机器视觉与图像处理方法

图像处理及识别技术在机器人路径规划中的一种应用

摘要：目前，随着计算机和通讯技术的发展，在智能机器人系统中，环境感知与定位、路径规划和运动控制等功能模块趋向于分布式的解决方案。机器人路径规划问题是智能机器人研究中的重要组成部分，路径规划系统可以分为环境信息的感知与识别、路径规划以及机器人的运动控制三部分，这三部分可以并行执行，提高机器人路径规划系统的稳定性和实时性。在感知环节，视觉处理是关键。本文主要对机器人的路径规划研究基于图像识别技术，研究了图像处理及识别技术在路径规划中是如何应用的，机器人将采集到的环境地图信息发送给计算机终端，计算机对图像进行分析处理与识别，将结果反馈给机器人，并给机器人发送任务信息，机器人根据接收到的信息做出相应的操作。

关键词：图像识别；图像处理；机器人；路径规划

ABSTRACT：At present, with the development of computer and communication technology, each module, such as environment sensing, direction deciding, route planning and movement controlling moduel in the system of intelligent robot, is resolved respectively. Robot path planning is an part of intelligent robot study. The path planning system can be divided into three parts: environmental information perception and recognition, path planning and motion controlling. The three parts can be executed in parallel to improve the stability of the robot path planning system. As for environment sensing, vision Proeessing is key faetor. The robot path planning of this paper is based on image recognition technology. The image processing and recognition technology is studied in the path planning is how to apply, Robots will sent collected environment map information to the computer terminal, then computer analysis and recognize those image information. After that computer will feedback the result to the robot and send the task information. The robot will act according to the received information.

Keywords: image recognition，image processing, robot，path planning

1 引言

机器人是人类社会发展的象征,是具有代表性的高技术,它集中了机械、电子、计算机、自动控制以及人工智能等多种学科的最新科研成果,代表了机电一体化的最高成就"。拥有感知、规划和控制能力的智能机器人，能够通过感知器自主的收集环境信息，通过内部程序做出规划，控制自身的动作。路径规划是移动机器人导航技术的重要组成部分，机器人对环境的感知、环境建模、路径规划是影响机器人活动能力的重要因素。目前在机器人路径规划研究中已经有很多优化算法，但很多都有局限性，如何让机器人利用已经有的运动学以及动力学的约束，结合自身所处的环境特点进行高效的、实时的选择路径，是路径规划领域的重要研究课题。

图像处理一般是用计算机处理或实时的硬件处理,因此也称之为计算机图像处理，其优点是处理精度高,处理内容丰富,可进行复杂的非线性处理, 有灵活的变通能力, 一般来说只要改变软件就可以改变处理内容。其缺点是处理速度还是一个问题, 特别是进行复杂的处理更是如此。

图像识别技术的研究目的是利用计算机自动处理图像信息，来替代人完成图像的分析和识别等任务，数字图像的处理和识别技术作为模式识别领域的一个重要研究方向，已得到广泛的研究和迅速的发展。图像识别技术在 PC 终端上已经有很多成熟的应用实例，最常见的有人脸识别、指纹识别和医学影像分析等，随着数字图像技术的成熟，以及智能终端的发展，图像识别技术现在已经开始应用到智能手机中，但是，由于一些硬件上的限制，还存在速率、运行内存以及系统空间等问题，因此主要还是在 PC 终端上的应用比较多。

2 本文所用的图像处理及识别技术基础

2.1 图像识别技术基础

模式识别是利用计算机对物理对象进行处理分析以及分类，在错误概率最小的条件下，使识别的结果尽量与客观事物相符。模式识别是以应用为基础的学科，主要目的是使机器能够自动识别物体并进行信息处理，以便可以替代人去独立的完成任务。图像识别技术是模式识别在图像领域里的具体应用，是通过计算机对图像进行处理、分析以及分类理解，以识别不同模式的目标和对象的技术。图像

识别是对观测对象或者过程进行分类辨别和描述，做出有意义判断的研究。狭义的说，图像是图像识别要研究的模式，图像识别它是建立在图像处理技术的基础上对图像进行识别的学科。图像识别主要技术如下。

图像预处理阶段。图像增强是数字图像处理过程中常用的一种方法，根据处理空间不同，分为在图像所在像素空间处理的空域法和在傅里叶变换后的频域上间接处理的频域法两大类。具体主要方法如图1图像增强方法所示。

图1 图像增强方法

基于小波变换的图像去噪是非线性方法去噪的，小波变换在数学领域中是一个函数逼近问题，根据实际的需求，寻找小波函数伸缩、平移后的函数空间中与原始图像信息的最佳接近。同时基于小波变换的图像去噪也是一个信号滤波问题，小波去噪是在低通滤波的同时保留图像的边缘等特征细节信息，其去噪流程如图2小波变换去噪流程所示。

图2 小波变换去噪流程

小波阈值去噪，其中包含信号重要信息的是图像信号对应的小波系数部分，这部分幅值较大，但数量较少；噪声信号对应的小波系数则幅值较小，数量很多，并且一致分布。在最小均方误差的定义下该算法达到近似最优，能够取得良好的

视觉效果。找到阈值δ，将低于δ的小波系数设定为零，保留高于δ的系数或者进行压缩处理，从而得到估计小波系数，然后对其进行重构。

图像特征提取。特征提取是图像识别过程中保证后期分类判别质量的重要阶段，提取的图像特征需要能够表述识别物体的典型特征，具备独特性、完整性、几何不变性以及抽象性，常见的用来做特征提取的元素有：颜色、纹理、边缘、形状等特征。

颜色是图像信息的基本组成要素，每个被识别物体都具有颜色这一特征，基于颜色特征的分类判别检索是图像识别中最基本的判别方法，并且与几何特征相对比，颜色更加稳定，对大小和方向也都不像几何特征那么敏感。

纹理特征是通过图像灰度分布函数对图像局部性质的统计，是对图像中各像素灰度空间分布的一种描述，局部看来可能没有规则，但在图像整体的特征上会呈现一定的规则。

形状特征形象而且直观，是物体的本质特征之一，主要通过图像外部边界的轮廓特征和区域特征来表示，是物体的稳定特征，对于已知几何形状的物体识别，形状特征可以是很好的判别准则。在实际应用中，形状特征经常是初步筛选条件。

图像边缘检测。图像边缘检测是预处理阶段中对图像特征的提取，是在数字图像处理中应用很广泛的技术，尤其在模式识别中应用最为频繁。物体的边缘主要有两个特征：方向和幅度，通常灰度变化在边缘处会比较平缓，而在垂直方向会比较剧烈，根据这种变化将图像边缘分为：屋顶型、凸缘型和阶跃型三种类型。边缘检测的过程为首先利用经典的边缘检测算法将有用的特征进行提取，然后对图像进行初步检测，最后利用边缘的空间结构进行协调，增强边缘效果。传统的边缘检测模板是 N * N 权值方阵，通过小区域卷积近似计算得来，经典算子主要有：Sobel 算子、Prewitt 算子、Roberts 算子、Canny算子和 LOG 算子，其中前四个算子属于一阶微分算子，LOG 算子属于二阶微分算子。在经典算子的基础上最优算子开始发展起来，最优算子是通过信噪比获得的边缘检测滤波器。

