基于图像处理的相机自动对焦方法研究综述

基于图像处理的相机自动对焦方法研究综述摘要：随着各种成像设备自动化、智能化的迅速发展，自动对焦技术的应用越来越广泛。自动对焦系统一般由分析处理模块和控制驱动模块组成，而分析处理这一块是整个自动对焦系统的重中之重，从传统的测距法到像偏移法，再到近来流行的基于图像处理的自动对焦法都无不体现了自动对焦技术的发展。现在就来简单的介绍一下基于图像处理的自动对焦技术。

关键词：图像处理；自动对焦；对焦评价函数；对焦搜索策略

一自动对焦技术的发展

自动对焦技术是计算机视觉和各类成像系统的关键技术之一, 在照相机、摄像机、显微镜、内窥镜等成像系统中有着广泛的用途。自动对焦技术从20 世纪70 年代后期发展起来, 到现在已经日臻成熟并取得了广泛应用。

1.1 传统的自动对焦方法

（1）测距法：

测距法是通过向被摄物体发射光波或辐射波，并接收反射波来测量目标的距离，然后通过计算机来控制自动对焦，主要包括红外测距法、激光测距法、超声波测距法等。优点：结构简单，可靠性高；缺点：由于所拍物体的吸收和反射能力不同会造成随机噪声。

（2）像偏移法：

像偏移法是利用三角测距原理，由被摄物体发出的光线，同时进入左、右两组接收器，并成像在接收元件上，通过两组信号的对比求得合适的对焦位置。被摄物体的距离信息通过在CCD上成像位置的差异反映出来，可直接由CCD元件进行检测和分辨。优点：结构简单、可靠性高；缺点：CCD元件与光电转换、运算系统的电路技术要求较高，成本也高。

2 焦点检测自动对焦法

焦点检测法主要用于单反相机中，它是在镜头的焦点附近设置自动对焦微型组件，将镜头焦点直接作为探测对象的一种方式，它能够适应各种变焦镜头且拍摄距离大。该方法又分为反差检测和相位检测两种。

焦点检测法的优点是：在一般状况下能够较好地实现对焦，检测装置不需要发射源，能耗少，能够实现远距离对焦。其缺点是：对于运动的、细线条的或者是低反差的拍摄体进行自动对焦有困难，同时对含有偏光特性的物体对焦也比较困难。

二基于图像处理的自动对焦原理

在数字系统里面的自动对焦是基于图像处理的自动对焦，基于数字图像处理的自动对焦方法主要有离焦深度发（DFD,Depth from Defocusing）和对焦深度法（DFF,Depth from Focusing）两种。

1 离焦深度法（DFD）

离焦深度法是一种从离焦图像中取得深度信息从而完成自动对焦的方法。离焦深度法又分为基于图像恢复的离焦深度法和基于离焦量估计的离焦深度法。

离焦深度法的主要缺点是：需要事先获得成像系统精确的数学模型，才能保证对焦的精度，而该数学模型在理论上还不能精确地确定，只能近似估计，从而导致误差极大。

2 对焦深度发（DFF）

对焦深度法是一种建立在搜寻过程上的对焦方式。它通过选取一种适当的评价函数来评价不同对焦位置所获得图像的清晰度，清晰度值最大时对应最佳的对焦位置。

基于图像处理对焦的两大优点：a、调焦更加智能化，聚焦判据更加灵活和多样；

b、利用计算机可以很方便地对运动执行机构进行控制，从而避开复杂的调焦电路和机构。

三基于图像处理的自动对焦的关键技术

1 对焦评价函数

要进行自动对焦，首先要能评价所获取的图像是否为清晰的对焦图像。因此图像清晰度的评价是自动对焦的首要问题。对焦评价函数的基本要求是：无偏性；单峰性；灵敏度高；较高的信噪比；计算量小等。对焦评价函数主要分为灰度梯度函数、频域函数、信息学函数、统计学函数。

