法有圖像增強、復(fù)原、編碼、壓縮等。 數(shù)字圖像處理的基本概念 數(shù)字圖像 所謂數(shù)字圖像就是把傳統(tǒng)圖像的畫面分割成被稱為像素（ picture element, 簡稱 pixel。 （ 1） 采樣 采樣（ sampling）是一種操作，它通過把在時間和空間上都連續(xù)的圖像變成離散點（采樣點，即像素）的集合來實現(xiàn)。假設(shè)縱向的像素數(shù)為 M，橫向的像素數(shù)為 N，采樣后，圖像的大小可以由“ M*N”個像素表示。假如把這些灰度值量化為 8bit，那么灰度值將被分成 0255，包含 256 個級別，這些級別各自對應(yīng)各個灰度值的濃淡程度，也被稱為灰度標(biāo)度或灰度等級。對連續(xù)的灰度值賦予量化級的，即灰度值方法有：均勻量化，線性量化，對數(shù)量化，最大量化，錐形 量化等。 從圖像數(shù)字化的過程可以看到，數(shù)字圖像是連續(xù)圖像的近似。對于信息不可見的對象，首先要對其“可見光圖像生成”或“信息的可視力化”等處理，該過程叫做圖像的輸入。比如修正變形、減弱噪聲、改善對比度、消除模糊等都屬于圖像增強的范疇。 (5)圖像特征提取 通過圖像信息測度對象，識別或理解，取決于對象的圖像特征的數(shù)量，如線，邊緣，面積，形狀，顏色，紋理，等等。 比方 解釋圖像中的田間景物，使之成為指導(dǎo)田間自動作業(yè)機的好幫手。圖像重建主要有以下算法有迭代法、傅立葉反投影法、代數(shù)方法和卷積反投影法。 (2)定量性 有一點是其他處理方式無法比擬的，那就是數(shù)字圖像處理很輕易就能得到定量的結(jié)果。 (5)精度高 隨著圖像量化數(shù)和象素數(shù)的增加，數(shù)字圖像處理的精度得到提高。這一點是數(shù)字圖像處理能否實用化的關(guān)鍵。 2. 2 數(shù)字圖像處理的基本運算 利用計算機處理圖像的過程中，有幾個基本的但非常有用的操作形式，它是數(shù)字圖像處理的基 礎(chǔ)。 圖像的概率密度函數(shù)通過除以圖像的面積來歸一化灰度直方圖，圖像的累積分布函數(shù)是通過將面積的函數(shù)進行歸一化處理。點運算可以看作是從“從像素到像素”的重復(fù)行為。 (3)代數(shù)運算 通過對兩幅圖像進行點對點的加、減、乘、除運算并得到輸出圖像的運算過程被稱為代數(shù)運算。 在 某一場景中， 圖像相減的方法 則 可以檢測出運動圖像序列 并加以 控制。鏡像變換包括水平鏡像和垂直鏡像。 例如，當(dāng) fx = fy = 時，圖像被縮成一半，縮小后的圖像中的（ 0， 1）像素對應(yīng)于原圖中的（ 0， 2）像素，（ 1， 0）像素對應(yīng)于原圖中的（ 2， 0）像素，其它像素可依此法類推。像素普遍是根據(jù)矩陣網(wǎng)格采樣得到，所以圖像常用矩陣的二維形式來描述。 歐氏距離 D:又名幾何距離，根據(jù)幾何學(xué)有 : ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 22, jyixjiyxD E ???? (28) 網(wǎng)格上從起點走到終點所需要的步數(shù)可由兩個像素的距離來表示。假設(shè)兩個任意像素的距離 14?D ，就稱這兩個像素為 4鄰域，亦稱 4鄰接 [11]。如果兩個像素之間存在一條路徑，則這些像素是連通的。 數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域 伴隨多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，圖像處理技術(shù)得到了空前的重視，許多新的應(yīng)用應(yīng)運而生。在實際中，視頻監(jiān)控利用攝像機對某一特定區(qū)域進行監(jiān)視，是一個細(xì)致和連續(xù)的過程，它可以由人來 完成，但是人執(zhí)行這種長期枯燥的例行監(jiān)測是不可靠，而且費用也很高，因此引入運動監(jiān)測非常有必要。 運動目標(biāo)檢測在國外已經(jīng)取得了一些的研究成果，許多相關(guān)技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用到實際系統(tǒng)中，但是國內(nèi)研究相對落后 ,與國外還有較大差距。此外 ,還有時時空亮度梯度信息結(jié)合方法、空結(jié)合的方法等等。此時，不管是使用幀間差法，還是使用背景差法，建立質(zhì)量良好的背景在運動目標(biāo)識別中顯得格外重要。 手動背景法 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 手動背景法選取背景圖像的方法：在人觀察到?jīng)]有前景物體時啟動該幀圖像。從統(tǒng)計學(xué)角度講，統(tǒng)計中值算法是指統(tǒng)計連續(xù)幀圖像中，單個像素點 Ai(x,y),(i=1,2,? N)的亮度值 Bi。