2.2 图像处理技术基础

完整的数字图像处理大体上可分为图像信息的获取（Image information acquisition）、图像信息的存储（Image information acquisition）、图像信息的传递（Image infoemation transmission）、数字图像处理（Digital image

processing）、图像的输出与显示（Image output and showing）。图像处理的主要技术如下。

图像数字化。由于计算机只能处理数字图像，而自然界提供的图像都是其他的形式，所以数字图像处理的一个先决条件是将图像转化为数字形式。我们可以通过图像数字化器将图像划分为若干图像元素（像素）并给出它们的地址，可以度量每一个像素的灰度，并把连续的度量结果量化为整数，再将这些整数结果写入存储设备。主要过程为：图像移动扫描——采样——光传感器——量化器——输出存储。流程图如图3所示。

图3 图像处理流程

图像信息的传输。图像信息的传输一般是相机和计算机之间的传输，主要靠USB缆线传输图像信息的数据。摄像机与计算机之间通过专用的iLink电缆连接,按IEEE1394标准进行数据传输, 其最大比特率为400Mbps。

空间滤波增强。频域滤波是频域乘一个H(u,v)滤波(传递)函数而成, 这时相当于在空域把图像与滤波函数的空域函数h(x,y)做卷积。常用的程序往往都是选择3 x 3的h(x,y)作卷积,选择不同的3 x 3的h(x,y)就相应于图像作各种高通、低通、带通、带阻滤波。为了突出增强图像中的孤立点、孤立线或线端点, 在某些实际应用中常采用拉氏算子, 如机场、公路、铁路勘测图像就常用线性微分拉普拉斯算子。中值滤波是一种非线性滤波。它首先确定一个奇数像元的窗口W,窗口内各像元按灰度大小排队后,用其中间位置的灰度值代替原f(x,y),灰度值成为增强图像g(x,y)。

Caany边缘检测。Canny算法通过高斯函数对原始图像做平滑滤波处理，平滑处理会过滤掉图像噪声，但同时图像边缘也会跟随变得模糊，因此采用非极大

图4 Canny算子边缘检测流程图

值抑制来减小误差，再进行双阈值检测，其中大阈值检测能够去除图像中的大部分噪声，而小阈值检测则保留到了图像较多的边缘信息，两部分连接以完成边缘检测，具体检测流程如图4Canny算子边缘检测流程图所示。

3 应用图像处理及识别技术的路径规划实现

3.1 智能机器人路径规划简介

机器人在复杂的环境下进行路径规划非常复杂，具有随机性和不确定性，并且需要大量的计算，机器人自身的形状和运动速度以及加速度等也都会对其运动轨迹产生约束。按照对周围环境掌握的不同程度，将机器人路径规划分为两种类型：基于模型的全局路径规划和基于传感器的局部路径规划。前者对周围环境的信息全部都已知，又叫静态路径规划，后者对周围环境的信息只是已知部分或者全部未知，也叫动态路径规划。具体如表1所示。

表1 路径规划算法总结表

3.2 图像分类判别实现

近邻准则。模式识别最基本的研究问题是样品与样品之间相似性的匹配度问题。这种相似性的判断可以采用近邻准则，近邻准则属于模板匹配，首先比较分类样品与标准模板，之后根据与模板进行匹配程度做判断，匹配度高的规定为测试样品的类别。常用的距离算法有欧氏距离、马氏距离、夹角余弦距离等，近邻准则算法原理上是最简单的匹配算法，主要缺点是计算量大，存储空间要求大，需要存储足够的模板。近邻法包括四个距离：样品与样品之间的距离、样品与类之间的距离、类内距离和类与类之间的距离。

样品与样品之间的距离可以计算任意两个样品之间的距离，即两个样品可以属于同一类，也可以属于不同的类。计算方法主要：欧氏距离法、马氏距离法、夹角余弦距离法、二值夹角余弦距离法和具有二值特征的 Tanimoto 测度法。其中欧氏距离法和马氏距离法均为距离越小则样品距离越近，也就越相似，后三个方法为余弦值越大则样品越相似。

样品与类之间的距离计算主要有两种方法，一种计算样品到类中每个样本之间的距离，将样本间的距离求和，再取平均值，得到的距离规定为样品与类之间的距离。另一种方法为计算类的中心点，计算待测样品到中心点的距离，中心点是类中所有样本特征的平均值。采用后面一种方法。

类内距离是指同一个类中任意样品之间距离之和的平均值。

类与类之间的距离计算方法比较多，如表2所示。

表 2 类与类之间距离计算方法表格

基于类中心的欧氏距离法分类。近邻准则中基于类中心的欧氏距离法分类是应用比较多的算法，算法思想主要是计算样品与各个类中心之间的欧氏距离，其中最小距离对应的类则为样品所在类。具体计算过程如下：首先计算各个类的中心，其次选择待测样本，最后循环计算待测样本与训练集中各类的中心距离，

找到最小距离，则为归属类。样品间欧氏距离计算公式可以如下表示，样品间的越小代表两个样品距离越近。

距离D

ij

算法的具体流程如图5基于类中心的欧氏距离法分类流程图所示

图5 基于类中心的欧氏距离法分类流程图

最小距离准则算法。由于本次应用的图像识别主要是为后期机器人路径规划做准备，因此主要任务是识别到固定障碍物和其他移动物体，并将视野范围内合适距离的物体根据算法思想和自己规划为一类，而运动物体的形态是不确定的，因此样品库没有办法获得，并且机器人在运动过程中，摄像头采集到的图像可能是固定障碍物或运动物体的一部分，也能两者的信息都有，为了方便后期处理，结合课题需求，对基于类中心的欧氏距离法分类进行改进，得出最小距离准则算法。最小距离准则不需要加载样本库，其基本思想是将每个样本看成单独的一类，并计算各类之间的欧氏距离，公式如下所示：

