【正文】 比如說現(xiàn)在應用在交通上的監(jiān)控系統(tǒng)都采用了這種模式。因此，想要是彩色圖像灰度化，我們需要使用某種變換將其聯(lián)系起來。 圖 五 7 原圖像 圖 五 8 檢測結(jié)果 第六章 調(diào)試與維護 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 37 頁 共 45 頁 由于該系統(tǒng)的設計是在 PC 機上實現(xiàn)，而最終運行環(huán)境是嵌入式開發(fā)板的的linux 環(huán)境，因此，應用程序的移植與在目標機上的調(diào)試是最后也是非常重要的一步。這里也是采用的菜單配置 。二者開始都是采用頻率域的方法，現(xiàn)在很多開始采用空間域方法和代數(shù)方程的方法來實現(xiàn)。 圖像存儲 現(xiàn)代化生產(chǎn)和科學研究對圖像采集系統(tǒng)要求日益提高。下面對各個模塊分別加以詳述。 簡單邊緣檢測算子 由于邊緣是圖像上灰度變化比較劇烈的地方，在灰度變化突變處進行微分，將產(chǎn)生高值，因此在數(shù)學上可用灰度的導數(shù)來表示變化。而壓縮灰度級，雖可以減少動態(tài)范圍，但物體灰度層次和細節(jié)就會 更看不清。 灰度變換 灰度變換是一種長用的灰度修正方法。 同樣，一維 DCT 反向變換核取與其正向變換核相同的形式，則有： 式中， 。 （ 9）卷積定理 卷積定理和相關(guān)定理都是研究兩個函數(shù)的傅里葉變換之間的關(guān)系，這也構(gòu)成了空間域和頻域之間的基本關(guān)系。要做到此點，只需令 則 ，根據(jù)歐拉公式，代入而 得 。 二維連續(xù)函數(shù)的取樣是在二維的取樣間隔上進行的，對空域的取樣間隔為中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 15 頁 共 45 頁 和 ，對頻域的取樣間隔為 和 。但對于圖像處理的運算來說，由于圖像陣列很大，如果沒有有效地算法，計算上很麻煩且費時，往往采用各種圖像變換方法，如傅里葉變換、沃爾什變換等間接處理技術(shù)，可獲得更有效地處理。 人眼大概能識別 128 種不同的色調(diào)和 130 種不同的色澤（色飽和度）。因為都要取整，故量化也常稱為整量或整量化過程。 其主觀亮度感覺 S 與光強度 B 的對數(shù)呈線性關(guān)系，這一規(guī)律稱為韋伯 弗赫涅爾（ WeberFechner）定律，即為下式所示： 式中 k、 為常數(shù)。第二章圖像處理理論，對圖像處理技術(shù)中經(jīng)常用到的一些理論與方法進行比較詳細的介紹。 鑒于圖像處理自身的特點以及影響其的一系列因素，個人認為圖像處理未來的發(fā)展可能會有以下幾個方向： （ 1）數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展將向著高速、高分辨率、立體化、多媒體、智能化和標準化方向發(fā)展 （ 2）進一步加強軟件研究、開發(fā)新的軟硬件圖像處理方法。從圖像反映的客觀實體尺度看，可以小到電子顯微鏡圖像，大到航空照片、遙感圖像甚至天文望遠鏡圖像。 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 6 頁 共 45 頁 （ 3）圖像信息理論與通信理論密切相關(guān)。一般圖像描述方 法采用二維形狀描述，有邊界描述和區(qū)域描述兩類方法。下面就數(shù)字圖像處理主要的幾個方面作簡要介紹： 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 4 頁 共 45 頁 1）圖像變換 由于圖像陣列很大，直接在空間與中進行處理，設計計算量很大。它在以觀察點為中心的坐標系統(tǒng)中，由輸入圖像和基元圖恢復場景可見部分的深度、法線方向、輪廓等，這些信息包含了深度信息，但不是真正的物體三維表示，因此稱為二維半圖。他們對航天探測器徘徊者 7 號在 1964 年發(fā)回的幾千張月球照片使用圖像處理技術(shù)，如幾何校正、灰度變換、去除噪聲等方法進行處理，并考慮了太陽位置和月球環(huán)境的影響，由計算機成功繪制出 月球表面地圖，獲得了巨大成功 。整個程序是基于C++編寫的，因此有些圖像變換的算法可能并不是最優(yōu)化的，但基本可以滿足要求。很多國家，特別是發(fā)達國家投入更多地人力、物力研究計算機視覺（圖像理解）領(lǐng)域，取得了不少重要的研究成果。近來興起的“有目的、定性、主動地視覺”、基于 CAD 的視覺、距離圖像的理解、多傳感器融合等都是一些有代表性的研究方向。圖像復原要求對圖像降質(zhì)的原因有一定了解，一般講應根據(jù)降質(zhì)過程建立 “降質(zhì)模型”，在采用某種濾波方法，恢復或重建原來的圖像。圖像處理的特點主 要集中在以下幾點： （ 1）圖像信息量龐大。 （ 6）靈活性強。