同時用于存儲數(shù)據(jù)內(nèi)存的單元被大量占用。它還可以過濾圖像中的背景噪聲的點突變。即可將背景圖像中的突變噪聲點濾除。 算術(shù)平均法的 特點是模型簡單，計算方便，得到背景的圖像效果較好。 運動物體多且軌跡很固定時，也要增大 N的值 ，使平均值接近真實背景。 Surendra 算法 Surendra 算法可以自適應(yīng)地獲取背景圖像，該算法實現(xiàn)提取背景的原理是判斷差值圖像的亮度值，當(dāng)亮度大于閾值，背景圖像中對應(yīng)位置上的像素點保持不變，否則用當(dāng)前幀替換背景圖像 [13]。 (5)m 自增，即 m=m+1，進行第 (3)步的運算。上面提到的相關(guān)算法，閾值的選擇是由靜態(tài)閾值固定。 閾值法包括全局閾值法和局部閾值法?；静襟E如下： (1)選擇一個 T的初始估計值 (2)用 T分割圖像。 T=1/2(μ 2+μ 1) (5)重復(fù)步驟 (2)到 (4)，當(dāng)逐次迭代所得到的 T 值之差小于預(yù)先定義的參數(shù)時結(jié)束重復(fù)。 圖像中對象和背景占據(jù)相近面積時，良好的初始值是圖像的平均灰度值。進行閾值計算時還應(yīng)注意迭代速度和精度的矛盾。故對運動檢測算法做研究時，假設(shè)固定攝像頭，只檢測視場內(nèi)的目標(biāo)，新目標(biāo)定義為離開視場后又一次進入的物體。該方法即使提前不知道場景的任何信息，也能將獨立的運動目標(biāo)檢測出，能較好的適應(yīng)變化的復(fù)雜背景。雖然提取運動目標(biāo)較完整，但對環(huán)境變化過于敏感，比如光照等，從而導(dǎo)致檢測出的結(jié)果包含運動目標(biāo)的陰影。不過，會有空洞現(xiàn)象產(chǎn)生在運動實體內(nèi)，運動目標(biāo)的提取不完整，對下一步分析和處理有影響。 1,DiT Mi(x,y)= （ 25） 0,Di≤ T 運用幀間差分方法進行運動目標(biāo)的檢測，可以有效的檢測出運動物體，可以使背景像素不隨時間積累，迅速更新，因此這種算法有比較強的適應(yīng)場景變化能力。比如目標(biāo)運動快速，則時間間隔選擇較短，若選擇不合適，會導(dǎo)致前后兩幀目標(biāo)不重疊，而使目標(biāo)有兩個；比如目標(biāo)運動緩慢，則時間間隔選擇較長，若選擇不恰當(dāng)，會導(dǎo)致前后兩幀目標(biāo)全部重疊而無法對目標(biāo)進行檢測。這時候就需要用背景建模和背景更新算法來彌補。由于背景建模算法的引入，使得背景對噪聲有一定的抑制作用。 動態(tài)圖像 又稱 圖像序列 ， 組成 部分是 一序列 的 圖像。從圖像中將變化區(qū)域提取出來 是運動目標(biāo)檢測的目的。隨 著快速 發(fā)展 的 數(shù)字技術(shù)，數(shù)碼攝像機 具備較高 性能， 可完 成圖像的采集。 它能 完成 光線 到 電荷 的轉(zhuǎn)變， 并 對其 轉(zhuǎn)移 和 儲存，取出儲運動物體 數(shù)字?jǐn)z像機 CCD 攝像機 圖像采集卡 計算機 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 存電荷 后還會導(dǎo)致 電壓發(fā)生 改變。 CCD 攝像機的分類 （ 1） 依成像色彩劃分 彩色攝像機：景物細(xì)部辨別較為適合，像衣著或景物顏色的辨別。 （ 3） 按 CCD 靶面大小劃分 CCD 芯片已經(jīng)開發(fā)出多種尺寸： 目前采用的芯片大多數(shù)為 1/3和 1/4。 功率同步（又稱線性鎖定）：屬垂直推動同步，由攝像機 AC 電源完成。大部分圖像采集卡不僅能獲取視頻信息，還能得到伴音，實現(xiàn)在數(shù)字化時同步保存和播放視頻和音頻。 PC 視頻采集卡一般采用幀內(nèi)壓縮，數(shù)字化的視 頻會被存儲成 AVI 文件，高級的視頻采集卡能直接實時實現(xiàn)數(shù)字視頻數(shù)據(jù)壓縮成 MPEG1 格式。采集卡都是把獲取的視頻序列先進行壓縮處理，然后再存入硬盤，也就是說視頻序列的獲取和壓縮是在一起完成的，免除了再次進行壓縮處理的不便 [19]。然后根據(jù)實際圖像設(shè)定一個閥值，遍歷整個圖像，以興趣值大于該閥值點為候選點，閥值的選擇應(yīng)以候選點中包括需要的特征點，而又不包含過多的非特征點 [20]。不 管采用何種方法檢測運動物體，其前期的工作，比如圖片讀入、圖片的預(yù)處理都是需要的。 Im2=imread(39。 subplot(2,2,1),imshow(Im3)。 Im4=medfilt2(Im4,[3 3])。 BW2 = edge(Im4,39。 0 1 1 1 0。]。背景相減法結(jié)果 39。)。 %RGB 圖 % CurGray=rgb2gray(CurImage)。 t=40。 subplot(2,2,2),imshow(D)。39。 figure,imshow(BW) 圖 46 灰度化 對背景部分最小化： [n1 n2]=size(BW)。x2=r。 