将得到的距离矩阵中最小元素所属的两个类合并为一类，得到新类，计算聚类后的距离矩阵，每次均将最小的距离元素对应的类合并为一类，循环进行，直到达

到预期结果。

3.3 路径规划的算法实现

机器人带有摄像功能和图像识别及处理的PC 机。算法主要分为计算欧氏距离、求最小距离矩阵、划分类、形象化表示分类结果四个部分。其具体实现过程如图6。其中类的个数N 是指机器人环境建模中障碍物和移动物体分类数。NC 为聚类计算次数。G （N ，N ）为距离矩阵，该矩阵随着程序执行会动态修改其中的数值。ROW （LIST ）为数组变量，存放划分类后归为一类的数据所在行号（列号），其长度为分类循环的中止条件。C （N, N ）为 N*N 矩阵。

yes

no

no

yes

图6 算法流程图

初始化类的个数N ，计算次数NC ，随 机产生的样本x, y 开始 计算欧式距离 返回合为一类的行号、列号 n

4 总结

本文以自主移动机器人为研究对象，将图像识别技术应用到后期路径规划中，论文主要研究有：将几个不同类型的传感器信息进行有机的结合，实现对物体正确、高效的识别，课题中采用超声波传感器、摄像头、红外测距仪采集智能机器人四周信息，将超声波模块的信息、红外测距信息与图像传感器的图像信息进行融合，有效的实现距离的测量，精确距离信息，为 PC 端路径规划提供更详细的数据。PC 终端图像识别系统中采用小波阈值去噪对图像进行前期的噪声去除处理，Canny 边缘算法提取边缘特征信息，最后对基于类中心的欧氏距离法进行改进，提出最小距离准则算法，该算法不需要获取样本库，直接通过自行计算两点之间的距离求出最小距离矩阵、进行聚类将划分为一类的点放入数组中、进行结果分析画出聚类后的图像三大模块实现。通过本此研究，主要学习到了图像处理及识别的相关知识以及如何将这些知识应用到机器人路径规划及导航中去。

5 参考文献

[1]. 冈萨雷斯著，阮秋琦译数字图像处理（第三版）电子工业出版社2011年11月

[2]. 数字图像处理学（第二版），阮秋琦著，电子工业出版社

[3]. 河海大学，郭艳萍，检测自动化中的数字图像处理及识别，硕士学位论文

[4]. 山东大学，袁向荣，基于神经网络的图像处理识别技术在机器人视觉系统中的应用

[5]. 江南大学，陈进，室内清洁机器人的全区域路劲规划及避障研究，硕士学位论文。

机器视觉与图像处理方法

图像处理及识别技术在机器人路径规划中的一种应用 摘要：目前，随着计算机和通讯技术的发展，在智能机器人系统中，环境感知与定位、路径规划和运动控制等功能模块趋向于分布式的解决方案。机器人路径规划问题是智能机器人研究中的重要组成部分，路径规划系统可以分为环境信息的感知与识别、路径规划以及机器人的运动控制三部分，这三部分可以并行执行，提高机器人路径规划系统的稳定性和实时性。在感知环节，视觉处理是关键。本文主要对机器人的路径规划研究基于图像识别技术，研究了图像处理及识别技术在路径规划中是如何应用的，机器人将采集到的环境地图信息发送给计算机终端，计算机对图像进行分析处理与识别，将结果反馈给机器人，并给机器人发送任务信息，机器人根据接收到的信息做出相应的操作。 关键词：图像识别；图像处理；机器人；路径规划 ABSTRACT：At present, with the development of computer and communication technology, each module, such as environment sensing, direction deciding, route planning and movement controlling moduel in the system of intelligent robot, is resolved respectively. Robot path planning is an part of intelligent robot study. The path planning system can be divided into three parts: environmental information perception and recognition, path planning and motion controlling. The three parts can be executed in parallel to improve the stability of the robot path planning system. As for environment sensing, vision Proeessing is key faetor. The robot path planning of this paper is based on image recognition technology. The image processing and recognition technology is studied in the path planning is how to apply, Robots will sent collected environment map information to the computer terminal, then computer analysis and recognize those image information. After that computer will feedback the result to the robot and send the task information. The robot will act according to the received information. Keywords: image recognition，image processing, robot，path planning

完整版机器视觉思考题及其答案

什么是机器视觉技术？试论述其基本概念和目的。答：机器视觉技术是是一门涉及人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机科学、图像处理、模式识别等诸多领域的交叉学科。机器视觉主要用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制。机器视觉技术最大的特点是速度快、信息量大、功能多。机器视觉是用机器代替人眼来完成观测和判断，常用于大批量生产过程汇总的产品质量检测，不适合人的危险环境和人眼视觉难以满足的场合。机器视觉可以大大提高检测精度和速度，从而提高生产效率，并且可以避免人眼视觉检测所带来的偏差和误差。机器视觉系统一般由哪几部分组成？试详细论述之。答：机器视觉系统主要包括三大部分：图像获取、图像处理和识别、输出显示或控制。图像获取：是将被检测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的一系列数据。 该部分主要包括，照明系统、图像聚焦光学系统、图像敏感元件（主要是CCD和CMOS采 集物体影像。 图像处理和识别：视觉信息的处理主要包括滤波去噪、图像增强、平滑、边缘锐化、分割、图像识别与理解等内容。经过图像处理后，图像的质量得到提高，既改善了图像的视觉效果又便于计算机对图像进行分析、处理和识别。 输出显示或控制：主要是将分析结果输出到显示器或控制机构等输出设备。试论述机器视觉技术的现状和发展前景。 答：。机器视觉技术的现状：机器视觉是近20?30年出现的新技术，由于其固有的柔性好、 非接触、快速等特点，在各个领域得到很广泛的应用，如航空航天、工业、军事、民用等等领域。 发展前景：随着光学传感器、信息技术、信号处理、人工智能、模式识别研究的不断深入和计算机性价比的不断提高，机器视觉技术越来越成熟，特别是市面上已经有针对机器视觉系统开发的企业提供配套的软硬件服务，相信越来越多的客户会选择机器视觉系统代替人力进行工作，既便于管理又节省了成本。价格持续下降、功能逐渐增多、成品小型化、集成产品增多。 机器视觉技术在很多领域已得到广泛的应用。请给出机器视觉技术应用的三个实例并叙述之。答：一、在激光焊接中的应用。通过机器视觉系统，实时跟踪焊缝位置，实现实时控制，防止偏离焊缝，造成产品报废。 二、在火车轮对检测中的应用，通过机器视觉系统抓拍轮对图像，找出轮对中有缺陷的轮对，提高检测精度和速度，提高效率。 三、大批量生产过程中的质量检查，通过机器视觉系统，对生产过程中的产品进行质量检查 跟踪，提高生产效率和准确度。 什么是傅里叶变换，分别绘出一维和二维的连续及离散傅里叶变换的数学表达式。论述图像傅立叶变换的基本概念、作用和目的。 答：傅里叶变换是将时域信号分解为不同频率的正弦信号或余弦函数叠加之和。一维连续函数的傅里叶变换为：一维离散傅里叶变换为：二维连续函数的傅里叶变换为：二维离散傅里叶变换为： 图像傅立叶变换的基本概念：傅立叶变换是数字图像处理技术的基础，其通过在时空域和频率域来回切换图像，对图像的信息特征进行提取和分析，简化了计算工作量，被喻为描述图像信息的第二种语言，广泛应用于图像变换，图像编码与压缩，图像分割，图像重建等。作用和目的：图像的频率是表征图像中灰度变化剧烈程度的指标，是灰度在平面空间上的梯度。傅立叶变换的物理意义是将图像的灰度分布函数变换为图像的频率分布函数，傅立叶逆变换是将图像的频率分布函数变换为灰度分布函数。图像灰度变换主要有哪几种形式？各自的特点和作用是什么？ 答：灰度变换:基于点操作，将每一个像素的灰度值按照一定的数学变换公式转换为一个新的灰度值。灰度变换是图像增强的一种重要手段，它可以使图像动态范围加大，使图像的对比度扩展，