數(shù)字圖像處理占用的頻帶較寬?？傊褕D像處理的眾多功能固化在芯片上將會有更加廣闊的應用領(lǐng)域。 （ 2）畫面組成和心理視覺。這樣的變換過程稱為圖像 數(shù)字化，主要包括采樣和量化兩步。所謂圖像保真度是描述被評價圖像與標準圖像的偏離程度；而圖像的可懂度則是表示圖像能向人 或機器提供信息的能力。假設 RGB 在三維坐標系中為 R（ 1， 0， 0）、 G（ 0， 1，0）、 B（ 0， 0， 1），則二者關(guān)系為： CIEXYZ 模型。它可表示為：中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 14 頁 共 45 頁 ，式中 ，為離散值。 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 16 頁 共 45 頁 可分離性的重要意義在于：一個二維傅里葉變換或反變換都可以分解為兩步進行，其中每一步都是一個一維傅里葉變換或反變換。利用此特性，在求一個周期內(nèi)的值時，只需求出半個周期，另半個周期也就知道了，這大大減少了計算量。 沃爾什變換核（后面提到）是一個對稱陣列，其行和列是正交的。 如果 和 ， 和 在函數(shù)形式上相同，則稱此變換時加法對稱的。 （ 3）若要突出圖像中具有某些灰度級的物體細節(jié)，而又不犧牲 其他灰度細節(jié)，可以分段壓擴變換，是需要的細節(jié)灰度級拉伸，增強對比度，而不需要的細節(jié)灰度級壓縮。從頻譜角度來分析，圖像模糊的實質(zhì)是因為其高頻分量被衰減，因而可以用加重高頻濾波來使圖像清晰。而且，人們越來越追求智能終端的情況下，如果將這樣一個具有不錯的圖像處理功能的應用無疑會受到大多數(shù)消費者的青睞。攝像頭通常有 CCD 和 CMOS 兩種，接口在并口、中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 31 頁 共 45 頁 串口以及現(xiàn)在應用較多的 USB 接口。在處理器上，傳統(tǒng)圖像處理多采用 PC 進行圖像數(shù)據(jù)的分析，嵌入式系統(tǒng)則大多采用 ARM 芯片，有時會與 DSP 結(jié)合形成高性能易用的系統(tǒng)。 啟動引導程序的移植 與 PC 機不同，嵌入式設備的 BIOS 大多與 bootloader 集成在一起。若像素點的原灰度為 R，變換后的灰度為 S，需要注意的是 R、 S 是歸一化后的灰度值， 其灰度變換函數(shù) T()為 ： 式中 ； 。 對變換后的 S 值取最靠近的一個灰度級的值，建立灰度級 變換表，將原圖像變換為直方圖均衡的圖像。本系統(tǒng)移植的現(xiàn)在很流行的 uboot，版本是 。當硬件系統(tǒng)構(gòu)建完成以后，剩下的便是圖像處理的一些具體算法了。一開始 CCD 的性能要好于 CMOS，但現(xiàn)在隨著技術(shù)的改進，兩者的差距也在逐漸縮小。 就現(xiàn)在的 ARM 芯片發(fā)展而言，完全可以將這樣 的功能移植到嵌入式設備上，我們無需擔心其處理能力。 銳化大致有兩種方法：微分法和高通濾波法。為增強低灰度 級像素，壓制高灰度級像素，通常用對數(shù)變換方法進中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 26 頁 共 45 頁 行調(diào)整灰度級的動態(tài)。 數(shù)字圖像變換還可以 用矩陣來表示，以便應用矩陣運算的很多性質(zhì)，這里就不再詳述 [10]。而中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 21 頁 共 45 頁 且沃爾什變換核不是 +1 就是 1，因此，沃爾什變換本質(zhì)上是將離散序列 各項值的符號按一定規(guī)律改變，進行加減運算，因此，比采用復數(shù)運算的 DFT 要簡單得多。在極坐標系中，存在以下變換對 此式表明，如果 在空域旋轉(zhuǎn) 角度后，相應的傅里葉變換 在頻域中也旋轉(zhuǎn)同一 角；反之亦然。再將 沿每一列在進行一次一維傅里葉變換，就可得二維傅里葉變換 ，即 這說明二維傅里葉變換 可以 先沿行后沿列分離為兩個一維變換的 過程，顯然改為先沿列后沿行分離為兩個一維變換，其結(jié)果是一樣的，公式略。要知道，這里是準確值而不是近似值。同時，不同研究者所用的三基色和標準白色不同，使得研究結(jié)果很難比較。目前對圖像質(zhì)量評價往往還是采用主觀保真度準則，它是由一批圖像評價專家按主觀感覺來定性地評價圖像質(zhì)量 [5]。 圖像在空間上的離散化 成為采樣，其約束條件是：由采樣點，通過某種方法可以正確的重建原圖像。那么 ，人是如何轉(zhuǎn)動眼球使視線移動 ，從而適應大的畫面和立體景象的呢？