for j=1:10 if (y2=c | y2=9*c) | (x1==1 | x2==r*10) loc=find(BW(x1:x2, y1:y2)==0)。 r1=x1。 pr1=0。 end x1=x1+r。BoundingBox39。 [s1 s2]=size(BB2)。 (BB2(1,k)/BB2(1,k+1)) mx=p。 rectangle(39。,39。C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\PCA_based Face Recognition System39。 %選擇訓(xùn)練和測試數(shù)據(jù)庫的路徑 TestDatabasePath = uigetdir(39。)。 例如在彈出的對話框中輸入 6， MATLAB 界面如下： 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 。輸入測試圖片號碼 (數(shù)字 110):39。, 39。Select training database path39。 ) 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 圖 48 人臉定位結(jié)果圖 面部檢測與定位實現(xiàn)后，下面來完成臉部的識別，本文的識別系統(tǒng)通過事先建立兩個圖片數(shù)據(jù)庫，一個庫里面包含所有的臉部圖像，一個庫里面僅存放部分的臉部圖片作為測試圖片，當(dāng)測試圖片確定后，通過運行人臉識別系統(tǒng)，會自動在另一個庫中找出同一個人的不同表情的圖片，即完成人臉識別。,[BB2(1,j2),BB2(1,j1),BB2(1,j),BB2(1,j+1)],39。 end end figure,imshow(I)。 for k=3:4:s21 p=BB2(1,k)*BB2(1,k+1)。 BB1=struct2cell(BB)。 end figure,imshow(BW) 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 圖 47 邊緣檢測圖 檢測人臉對象并進行定位： L = bwlabel(BW,8)。 end y1=y1+c。s1=y1。 pr=o*100/s。 for i=1:10 y1=1。 c=floor(n2/10)。 I=rgb2gray(i)。要實現(xiàn)人臉識別，先要采集到人臉圖像，并對人臉進行檢測 和定位，對圖片做好預(yù)處理后根據(jù)特征提取完成對人臉的識別。 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 D(D=t)=255。 D=abs(NxtGrayCurGray)。39。 Ⅱ） 幀差法 CurImage=imread(39。 B=conv2(double(BW1),double(Msk))。 0 1 1 1 0。)。sobel39。 subplot(2,2,2),imshow(Im4)。)。39。以及對目標(biāo)標(biāo)明計數(shù)，并找出目標(biāo)的邊界，然后用不同顏色的線連接起邊界的四個點，即對目標(biāo)外接矩形框，從而實現(xiàn)了目標(biāo)的檢測 。 軟件實現(xiàn) 基本思想 要找出一個 目標(biāo)之前，必須對檢測圖像分割出目標(biāo)即車輛，為了目標(biāo)的完好，還需進行必要的處理如開運算或閉運算。故每一幀所需的處理時間是實現(xiàn)實時采集的關(guān)鍵。利用相應(yīng)軟件，編輯處理數(shù)字化的視頻信號，如添加濾鐿、字幕和音效、剪切畫面、設(shè)置轉(zhuǎn)場效果和各種視頻特效的加入等，編輯后視頻信號被轉(zhuǎn)成標(biāo)準(zhǔn)格式，以便傳播。 多攝像機外同步：多臺攝像機外同步固定時，可保證每臺攝像機作業(yè)條件相同，即使某一臺攝像機切換景物，攝像機的畫面也能保持不失真。 （ 4） 按同步方式劃分 內(nèi)同步：同 步信號由攝像機內(nèi)同步信號發(fā)生電路產(chǎn)生。 （ 2） 依分辨率靈敏度等劃分 像素低于 38萬為一般型，較為普遍的產(chǎn)品有 25 萬像素（ 512*492）、分辨率為 400 線。 CCD 攝像機的工作原理 CCD 通過光學(xué)成像系統(tǒng)將 被攝 物體 成像在 CCD 上，圖像照在像敏單元上發(fā)生光電效應(yīng)，按亮度強弱把物體的反射光線轉(zhuǎn)變成相應(yīng)數(shù)目的載流子，一個時鐘周期內(nèi)，在轉(zhuǎn)移脈沖的作用下 CCD 的移位寄存器中收到門極上轉(zhuǎn)移的電子量，經(jīng) 圖像采集卡中放大電路放大信號，要想獲得數(shù)字信號需將模擬信號經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換 [18]。 實際上 ，攝像機 包括 攝像頭和鏡頭 兩部分 ，鏡頭與攝像頭 一般 是分開購買的，鏡頭的焦距 是