机器视觉技术发展现状文献综述

机器视觉技术发展现状 人类认识外界信息的80%来自于视觉，而机器视觉就是用机器代替人眼来做 测量和判断，机器视觉的最终目标就是使计算机像人一样，通过视觉观察和理解 世界，具有自主适应环境的能力。作为一个新兴学科，同时也是一个交叉学科，取“信息”的人工智能系统，其特点是可提高生产的柔性和自动化程度。目前机器视觉技术已经在很多工业制造领域得到了应用，并逐渐进入我们的日常生活。 机器视觉是通过对相关的理论和技术进行研究，从而建立由图像或多维数据中获机器视觉简介 机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉主要利用计算机来模拟人的视觉功能，再现于人类视觉有关的某些智能行为，从客观事物的图像中提取信息进行处理，并加以理解，最终用于实际检测和控制。机器视觉是一项综合技术，其包括数字处理、机械工程技术、控制、光源照明技术、光学成像、传感器技术、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术和人机接口技术等，这些技术相互协调才能构成一个完整的工业机器视觉系统[1]。 机器视觉强调实用性，要能适应工业现场恶劣的环境，并要有合理的性价比、通用的通讯接口、较高的容错能力和安全性、较强的通用性和可移植性。其更强调的是实时性，要求高速度和高精度，且具有非接触性、实时性、自动化和智能 高等优点，有着广泛的应用前景[1]。 一个典型的工业机器人视觉应用系统包括光源、光学成像系统、图像捕捉系统、图像采集与数字化模块、智能图像处理与决策模块以及控制执行模块。通过 CCD或CMOS摄像机将被测目标转换为图像信号，然后通过A/D转换成数字信号传送给专用的图像处理系统，并根据像素分布、亮度和颜色等信息，将其转换成数字化信息。图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、 数量、位置和长度等，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作[1]。 机器视觉一般都包括下面四个过程：

机器视觉系统与数字图像处理

第2章机器视觉系统与数字图像处理 2.1机器视觉系统 2.1．1机器视觉系统简介 机器视觉系统是指利用机器替代人眼做出各种测量和判断。机器视觉是工程领域和科学领域中的一个非常重要的研究领域，它是一门涉及光学、机械、计算机、模式识别、图像处理、人工智能、信号处理以及光电一体化等多个领域的综合性学科，其能以及应用范围随着工业自动化的发展逐渐完善和推广，其中母子图像传感器、CMOS和CCD摄像机、DSP、ARM嵌入式技术、图像处理和模式识别等技术的快速发展，有力地推动了机器视觉的发展。机器视觉是一种比较复杂的系统。因为大多数系统监控对象都是运动物体，系统与运动物体的匹配和协调动作尤为重要，所以给系统各部分的动作时间和处理速度带来了严格的要求。在某些应用领域，例如机器人、飞行物体导制等，对整个系统或者系统的一部分的重量、体积和功耗都会有严格的要求。 机器视觉系统通过图像摄取装置将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号。机器视觉系统可以快速获取大量信息，而且易于自动处理，也易于同设计信息以及加工控制信息集成。在生产线上，人来做此类测量和判断会因疲劳、个人之间的差异等产生误差和错误，但是机器却会不知疲倦地、稳定地进行下去；在一些不适合人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉。机器视觉系统就其检测性质和应用范围而言，分为定量和定性检测两大类，每类又分为不同的子类。机器视觉在工业在线检测的各个应用领域十分活跃，如：印刷电路板的视觉检查、钢板表面的自动探伤、大型工件平行度和垂直度测量、容器容积或杂质检测、机械零件的自动识别分类和几何尺寸测量等。此外，在许多其它方法难以检测的场合，利用机器视觉系统可以有效地实现。机器视觉的应用正越来越多地代替人去完成许多工作，这无疑在很大程度上提高了生产自动化水平和检测系统的智能水平 机器视觉系统的优点有：1.非接触测量，对于被检测对象不会产生任何损伤，而且提高了系统能够的可靠性；2.较宽的光谱响应范围，例如使用人眼看不见的红外测量，扩展人眼的视觉范围；3.长时间稳定工作，人类难以长时间对同一对象进行观察，而机器视觉系统则可以长时间地作测量、分析和识别任务。机器视觉系统的应用领域越来越广泛。在工业、农业、国防、交通、医疗、金融甚至体育、娱乐等等行业都获得了广泛的应用，可以说已经深入到我们的生活、生产和

机器视觉简介

机器视觉概述 机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS 和CCD 两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。 【应用领域】 机器视觉广泛应用于各个方面，广泛应用于微电子、PCB生产、自动驾驶、印刷、科学研究和军事等领域。 【基本构造】 一个典型的工业机器视觉系统包括：光源、镜头、CCD 照相机、图像处理单元（或图像捕获卡）、图像处理软件、监视器、通讯/ 输入输出单元等。系统可再分为、主端电脑(Host Computer)、影像获取卡(Frame Grabber)与影像处理器、影像摄影机、CCTV镜头、显微镜头、照明设备、Halogen光源、LED光源高周波萤光灯源、闪光灯源、其他特殊光源、影像显示器、LCD、机构及控制系统、PLC、PC-Base控制器、精密桌台、伺服运动机台。 以上涵盖大部分的机器视觉系统组成部分，在本实验室中机器视觉的主要系统组成为：光源、工控机、工业相机、镜头；其中在进行算法设计时尽量的减少对于光源条件的依赖（实验室的光源性能一般，光照条件良好）。 图1 典型的机器视觉系统

图2 本实验室的机器视觉的主要组成 尽量以本实验室现有的实验条件为主，其他需要的部分按实际要求也可以添加。 【工作原理】 机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格/ 不合格、有/ 无等，实现自动识别功能。 【机器视觉系统的典型结构】 一个典型的机器视觉系统包括以下五大块： 1.照明 照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果。由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要选择相应的照明装置，以达到最佳效果。光源可分为可见光和不可见光。常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯。可见光的缺点是光能不能保持稳定。如何使光能在一定的程度上保持稳定，是实用化过程中急需要解决的问题。另一方面，环境光有可能影响图像的质量，所以可采用加防护屏的方法来减少环境光的影响。照明系统按其照射方法可分为：背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。其中，背向照明是被测物放在光源和摄像机之间，它的优点是能获得高对比度的图像。前向照明是光源和摄像机位于被测物的同侧，这种方式便于安装。结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上，根据它们产生的畸变，解调出被测物的三维信息。频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上，摄像机拍摄要求与光源同步。