人眼中心視力分辨率強，可以進行圖像細節(jié)的認識，但只能認識圖像的一小部分；而周邊視力分辨率差，但可以認識圖像的全貌， 而且可以將所視目標特征部分檢出，利用檢出的目標圖像中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 9 頁 共 45 頁 特征去控制眼球運動，必要時可以再用中心視力來進一步認識這一部分圖像。計算機的運算速度發(fā)展到今天，已為虛擬現(xiàn)實提供了可能。所以在成像、傳輸、存儲、處理、顯示等各個環(huán)節(jié)的實現(xiàn)上，技術(shù)難度較大，成本高。 （ 7）再現(xiàn)性好。 X 射線照片一般用 64KB256KB 的數(shù)據(jù)量，一幅遙感圖像 3240x2340x4≈ 30MB 的數(shù)據(jù)量。圖像分割是將圖像中有意義的特征部分提取出來，包括圖像中物體的邊緣、區(qū)域等， 這是進一步進行圖像識別、分析和理解的基礎。這些成果不僅推動了計算智能信息處理技術(shù)的進一步發(fā)展，而且給數(shù)字 圖像處理和計算機視覺開辟了不少新的研究領(lǐng)域。 圖 像 特 征（ 基 元 圖 ）2 . 5 維 圖（ i n t r i n s i c 圖 像 ）三 維 模 型從立體圖從圖像序列從陰影至形狀從紋理至形狀從x至形狀 圖 一 1 基于 Marr 視覺計算理論的方框圖 Marr 視覺計算理論主要涉及描述三維物體的幾何表示問題。 關(guān)鍵詞： linnux 嵌入式 圖像處理 邊緣檢測 Abstract This paper expounds the application of digital image processing and some basic principles. The use of S3C2440 processor chip, the Linux kernel to construct a simple embedded image processing system. The system uses uboot as the bootloader to boot the Linux kernel and loaded with file system, Linux kernel and file system are used to menu configuration to make corresponding configuration. The application interface is made using QT, system is mainly to achieve some simple image processing functions, such as gray, enhancement, edge detection. The whole procedure is prepared based on the C++, so some image transform algorithm may not be optimal, but it can meet the basic requirements. On this basis, but also on the system constantly improve. Keywords:linux embedded system image processing edge detection 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 I 頁 共 II 頁 目錄 第一章 緒論 .......................................................................................................... 1 數(shù)字圖像處理概述 ................................................................................. 1 數(shù)字圖像處理現(xiàn)狀分析 ......................................................................... 5 本文章節(jié)簡介 ......................................................................................... 8 第二章 圖像處理理論 .......................................................................................... 8 圖像信息的基本知識 ............................................................................. 8 視覺研究與圖像處理的關(guān)系 .......