02-图像采集与处理基础讲述.ppt

视频信号数字化 就是将图像或视频(模拟信号)转换成计算机软件可以“理解”的数字格式(数字信号)。 图像采集卡的工作原理图 A/D转换 格式转换 缓冲 PCI接口 采样 图像采集基本概念 A/D转换 视频信号量化处理是指将相机所输出的模拟视频信号转换为PC所能识别的数字信号的过程，即A/D转换。视频信号的量化处理是图像采集处理的重要组成部分。 模拟采集卡的数字化精度：像素抖动 像素抖动是由图像采集卡的A/D转换器的采样时钟的误差产生的像元位置上的微小的错误从而导致对距离测量的错误。 传输速率：指图像由采集卡到达内存的速度。 图像格式（像素格式）：黑白图像：通常，图像灰度等级可分为256级，即以8位表示。在对图像灰度有更精确要求时，可用10位，12位等来表示。彩色图像：彩色图像可由RGB(YUV)3种色彩组合而成。 模拟采集卡的数字化精度 像素抖动 图像采集基本概念 图像存储数据量的计算 帧图像大小(Image Size)： Width×Height(长×宽) 颜色深度(Depth，比特数)： 8/16/24/32Bit 帧率(Fps) ： 标准PAL制是25帧/s，标准NTSC制是30帧/s 数据量Q(MB) ： 图像信号每秒的数据量Q = W×H×f×d/8 例：PAL单路视频最大数据量： Q = 768×576×25×32/8 = 42.1875(MBytes/s) 图像传输数据量的计算 单路采集传输速率（全分辨率）： 8位黑白方式：15Mbyte/s；16位方式：30Mbyte/s 24位方式：45Mbyte/s；32位方式：60Mbyte/s 多路采集时传输速率成倍增加 如QP300在24位颜色深度时，传输数据量达到45×4=180Mbyte/s，远大于PCI总带宽 图像出现拉道现象，主要是主板带宽不够 一个关键的指标是：主机板的桥路与DMA通道的速度，在这方面的表现，INTEL芯片组一般要好于VIA芯片组，且与CPU速度无关。 总线类型 PCI PCI-X PCI-E 传输速度 132MB/S 512MB/S，1GB/S 2.1GB/S 　　相机信号经采集卡进入计算机内存，表现为一个矩形区域，区域中的每一点的数值 黑白图像 　　灰度值（Gray Level） 　　某一点的灰度值，也是物理世界上这一点的光强弱信息的表示。灰度值为真实世界图像量化的表现方法。通常灰度值从最黑到最白为0—255。光线进入CCD后，如果光强达到CCD感应的极限，此像素为纯白色。对应于内存中该像素灰度值为255。如果完全没有光线进入CCD像素，此像素为纯黑色。对应于内存中该像素灰度值为0。 视觉系统图像表达 　　相机信号经采集卡进入计算机内存，表现为一个矩形区域，区域中的每一点的数值 黑白图像 　　灰度值（Gray Level） 8bit 10bit~16bit 8bit：灰阶范围256 10bit：灰阶范围1024 灰阶越高图像的细节更多，层次更分明。 视觉系统图像表达 六、数字图像处理的方法和内容 图像处理：对图像进行一系列的操作，以达到预期的目的的技术，满足人的视觉心理和实际应用的要求。 例子：调整了亮度和对比度 1、数字图像处理的主要方法 空域法：把图像看作是平面中各个像素组成的集合，然后直接 对这个二维函数进行相应的处理。 邻域处理法：包括梯度运算（Gradient Algorithm），拉普拉斯算子运算(Laplacian Operator)，平滑算子运算(Smoothing Operator)和卷积运算（Convolution Algorithm） 点处理法：灰度处理（Grey processing），面积、周长、体积、重心运算等 变换域法：首先对图像进行正交变换，得到变换域阵列，然 后再施行各种处理，处理后再反变换到空间域， 得到处理结果。 包括：滤波、数据压缩、特征提取等处理。 2、数字图像处理的主要内容 图像数字化 几何处理 算术处理 图像增强 图像复原 图像重建 图像编码 图像分析 模式识别 图像理解 模拟图像处理：利用光学、照相方法对模拟图像的处理 光学处理（透镜），电子处理（电视) 特点：并行速度快，精度稍差，欠灵活 数字图像处理：利用计算机对数字图像进行系列操作，从而获得某种预期的结果的技术 就是利用数字计算机或其它高速、大规模集成数字硬件，对从图像信息转换来的数字电信号进行某些数字运算或处理，以期提高图