机器视觉入门知识详解

机器视觉入门知识详解 随着工业4.0时代的到来，机器视觉在智能制造业领域的作用越来越重要，为了能让更多用户获取机器视觉的相关基础知识，包括机器视觉技术是如何工作的、它为什么是实现流程自动化和质量改进的正确选择等。小编为你准备了这篇机器视觉入门学习资料。 机器视觉是一门学科技术，广泛应用于生产制造检测等工业领域，用来保证产品质量，控制生产流程，感知环境等。机器视觉系统是将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。 机器视觉优势：机器视觉系统具有高效率、高度自动化的特点，可以实现很高的分辨率精度与速度。机器视觉系统与被检测对象无接触，安全可靠。人工检测与机器视觉自动检测的主要区别有：

为了更好地理解机器视觉，下面，我们来介绍在具体应用中的几种案例。 啤酒厂采用的填充液位检测系统为例来进行说明： 当每个啤酒瓶移动经过检测传感器时，检测传感器将会触发视觉系统发出频闪光，拍下啤酒瓶的照片。采集到啤酒瓶的图像并将图像保存到内存后，视觉软件将会处理或分析该图像，并根据啤酒瓶的实际填充液位发出通过-未通过响应。如果视觉系统检测到一个啤酒瓶未填充到位，即未通过检测，视觉系统将会向转向器发出信号，将该啤酒瓶从生产线上剔除。操作员可以在显示屏上查看被剔除的啤酒 瓶和持续的流程统计数据。

机器人视觉引导玩偶定位应用： 现场有两个振动盘，振动盘1作用是把玩偶振动到振动盘2中，振动盘2作用是把玩偶从反面振动为正面。该应用采用了深圳视觉龙公司VD200视觉定位系统，该系统通过判断玩偶正反面，把玩偶处于正面的坐标值通过串口发送给机器人，机器人收到坐标后运动抓取产品，当振动盘中有很多玩偶处于反面时，VD200视觉定位系统需判断反面玩偶数量，当反面玩偶数量过多时，VD200视觉系统发送指令给振动盘2把反面玩偶振成正面。 该定位系统通过玩偶表面的小孔来判断玩偶是否处于正面，计算出玩偶中心点坐标，发送给机器人。通过VD200视觉定位系统实现自动上料，大大减少人工成本，大幅提高生产效率。 视觉检测在电子元件的应用：

数字图像处理与机器视觉 2015-2016期末试卷参考答案

数字图像处理与机器视觉 2015-2016期末试卷参考答案南昌大学研究生2015,2016年第2学期期末考试试卷 试卷编号: (开)卷课程名称: 数字图像处理与机器视觉适用班级: 2015级硕士研究生姓名: 学号: 专业: 学院: 机电工程学院考试日期: 题号一二三四五六七八九十总分累分人 签名题分 10 15 15 10 20 30 100 得分 考生注意事项:1、本试卷共4页，请查看试卷中是否有缺页或破损。如有请报告以便更换。 2、使用A4答题纸，注意装订线。 一、单项选择题(从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其 代号填在题前的括号内。每小题1分，共10分) ( b )1.图像与灰度直方图间的对应关系是: a.一一对应 b.多对一 c.一对多 d.都不对 ( d )2. 下列算法中属于图象平滑处理的是: a.Hough变换法 b.状态法 c.高通滤波 d. 中值滤波 ( c )3.下列算法中属于图象锐化处理的是: a.局部平均法 b.最均匀平滑法 c.高通滤波 d. 中值滤波 ( d )4. 下列图象边缘增强算子中对噪声最敏感的是: a.梯度算子 b.Prewitt算子 c.Roberts算子 d. Laplacian算子 ( b )5. 下列算法中属于点处理的是: a.梯度锐化 b.二值化 c.傅立叶变换 d.中值滤波 ( d )6.下列算子中利用边缘灰度变化的二阶导数特性检测边缘的是:

a.梯度算子 b.Prewitt算子 c.Roberts算子 d. Laplacian算子 ( c )7.将灰度图像转换成二值图像的命令为: a.ind2gray b.ind2rgb c.im2bw d.ind2bw ( d )8.数字图像处理的研究内容不包括: a.图像数字化 b.图像增强 c.图像分割 d.数字图像存储 ( d )9.对一幅100?100像元的图象，若每像元用,bit表示其灰度值，经霍夫曼编码后图象的压缩比为2:1，则压缩图象的数据量为: a.2500bit b.20000bit c.5000bit d.40000bit ( b )10.图像灰度方差说明了图像哪一个属性: a.平均灰度 b.图像对比度 c.图像整体亮度 d.图像细节 第 1 页 二、填空题(每空1分，共15分) l. 图像处理中常用的两种邻域是 4-邻域和 8-邻域。 2.图象平滑既可在空间域中进行，也可在频率域中进行。 3.常用的灰度内插法有最近邻元法、双线性内插法和三次内插法。 4. 低通滤波法是使高频成分受到抑制而让低频成分顺利通过，从而实现图像平滑。 5.Prewitt边缘检测算子对应的模板是和。 -1 -1 -1 -1 0 1 0 0 0 -1 0 1 1 1 1 -1 0 1 (不分先后) 6.图像压缩系统是有编码器和解码器两个截然不同的结构块组成的。 7.灰度直方图的纵坐标是该灰度出现的频率。 8.依据图象的保真度，图象编码可分为无失真(无损)编码和有失真(有损)编码两 种。

机器视觉应用有哪些 浅谈机器视觉软件的介绍与选择

机器视觉应用有哪些浅谈机器视觉软件的介绍与选择 本文主要是关于机器视觉的相关介绍，并着重对机器视觉的应用场景进行了详尽的阐述。 机器视觉机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单说来，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS 和CCD两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。 机器视觉是一项综合技术，包括图像处理、机械工程技术、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术（图像增强和分析算法、图像卡、I/O 卡等）。一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。［2］机器视觉系统最基本的特点就是提高生产的灵活性和自动化程度。在一些不适于人工作业的危险工作环境或者人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉。同时，在大批量重复性工业生产过程中，用机器视觉检测方法可以大大提高生产的效率和自动化程度。 一个典型的工业机器视觉系统包括：光源、镜头（定焦镜头、变倍镜头、远心镜头、显微镜头）、相机（包括CCD相机和COMS相机）、图像处理单元（或图像捕获卡）、图像处理软件、监视器、通讯/ 输入输出单元等。 系统可再分为 一、采集和分析分开的系统。 主端电脑（Host Computer） 影像撷取卡（Frame Grabber）与影像处理器 影像摄影机 定焦镜头镜头 显微镜头

