1、計算機(jī)圖像處理技術(shù)培訓(xùn)1、計算機(jī)圖像處理技術(shù)基礎(chǔ)1.1 發(fā)展現(xiàn)狀 自20世紀(jì)以來,由于數(shù)字技術(shù)與微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,給數(shù)字圖像處理帶來了先進(jìn)的技術(shù)手段,數(shù)字圖像處理也就開始成為一門嶄新的學(xué)科,廣泛應(yīng)用于軍事、公安、地質(zhì)、工業(yè)自動控制等方面。 數(shù)字處理的內(nèi)容相當(dāng)豐富,根據(jù)抽象程度不同,可分為狹義圖像處理、圖像分析和圖像理解。 狹義圖像處理是對輸入的圖像進(jìn)行某種變換得到輸出圖像,是圖像到圖像的變換過程,主要用于改善圖像視覺效果,或?qū)崿F(xiàn)圖像的壓縮與編碼,這也成為分析與理解圖像的基礎(chǔ)。 圖像分析,主要是對圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行檢測和測量,從而建立起對圖像特征的描述,是從圖像到數(shù)值或符號的過程。 如：

2、利用圖像分析技術(shù),可以提取出粉狀顆粒圖像的物理特征。 圖像理解是在圖像分析的基礎(chǔ)上,基于人工智能和認(rèn)知理論,研究圖像中各目標(biāo)的性質(zhì)之間的關(guān)系,解釋圖像的內(nèi)含,從而實現(xiàn)利用圖像處理技術(shù)的自動控制。1.2 數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識 一般圖像的數(shù)字化過程中,通過圖像的采樣、量化,使傳統(tǒng)的模擬圖像存儲為數(shù)字圖像。 把空間上連續(xù)的圖像變換成離散點的操作稱為采樣。 在采樣中,若橫向的像素數(shù)為m，縱向的像素數(shù)為n，則圖像總的像素數(shù)為mn個像素。 經(jīng)過采樣后的圖像被分割成空間上離散的像素,但其灰度是連續(xù)的,仍不能用計算機(jī)進(jìn)行處理,這時,要將像素灰度轉(zhuǎn)換成離散的整數(shù)值,此過程稱為量化。 數(shù)字圖像中的每一個像素對應(yīng)于矩陣

3、中的相應(yīng)的元素。 把數(shù)字圖像表示成矩陣的優(yōu)點在于可以應(yīng)用矩陣?yán)碚搶D像進(jìn)行分析處理。常見的圖像類型包括:二值圖像、灰度圖像、索引圖像和RGB真彩圖像等。RGB真彩色圖像通常所說的RGB圖像即為真彩色圖像，所采集到的圖像一般為RGB圖像。圖像中每一個像素由三個數(shù)值來分別指定紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三個顏色分量的灰度級，用一個三維數(shù)組表示，即mn3數(shù)組,因為紅、綠、藍(lán)分量分別用8位灰度級表示，則理論上可以包含224種顏色，所以被稱為真彩色圖像。彩色圖像可用三個矩陣（R,G,B）或一個三維矩陣表示1.3 相關(guān)設(shè)備及軟件圖像處理系統(tǒng)包括圖像處理硬件和圖像處理軟件。1.3.1 圖像處理硬件微機(jī)圖像處

4、理硬件系統(tǒng)主要由圖像輸入設(shè)備、圖像運算處理設(shè)備（微計算機(jī)）、圖像存儲器、圖像輸出設(shè)備等組成。較完整的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖：由輸入設(shè)備、成像顯示記錄設(shè)備、數(shù)字圖像處理核心、交互控制單元等組成。1 圖像輸入設(shè)備完成將模擬光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成模擬電圖像的過程。數(shù)字化圖像輸入設(shè)備還進(jìn)一步將模擬電圖像進(jìn)行數(shù)字化以便于存儲介質(zhì)存儲和計算機(jī)處理。2. 圖像存儲器為了適應(yīng)圖像的大數(shù)據(jù)量要求，輸入圖像、輸出圖像以及中間結(jié)果圖像必須用大容量存儲介質(zhì)進(jìn)行存儲。3. 主機(jī)用于圖像處理的計算機(jī)。4顯示器及圖像輸出設(shè)備圖1.19 基于DSP的高速圖像處理卡結(jié)構(gòu)圖1.3.2 圖像處理軟件 圖1.22 圖像處理軟件系統(tǒng)的層次結(jié)

5、構(gòu)1. 圖像設(shè)備驅(qū)動程序2. 操作系統(tǒng)：（1）IBM PC及兼容機(jī)一般使用Microsoft Windows操作系統(tǒng)。（2）Apple Macintosh機(jī)一般使用Mac OS X操作系統(tǒng)。（3）圖形工作站典型使用UNIX或X WINDOWS操作系統(tǒng)。3圖像處理開發(fā)工具（1）VC+面向?qū)ο罂梢暬晒ぞ撸?）MATLAB的圖像處理工具箱（3）圖像應(yīng)用軟件：Photoshop、CorelDRAW、ACDSee1.4 發(fā)展方向超高速、高分辨率、立體化、多媒體、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展具體表現(xiàn)在：提高硬件速度，不僅提高計算機(jī)速度，而且A/D和D/A的速度要實時化；提高分辨率，主要提高采集分辨率和顯示分

6、辨率；立體化，圖像是二維信息，信息量更大的三維圖像將隨計算機(jī)圖形學(xué)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展將得到廣泛應(yīng)用；智能化，是計算機(jī)識別和理解按照人類的認(rèn)識和思維方式工作，能夠考慮到主觀概率和非邏輯思維；標(biāo)準(zhǔn)化，以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)圖像的處理與傳輸。圖像與圖形相結(jié)合，朝著三維成像或多維成像的方向發(fā)展。硬件芯片研究，把圖像處理的眾多功能固化在芯片上，更便于應(yīng)用。新理論和新算法的研究近年來引入了一些新的理論，提出了一些新算法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理顯得越來越重要。1.4 圖像處理技術(shù)在冶金方面的應(yīng)用傳統(tǒng)的球團(tuán)粒度檢測的方法存在著很多不足，其中最主要的就是信息反饋不夠及時，無法迅速對球團(tuán)生產(chǎn)做出調(diào)整。隨著嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，以圖像處理為基礎(chǔ)的球團(tuán)粒度的在線檢測系統(tǒng)可以得到實現(xiàn)。利用圖像處理技術(shù)與重力場流分離技術(shù)相結(jié)合，對鐵礦石粉微粒尺寸進(jìn)行檢測。根據(jù)一組反映FeO含量的特征,利用模糊C均值聚類(FCM )和處神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法來實時預(yù)報燒結(jié)礦FeO含量。首先,利用FCM算法對斷面圖像按一定的特征聚類,把聚類結(jié)果按有效特征分成3類,將各類輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行訓(xùn)練,得到訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。其次,利用訓(xùn)練完成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就可以對未分