（1）灰度梯度函数

这类函数主要利用对图像灰度的各种处理来表征图像的清晰度，一般是利用图像处理中常用的梯度函数提取图像的边缘信息。对焦准确的图像有更尖锐的边缘、更大的梯度函数值。常用的灰度函数有绝对方差算子、Roberts梯度算子、灰度差分之和算子、Variance算子和灰度变化率之和算子等。绝对方差算子利用同行相邻的两个像素点灰度

（2）频域函数

由于对焦图像的主要特征是具有清晰的边缘和丰富的图像细节，而边缘和细节对应于图像傅里叶变换的高频分量；离焦图像的模糊在频域上表现为高频成分的衰减。常用的频域函数有离散傅里叶变换(DFT)、快速傅里叶变换(FFT)、离散余弦变换(DCT)、小波变换等。

（3）信息熵函数

对焦图像与离焦图像相比，灰度的多样性要大，即信息熵不一样。图像趋于离焦时，灰度值趋于单一，信息含量少，信息熵小，反之则信息熵大。因此可以利用图像的信息熵来作为清晰度评价函数。根据香农信息论可知，熵最大时信息量最多，对于二维图像而言就是熵最大时图像最清晰。常用的信息熵函数有全频段积分、函数阈值积分、函数高频分量函数等。

（4）统计学函数

完全离焦的图像是由单一灰度值组成的，而对焦图像则因为包含了清晰的图像信息，表现为多灰度值分布，这一特性可以用统计学直方图来表示。直方图是指未归一化的灰度概率密度函数估计，它表示了所有图像点在每一灰度值的出现次数，用对应于每一灰度值的带的大小来表示，对焦图像表现为多个带分布，而离焦图像表现为少数带分布，故利用直方图分析函数可以评价图像质量。这类函数主要有：Range函数、Menmay函数、Masgrn函数、直流功率函数、交流功率函数等。

2 对焦窗口的选择

对焦窗口是图像中的感兴趣区域，对焦窗口选择算法直接地影响到对焦的复杂度、计算量和精确度。传统的对焦窗口选择方案主要包括中央选择法和多区域选择法：①中央选择法，即选择图像中央一个M×N个像素的小区域；②多区域选择法，即选择图像中具有代表意义的几个区域作为对焦窗口。此外，还有基于黄金分割点的对焦窗口等。

3 对焦搜索策略

基于图像处理的自动对焦系统中的另一个关键技术是对焦搜索策略，即搜索算法。搜索算法应当合理，尽量避免重复搜索或搜索失败。目前常见的几种方法有：

（1）函数逼近法

函数逼近法是在采集了不同位置的评价函数值得到评价曲线后，利用简单的二阶或三阶函数进行曲线拟合，通过该方法来逼近已知的评价曲线，从而得到评价函数的极值点，找到对焦的位置。该方法在极值附近的效果会比较好，但它对极值附近的数据有很大的依赖性，容易受局部峰值、噪声的影响，在实际对焦过程中不宜采用。

（2）Fibbonacci搜索法

Fibbonacci搜索法利用的是有名的Fibbonacci函数, 是一种通过缩小区间范围搜索单峰曲线极点的方式，是一种理论计算上的最优化单峰搜索算法。它的缺点是，如果

对焦评价函数曲线并不是理想的光滑曲线，而出现大量的局部极大值时，Fibonacci搜索就有可能陷入局部极大值的邻近区域。另外，Fibonacci搜索算法需要在区间内大距离调整镜头位置，并且要变换移动方向，这将会增加对焦消耗时间。特别是在直流电机中，变换移动方向往往会累计位置误差，使对焦不够精确。因此，Fibonacci搜索算法在性能上往往并非最佳。

（3）爬山搜索法

根据评价函数图像的无偏性和单峰性，在初始状态下，一般先设置搜索方向和搜索步长，假定搜索从最左边开始，往右侧搜索。每前进一个步长就计算相应图像的评价函数值与前一步的评价函数值比较，如果后者大于前者就继续前进，直到出现的评价函数值小于前者就改变搜索方向。此时缩短步长重复上面的步骤直到所得的前后两幅图的评价函数值的差值小于所设定的一个阈值，再在该两步之间任意选择一个点作为评价函数图像的极值点，即为对焦最佳位置点。