计算机图像处理与机器视觉复习重点

第一章概述 点运算：在图像处理中，只输入该像素本身的灰度的运算方式。 领域运算：在图像处理中，不仅输入该像素f0本身的灰度，还要以该像素f0为中心的某局部领域(即邻域)中的一些像素的灰度进行运算的方式。 对比度/清晰度：画面黑与白的比值，也就是从黑到白的渐变层次。比值越大，从黑到白的渐变层次就越多，从而色彩表现越丰富。【维基百科，课件上没找到】 第二章图像预处理 一、灰度变换（点运算） 目的：改善图像的灰度对比度或满足图像上灰度的某些特殊要求（问题：灰度偏暗或偏亮；范围不足；局部层次差） 1、灰度范围移动处理 g(i,j)=f(i,j)+d 当d>0时，灰度范围向高端移动，图像变亮； 当d<0时，灰度范围向低端移动，图像变暗； 2、灰度线性变换 （1）整体灰度线性变换 （g a=0,g b=255） （2）局部灰度线性变换 a. 限幅灰度拉伸-局部感兴趣（局部灰度拉伸到最大限度，而无用信息被抑制为黑色 或白色的单一灰度） b. 锯齿形灰度拉伸 将输入图像中不同灰度区间[f1,f2]、[f2,f3]、[f3,f4] 进行同样的灰度拉伸，使各个灰度区间都扩展到 允许的整个灰度范围[g a,g b]。 使输入图像中原来是缓慢变化的灰度，经变换后 在这些区间的f1、f2、f3等分割点的两端灰度发生 了突变。 c. 阈值灰度拉伸-二值图像

3、灰度非线性变化 （1）对数变化 g(i,j)=log[f(i,j)] 变换后的图像中低灰度区的灰度值 得到了拉伸，即对比度增强，而高灰度区 的灰度值被压缩，并且高低灰度区的灰度 过度平滑。 （2）连续函数变化 （3）二次变化 G(x,y)=f(x,y)2，0

机器视觉与图像分析技术详解.

机器视觉与图像分析技术详解 一、要点1．与视觉相关的项目并非全都需要咨询专家的服务；在硬件供应商和开发工具供应商的帮助下，缺乏视觉系统开发经验的开发者通常也可以完成大部分（即使不是全部）开发工作，并且为他们的公司节省费用。2．在开始视觉系统开发之前，你必须回答大约五六个问题；你的答案将基本决定系统的硬件成本。3．你只要选择能够在菜单驱动环境中能使你开始设备开发工作，然后通过图形编程或语法编程来完善程序，就可大大提高效率。4．习惯 一、要点 1．与视觉相关的项目并非全都需要咨询专家的服务；在硬件供应商和开发工具供应商的帮助下，缺乏视觉系统开发经验的开发者通常也可以完成大部分（即使不是全部）开发工作，并且为他们的公司节省费用。 2．在开始视觉系统开发之前，你必须回答大约五六个问题；你的答案将基本决定系统的硬件成本。 3．你只要选择能够在菜单驱动环境中能使你开始设备开发工作，然后通过图形编程或语法编程来完善程序，就可大大提高效率。 4．习惯于视觉系统在安装之后需要悉心呵护的观念；你常常无法预见在系统运行一段时间之后可能有必要调整算法的各种理由。 成功地开发一种基于视觉的设备可能需要很多专业知识，以致许多打算这样做的开发者都不愿意尝试这种任务，而转向求助于那些通过掌握技术的方方面面细微差别建立自己职业生涯的咨询专家。通常，一位咨询专家不仅可以为你节省数倍咨询费的费用，而且还可以节省大量宝贵的时间。即使这样，有些适用于基于视觉的系统开发的紧缩包裹型软件包却使那些没有机器视觉或图像分析经验的人能泰然承担的项目数量不断增加。 如果你缺乏适当的经验，则要走好的第一步是设法确定哪些任务需要外界帮助，哪些任务是你有可能用预包装软件自己迅速完成的。提供开发工具和硬件的厂商通常可以帮助你做出这种判断。在很多情况下，这些厂商的网站都有帮助做出这种决定的工具。给一个这样的厂商打个电话，你通常就可以与一位能搜集有关你设备信息的应用工程师取得联系。在适当的时候，大多数厂商会向你推荐他们熟悉其工作情况的咨询专家。通常，最经济的办法就是，某个项目中仅仅某些部分使用咨询帮助，例如照明部分。 图像分析和机器视觉是相关而又不同的两个领域。从某种意义上说，图像分析是机器视觉的一部分。然而，从另一种意义上说，图像分析是一门更广的学科。实际上，这两领域的分界线常常是模糊不清的。

(完整版)机器视觉思考题及其答案

什么是机器视觉技术？试论述其基本概念和目的。 答：机器视觉技术是是一门涉及人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机科学、图像处理、模式识别等诸多领域的交叉学科。机器视觉主要用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制。机器视觉技术最大的特点是速度快、信息量大、功能多。 机器视觉是用机器代替人眼来完成观测和判断，常用于大批量生产过程汇总的产品质量检测，不适合人的危险环境和人眼视觉难以满足的场合。机器视觉可以大大提高检测精度和速度，从而提高生产效率，并且可以避免人眼视觉检测所带来的偏差和误差。 机器视觉系统一般由哪几部分组成？试详细论述之。 答：机器视觉系统主要包括三大部分：图像获取、图像处理和识别、输出显示或控制。 图像获取：是将被检测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的一系列数据。该部分主要包括，照明系统、图像聚焦光学系统、图像敏感元件（主要是CCD和CMOS）采集物体影像。 图像处理和识别：视觉信息的处理主要包括滤波去噪、图像增强、平滑、边缘锐化、分割、图像识别与理解等内容。经过图像处理后，图像的质量得到提高，既改善了图像的视觉效果又便于计算机对图像进行分析、处理和识别。 输出显示或控制：主要是将分析结果输出到显示器或控制机构等输出设备。 试论述机器视觉技术的现状和发展前景。 答：。机器视觉技术的现状：机器视觉是近20～30年出现的新技术，由于其固有的柔性好、非接触、快速等特点，在各个领域得到很广泛的应用，如航空航天、工业、军事、民用等等领域。 发展前景：随着光学传感器、信息技术、信号处理、人工智能、模式识别研究的不断深入和计算机性价比的不断提高，机器视觉技术越来越成熟，特别是市面上已经有针对机器视觉系统开发的企业提供配套的软硬件服务，相信越来越多的客户会选择机器视觉系统代替人力进行工作，既便于管理又节省了成本。价格持续下降、功能逐渐增多、成品小型化、集成产品增多。 机器视觉技术在很多领域已得到广泛的应用。请给出机器视觉技术应用的三个实例并叙述之。答：一、在激光焊接中的应用。通过机器视觉系统，实时跟踪焊缝位置，实现实时控制，防止偏离焊缝，造成产品报废。 二、在火车轮对检测中的应用，通过机器视觉系统抓拍轮对图像，找出轮对中有缺陷的轮对，提高检测精度和速度，提高效率。 三、大批量生产过程中的质量检查，通过机器视觉系统，对生产过程中的产品进行质量检查跟踪，提高生产效率和准确度。 什么是傅里叶变换，分别绘出一维和二维的连续及离散傅里叶变换的数学表达式。论述图像傅立叶变换的基本概念、作用和目的。 答：傅里叶变换是将时域信号分解为不同频率的正弦信号或余弦函数叠加之和。 一维连续函数的傅里叶变换为： 一维离散傅里叶变换为： 二维连续函数的傅里叶变换为： 二维离散傅里叶变换为： 图像傅立叶变换的基本概念：傅立叶变换是数字图像处理技术的基础，其通过在时空域和频率域来回切换图像，对图像的信息特征进行提取和分析，简化了计算工作量，被喻为描述图

