数字图像处理66894new

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1、数字图像处理基础知识左力一．数字图像处理的定义图像处理：对图像进行各种加工以改善图像的效果，为图像分析做准备。它是图像到图像的过程。点运算：灰度变换、阈值变换、灰度均衡等几何变换：移动、旋转、扭曲校正等。图像分析：对图像中感兴趣的目标进行检测和测量(特征提取)，以获得客观的信息。它是图像到数据的过程。边缘检测与提取、图像分割、几何测量、模板匹配等。图像理解：研究图像中各目标的性质和其相互关系，理解图像的含义。字符识别（OCR）、产品质量检验（目检）、人脸识别、自动驾驶、医学图像和地貌图像的自动判读理解等。图像处理、图像分析和图像理解的关系：操作对象大小图像理解符号抽数象图像分析目标

2、据性量图像处理像素小大图像工程：s是图像理论、图像技术及其应用的新学科。s数学、物理学、生理学、心理学、计算机科学是其基础；s得到人工智能、神经网络、模糊逻辑、遗传算法等新理论与新技术的支持；s和模式识别、计算机视觉、计算机图形学等专业相互交叉；s其发展应用与工业自动化、医学、遥感、信息等领域不可分割。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn数字图像处理概论二.图像的采集、格式图像处理系统硬件结构：计算机模拟信号物体镜头摄像头图像采集卡数字信号NTSC制、PAL制视频信号内存像素矩阵256级灰度2550000000000000

3、0000025525525525500图101281281281281281280行012812812812812812801280128128128128128128001281281281281281280000000000列0表1图2图像处理系统一般使用256级灰度图像，即8位黑白图像，其1个像素由1个字节描述。0表示黑色，255为白色；其它中间灰度见图2。一个立方形物体的照片如图1所示。通过图像采集卡后，其像素矩阵如表1所示。图像的大小、分辨率¾¾和测量精度有关NTSC制：768´576像素PAL制：640´480像素注：一个8位二进制数为1个字节。其最小值为0，最大值为2

4、55。2PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn数字图像处理概论三.阈值分割、形心计算图3.1为一园形物体照片，下面介绍将物体与背景分割开来的方法，和计算园形物体形心及半径的方法。图3.1一园形物体的图像图3.2图3.1的灰度直方图（线性坐标）灰度直方图是数字图像处理中一个最简单、最有用的工具。它表示图象中具有每种灰度级的像素的个数，反映图像中每种灰度出现的频率。如图3.2所示，灰度直方图的横坐标是灰度级，纵坐标是该灰度级出现的频率，它是图像的最基本的统计特征。最简单、有效的方法就是取双峰间谷底的灰度值为阈值，根据该阈值对图像

5、进行分割，将物体与背景分离开来，然后再进行其它处理。3PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn数字图像处理概论图3.3对数坐标直方图，平滑前图3.4对数坐标直方图，两次平滑后，阈值=104在实际情况下，图像常受到噪声等因素的影响，为了便于判定谷底位置，必须对直方图进行平滑。采用低通滤波算法对直方图进行两次平滑，这样可以保证峰值位置误差较小。图3.4为滤波后的结果。图3.5是根据图3.4的阈值对图3.1进行阈值分割的结果。即：根据阈值将图像二值化，将物体和背景置为黑白两色。对图像扫描一遍，灰度大于阈值的点置为255，即白色；小于

6、等于阈值的点置为0，即为黑色。由于物体上有高光，所以二值化后，在黑色物体上会有小白点，如图3.5所示。为了使形心计算的结果准确，我们必须将这些小白点填充为黑色。结果见图3.6。4PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn数字图像处理概论图3.5物体的二值化图像为了能理解计算形心的公式，先看一个简单的力平衡的问题。如图3.6所示，一个质量忽略不计的刚性杆下有一支点，在支点两边分别在杆上放有6个质量均匀、尺寸相同、边长为L的正方体。设正方体的重量为W，当杆平衡时，X=？X图3.6力矩平衡图力矩平衡方程为：6´W´X=W´0.5L+2

7、´W´1.5L+3´W´2.5LW´0.5L+2´W´1.5L+3´W´2.5LX=--------------------------------------------------------=1.83L6´W5PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn数字图像处理概论X为即为右边物体在水平方向的重心位置。均匀物体的重心和形心重合。计算平面图形的形心公式如下：òxdAòydAAAx=y=，AA将一个像素看成一个