型檢測(cè)技術(shù)與儀表ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-25 22:19 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 非負(fù)。實(shí)際成像系統(tǒng)中，圖像的亮度有最大值，因此設(shè) 0≤C(x,y,t, ?)≤A 式中 A是圖像的最大亮度。另一方面，實(shí)際圖像對(duì) x,y和 t都有限制 : Lx≤x≤ Lx， Ly≤y≤ Ly， T≤t≤ T 劉玉長(zhǎng) 標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)者對(duì)圖像光函數(shù)的亮度響應(yīng)，通常用光場(chǎng)的瞬時(shí)光亮度計(jì)量，由下式定義： ? ?? 0 d)(),(),( ??? sVtyxCtyxY式中 Vs (?)代表相對(duì)光效函數(shù)，是人視覺(jué)的光譜響應(yīng)。對(duì)于紅、綠和藍(lán)光，瞬時(shí)光亮度可分別定義為 000( , , ) ( , , , ) ( ) d( , , ) ( , , , ) ( ) d( , , ) ( , , , ) ( ) dsssR x y t C x y t RG x y t C x y t GB x y t C x y t B? ? ?? ? ?? ? ????? ??????? ?????式中 Rs (?) 、 Gs (?)和 Bs (?)所謂光譜三刺激值是匹配單位譜色光 (波長(zhǎng)為 ?)時(shí)所要求的三刺激值。 劉玉長(zhǎng) 在多光譜成像系統(tǒng)中，常將所觀測(cè)到的像場(chǎng)模擬為圖像光函數(shù)在光譜上的加權(quán)積分，因此第i個(gè)光譜像場(chǎng)可以表示為 : ?? ??? d)(),(),( ii StyxCtyxF式中 Si(?)是第 i個(gè)傳感器的光譜響應(yīng)。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，選擇單一的圖像函數(shù) F(x,y,t)代表實(shí)際成像系統(tǒng)中的像場(chǎng)。另外，在許多成像系統(tǒng)中，圖像是不隨時(shí)間改變的，因而時(shí)變量可以從圖像函數(shù)中略去。那么圖像函數(shù)可以表示為 F(x,y) ，本節(jié)也以這樣的函數(shù)作為主要研究對(duì)象。 劉玉長(zhǎng) (二 )數(shù)字圖像 數(shù)字圖像處理以連續(xù)圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像陣列為基礎(chǔ)的。通過(guò)圖像的抽樣和量化，可以完成模擬圖像到數(shù)字圖像的轉(zhuǎn)換。 在設(shè)計(jì)和分析圖像抽樣系統(tǒng)和重建系統(tǒng)時(shí)，一般認(rèn)為圖像是確定的，然而在某些情況下，將圖像處理系統(tǒng)的輸入，特別是噪聲的輸入，看成是二維隨機(jī)過(guò)程的樣本更有益。 劉玉長(zhǎng) 確定性情況下的圖像抽樣 令 F I (x, y)代表一理想的無(wú)限大連續(xù)像場(chǎng)，在理想的抽樣系統(tǒng)中，理想圖像的空間樣本實(shí)際上是用空間抽樣函數(shù) S(x, y)與理想圖像相乘的結(jié)果。其中 ? ??????????????1 2),(),( 21j jyjyxjxyxS ?是由脈沖函數(shù) δ的無(wú)限陣列組成的。因而抽樣后的圖像可以表示為 12PII 1 2 1 2( , ) ( , ) ( , ) ( , ) ( , )jjF x y F x y S x yF j x j y x j x y j y???? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ???劉玉長(zhǎng) 在實(shí)際系統(tǒng)中為了避免頻譜混疊現(xiàn)象，所作的圖像抽樣必須滿足采樣定理。就是抽樣周期必須等于或小于圖像中最小細(xì)節(jié)周期的一半，用公式表示為 ,22ysxsx c y c??????或等效于 ,x c y cxy????? ? ? ?式中 ω xc和 ω yc是圖像的截止頻率； ωxs和 ωys為抽樣頻率。 劉玉長(zhǎng) 如果上式中等號(hào)成立，則稱圖像是以奈奎斯特 (Nyquist)速率抽樣的。如果 Δx， Δy小于奈奎斯特準(zhǔn)則的要求，則稱圖像是過(guò)抽樣的；反之，稱圖像是欠抽樣的。 如果對(duì)原圖像抽樣的空間速率足以避免抽樣圖像的頻譜交疊，那么采用適當(dāng)?shù)臑V波器對(duì)樣本進(jìn)行空間濾波，便可以精確地重建原圖像。 劉玉長(zhǎng) 隨機(jī)性情況下的圖像抽樣 與確定性情況類似，在確定性圖像下對(duì)圖像直接采用二維傅立葉變換來(lái)進(jìn)行分析，而在隨機(jī)性情況下，不能對(duì)圖像直接采用傅立葉分析，必須對(duì)其相關(guān)函數(shù)進(jìn)行分析。 令 F I(x,y)表示一種連續(xù)的二維平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，并且已知平均值 η FI和自相關(guān)函數(shù) I*F I 1 1 I 2 2( , ) { ( , ) ( , ) }xyR E F x y F x y?? ?式中 1 2 1 2,xyx x y y??? ? ? ? 。劉玉長(zhǎng) 用脈沖函數(shù)陣列對(duì)這一圖像進(jìn)行抽樣，得： 12P I I 1 2( , ) ( , ) ( , ) ( , ) ( , )jjF x y F x y S x y F x y x j x y j y???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???其自相關(guān)函數(shù)為 P*F 1 2 1 2 P 1 1 P 2 2*I 1 1 I 2 2 1 1 2 2( , 。 , ) { ( , ) ( , ) }{ ( , ) ( , ) } ( , ) ( , )R x x y y E F x y F x y E F x y F x y S x y S x y??式中 1 1 2 2 1 2 1 2( , ) ( , ) ( , ) ( , )xyS x y S x y S x x y y S ??? ? ? ? 。劉玉長(zhǎng) 所以抽樣圖像的自相關(guān)函數(shù)為 PIFF( , ) ( , ) ( , )x y x y x yR R S? ? ? ? ? ?? 對(duì)上式采用二維傅立葉變換可以得到抽樣隨機(jī)圖像的功率譜，并且設(shè)定理想像場(chǎng)的功率譜是帶寬限定的，即 (ωxc,ωyc )是圖像的截止頻率；并且選擇空間抽樣周期 : π π,x c y cxy??? ? ? ? 那么頻譜就不會(huì)交疊。采用合適的內(nèi)插函數(shù)就可以使重建像場(chǎng)和理想像場(chǎng)在均方意義上等效。 劉玉長(zhǎng) 三、圖像處理技術(shù)
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