机器视觉检测分解

研究背景： 产品表面质量是产品质量的重要组成部分，也是产品商业价值的重要保障。产品表面缺陷检测技术从最初的依靠人工目视检测到现在以CCD 和数字图像处理技术为代表的计算机视觉检测技术，大致经历了三个阶段，分别是传统检测技术阶段、无损检测技术阶段、计算机视觉检测技术阶段。[] 传统检测技术 （1）人工目视检测法 （2）频闪检测法 无损检测技术 （1）涡流检测法 （2）红外检测法 （3）漏磁检测法 计算机视觉检测技术 （1）激光扫描检测法 （2）CCD 检测法 采用荧光管等照明设备，以一定方向照射到物体表面上，使用CCD摄像机来扫描物体表面，并将获得的图像信号输入计算机，通过图像预处理、缺陷区域的边缘检测、缺陷图像二值化等图像处理后，提取图像中的表面缺陷的相关特征参数，再进行缺陷图像识别，从而判断出是否存在缺陷及缺陷的种类信息等。 优点：实时性好，精确度高，灵活性好，用途易于扩充，非接触式无损检测。 基于机器视觉的缺陷检测系统优点： 集成化生产缩短产品进入市场时间改进生产流程100%质量保证实时过程监控提高产量精确检测100%检测 由于经济和技术原因国内绝大多数图像处理技术公司都以代理国外产品为主，没有或者很少涉足拥有自主知识产权的机器视觉在线检测设备，对视觉技术的开发应用停留在比较低端的小系统集成上，对需要进行大数据量的实时在线检测的研究很少也很少有成功案例，但是随着国内经济发展和技术手段不断提高对产品质量检测要求就更高，对在线检测设备的需求也就更大具有巨大的市场潜力。 机器视觉图像处理技术是视觉检测的核心技术 铸件常见缺陷：砂眼气孔缩孔披缝粘砂冷隔掉砂毛刺浇不足缺陷变形 问题的提出： 1.水渍、污迹等不属于铸件缺陷，但由于其外观形貌与缺陷非常类似, 因此易被检测系统误识为缺陷。从目前发表的文献来看，对于伪缺陷的识别率较低。 2.不同种缺陷之间可能存在形状、纹理等方面的相似性，造成缺陷误判。 国外研究发展现状： 20 世纪90 年代后，基于机器视觉检测系统的自动化功能和实用化水平得到了进一步的提高。 1990 年芬兰Rautaruukki New Technology公司研制了Smartivis表面检测系统[]，该系统具有自学习分类功能，应用机器学习方法对决策树结构进行自动设计优化。 1996 年美国Cognex公司研发了一套iLearn自学习分类器软件系统并应用于其研制了iS-2000 自动检测系统。通过这两套系统的无缝衔接，极大地提高了检测系统实时的运算速度，有效的改进了传统自学习分类方法在算法执行速度、数据实时吞吐量、样本训练集规模及模式特征自动选择等方面的不足之处[]。 2004 年Parsytec公司发布了新一代表面质量检测产品Parsytec5i，该系统运用了自学习神经

图像处理与机器视觉

《图像处理与机器视觉》 作业 姓名： 学号： 专业：测试计量技术及仪器 时间：2016年4月

作业一：图像增强 1、图像灰度变换。 对图像（见图1）进行对比度拉伸，通过直方图获取灰度分布的最小、最大值。 图1 灰度拉伸 算法描述： 直方图均衡化是灰度变换的一个重要应用，它广泛应用在图像增强处理中。可以产生一幅灰度级分布具有均匀概率密度的图像，扩展了像素取值的动态范围。由于许多图像的灰度值是非均匀分布的，而且灰度值集中在一个小区间内的图像也是很常见的。直方图均衡化就是一种通过重新均匀地分布各灰度值来增强图像对比度的方法。直方图均衡化处理是以累积分布函数（Cumulative Distri-bution Function- CDF ）为基础的直方图修改法。直方图均衡化的目的是将原始图像的直方图变为均衡分布的形式，即将一已知灰度概率密度分布的图像，经过某种变换，变成一幅具有均匀灰度概率密度分布的新图像。 源程序： clear;clc;close; I=imread('E:\学习\图像处理与机器视觉\灰度变换.bmp');%读取图像 [m,n,o]=size(I); grayPic=rgb2gray(I); figure,imshow(I); figure,imshow(grayPic); gp=zeros(1,256); %计算各灰度出现的概率 for i=1:256 gp(i)=length(find(grayPic==(i-1)))/(m*n); end figure,bar(0:255,gp); title('原图像直方图'); xlabel('灰度值'); ylabel('出现概率'); newGp=zeros(1,256); %计算新的各灰度出现的概率 S1=zeros(1,256);

机器视觉与视觉检测知识点归纳

一总介 使用机器视觉系统五个主要原因： 1.精确性（无人眼限制） 2.重复性（相同方法检测无疲惫） 3.速度（更快检测） 4.客观性（无情绪主观性） 5.成本（一台机器可承担好几人工作） 机器视觉系统构成： 光学：1.相机与镜头；2.光源； 过渡：3.传感器（判断被测对象位置及状态）；4.图像采集卡（把相机图像传到电脑主机）； 电学（计算机）：5.PC平台；6.视觉处理软件；7.控制单元。 机器视觉系统一般工作过程：1.图像采集；2.图像处理；3.特征提取；4.判决和控制。 机器视觉系统的特点：1.非接触测量；2.具有较宽的光谱响应围；3.连续性；4.成本较低； 5.机器视觉易于实现信息集成； 6.精度高； 7.灵活性。 机器视觉应用领域两大类：科学研究和工业应用 科学研究主要对运动和变化的规律作分析； 工业方面主要是在线检测产品，机器视觉所能提供的标准检测功能主要有：有/无判断、面积检测、方向检测、角度测量、尺寸测量、位置检测、数量检测、图形匹配、条形码识别、字符识别、颜色识别等。 二机器视觉系统的构成 相机的主要特性参数： 分辨率：衡量相机对物象中明暗细节的分辨能力。 最大帧率：相机采集传输图像的速率。 曝光方式和快门速度；o(*￣)￣*)o？ 像素深度：每一个像素数据的位数。 固定图像噪声：不随像素点的空间坐标改变的噪声。 动态围等 CCD相机和CMOS相机的区别： 1.设计：CCD是单一感光器，CMOS是感光器连接放大器。 2.灵敏度：同样面积下，CCD灵敏度高；CMOS由于感光开口小，灵敏度低。 3.成本：CCD线路品质影响程度高，成本高；CMOS由整合集成，成本低。 4.解析度：CCD连接复杂度低，解析度高；CMOS新技术解析度高。 5.噪点比：CCD信号单一放大，噪点低；CMOS百万放大（每个像素都有各自的 放大器），噪点高。

机器视觉与图像处理实验报告

实验一：Matlab软件的使用 一、实验题目：Matlab软件的使用 二、实验内容：1.打开MATLAB软件，了解菜单栏、工具栏、状态栏、命令窗口等； 2.了解帮助文档help中演示内容demo有哪些； 3.找到工具箱类里面的Image Processing工具箱，并进行初步学习 三、实验步骤：打开Matlab软件，点击帮助，如图

实验二：图像的增强技术 一、实验题目：图像的增强技术 二、实验内容：1.了解图像增强技术/方法的原理； 2.利用matlab软件，以某一用途为例，实现图像的增强； 3.通过程序的调试，初步了解图像处理命令的使用方法。 三、实验步骤 truecolor = multibandread('https://www.sodocs.net/doc/0d1241503.html,n', [512, 512, 7], 'uint8=>uint8', ... 128, 'bil', 'ieee-le', {'Band','Direct',[3 2 1]});The truecolor composite has very little contrast and the colors are unbalanced.figure imshow(truecolor); title('Truecolor Composite (Un-enhanced)') text(size(truecolor,2), size(truecolor,1) + 15,... 'Image courtesy of Space Imaging, LLC',... 'FontSize', 7, 'HorizontalAlignment', 'right') figure

机器视觉系统设计五大难点【详解】

机器视觉系统设计五大难点 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 机器视觉系统的组成 机器视觉系统是指用计算机来实现人的视觉功能，也就是用计算机来实现对客观的三维世界的识别。按现在的理解，人类视觉系统的感受部分是视网膜，它是一个三维采样系统。三维物体的可见部分投影到网膜上，人们按照投影到视网膜上的二维的像来对该物体进行三维理解。所谓三维理解是指对被观察对象的形状、尺寸、离开观察点的距离、质地和运动特征（方向和速度）等的理解。 机器视觉系统的输入装置可以是摄像机、转鼓等，它们都把三维的影像作为输入源，即输入计算机的就是三维管观世界的二维投影。如果把三维客观世界到二维投影像看作是一种正变换的话，则机器视觉系统所要做的是从这种二维投影图像到三维客观世界的逆变换，也就是根据这种二维投影图像去重建三维的客观世界。 机器视觉系统主要由三部分组成：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。 近80%的工业视觉系统主要用在检测方面，包括用于提高生产效率、控制生产过程中的产品质量、采集产品数据等。产品的分类和选择也集成于检测功能中。下面通过一个用于生产线上的单摄像机视觉系统，说明系统的组成及功能。 视觉系统检测生产线上的产品，决定产品是否符合质量要求，并根据结果，产生相应的信号输入上位机。图像获取设备包括光源、摄像机等；图像处理设备包括相应的

软件和硬件系统；输出设备是与制造过程相连的有关系统，包括过程控制器和报警装置等。数据传输到计算机，进行分析和产品控制，若发现不合格品，则报警器告警，并将其排除出生产线。机器视觉的结果是CAQ系统的质量信息来源，也可以和CIMS 其它系统集成。 图像的获取 图像的获取实际上是将被测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的一系列数据，它主要由三部分组成： ＊照明 ＊图像聚焦形成 ＊图像确定和形成摄像机输出信号 1、照明 照明和影响机器视觉系统输入的重要因素，因为它直接影响输入数据的质量和至少30%的应用效果。由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要选择相应的照明装置，以达到最佳效果。 过去，许多工业用的机器视觉系统用可见光作为光源，这主要是因为可见光容易获得，价格低，并且便于操作。常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯。但是，这些光源的一个最大缺点是光能不能保持稳定。以日光灯为例，在使用的第一个100小时内，光能将下降15%，随着使用时间的增加，光能将不断下降。因此，如何使光能在一定的程度上保持稳定，是实用化过程中急需要解决的问题。 另一个方面，环境光将改变这些光源照射到物体上的总光能，使输出的图像数据存在噪声，一般采用加防护屏的方法，减少环境光的影响。

数字图像处理与机器视觉 2015-2016期末试卷

南昌大学研究生2015～2016年第2学期期末考试试卷

二、填空题（每空1分，共15分） l. 图像处理中常用的两种邻域是和。 2. 图象平滑既可在空间域中进行，也可在中进行。 3. 常用的灰度内插法有、和。 4. 低通滤波法是使受到抑制而让顺利通过，从而实现图像平滑。 5. Prewitt边缘检测算子对应的模板是和。 6. 图像压缩系统是有和两个截然不同的结构块组成的。 7. 灰度直方图的纵坐标是。 8. 依据图象的保真度，图象编码可分为和两种。 三、名词解释（每小题3分，共15分） 1.灰度直方图: 2.8-连通的定义: 3.中值滤波: 4.图像增强:

5.直方图均衡化: 四、判断改错题（下列说法是否正确，正确的就在题号前的括弧内打“√”， 错误的打“×”并改正。每小题2分，共10分） ( ) 1. 灰度直方图能反映一幅图像各灰度级像元占图像的面积比。 ( ) 2. 中值滤波是一种边缘增强算子。 ( ) 3. 均值滤波器可用于锐化图像边缘。 ( ) 4. 边缘检测属于图象增强。 ( ) 5. 开运算是对原图先进行膨胀处理，后进行腐蚀的处理。 五、简答题（每小题5分，共20分）

1.图像锐化滤波的几种方法？ 2.伪彩色增强和假彩色增强有何异同点？ 3.简述Laplacian边缘检测算子和边缘增强算子的区别？ 4.图像增强的目的是什么？ 六、计算题、编程题（共30分，每小题分标在小题后） 1.下列是一幅图像某一行中连续8个像元灰度值，采用1×3窗口对该行分别进行移动平

均法和中值滤波法处理，计算输出结果。（8分） …0，1，0，1，6，6，5，6… 2.对下列信号源符号进行Huffman编码，并计算其冗余度和压缩率。（12分） 符号a1 a2 a3 a4 a5 a6 概率0.1 0.4 0.06 0.1 0.04 0.3 3.在matlab环境中，实现一幅图像的傅里叶变换和傅里叶反变换（将代码作为答案）。（10）