附：由于拍摄对象所处的环境、拍摄设备等一些因数，往往导致所拍摄到的图像带有很多的噪声，影响后续对图像的处理。所以，在处理之前会对所拍摄的图像进行预处理（除噪声）。目前常用的预处理方法有领域平均法（四领域；八领域）、中值滤波（方形；线型；十字型；圆形；菱形）、自适应滤波等。

四总结

现在都比较流行基于图像处理的自动对焦的研究与应用，技术相对是比较成熟的，当然也还有很多的问题等待我们做进一步的研究。在图像处理的自动对焦中，对焦评价函数、对焦窗口、搜索算法是相当重要的，三者的选择是相辅相成的。对焦图像判据和最佳像面确定算法其实可以归结到对焦评价函数的选择；对焦方法的精度是由整个系统决定的，与软件算法和硬件电机的精度有关，并且还与拍摄对象有关，需要做大量的研究和设计。

图像伪彩色处理方法研究

中北大学 课程设计说明书 学生：王瑞学号：39 学院：信息商务学院 专业：电子信息工程 题目：图像伪彩色处理方法研究 指导教师：英亮平职称: 副教授

2013 年12 月26 日 中北大学 课程设计任务书 13/14 学年第一学期 学院：信息商务学院 专业：电子信息工程 学生姓名：王瑞学号：39 学生姓名：齐学号：36 学生姓名：穆志森学号：26 课程设计题目：专业综合实践之多维信息处理部分： 图像伪彩色处理方法研究 起迄日期：2013年12月16 日～2013年12月27日 课程设计地点：电子信息工程专业实验室 指导教师：英亮平 系主任：王浩全

下达任务书日期: 2013年12月15 日课程设计任务书

课程设计任务书

目录 1.1伪彩色图像处理原理 (1) 1.2伪彩色增加的目的 (2) 1.3伪彩色图像处理增强的方法 (2) 2.1 源程序执行原理 (4) 2.2 源程序 (5) 2.3实验结果 (6)

3.1学习心得 (7) 参考文献 (8) 1.1伪彩色图像处理原理 数字图像处理(Digital Image Processing)是通过计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术，又称为计算机图像处理。扩展了人眼的视觉围，使之跳出传统的可视界限，在人类生活发展的各个方面至关重要。如何用计算机系统解释图像，形成了图像的理解或称为计算机视觉的理解外部世界。 所谓伪彩色图像处理，就是将图像中的黑白灰度级编程不同的彩色，如过分层越多，人眼所能提取的信息也多，从而达到图像增强的效果。这是一种视觉效果明显，又不太复杂的图像增强技术。伪彩色图像处理技术不仅适用于航空摄影和遥感图片，也可用于x光片及云母的判读等处理中。实现伪彩色处理的主要方法主要有密度分割法、灰度级-伪彩色变换法、频域伪彩色处理等多种方法。我

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

图像分割方法综述

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图像分割方法综述 摘要：图像分割是计算计视觉研究中的经典难题，已成为图像理解领域关注的一个热点，本文对近年来图像分割方法的研究现状与新进展进行了系统的阐述。同时也对图像分割未来的发展趋势进行了展望。 关键词：图像分割；区域生长；活动边缘；聚类分析；遗传算法 Abstract:Image segmentation is a classic problem in computer vision,and become a hot topic in the field of image understanding. the research actuality and new progress about image segmentation in recent years are stated in this paper. And discussed the development trend about the image segmentation. Key words: image segmentation; regional growing; active contour; clustering

analysis genetic algorithm 1 引言 图像分割是图像分析的第一步，是计算机视觉的基础，是图像理解的重要组成部分，同时也是图像处理中最困难的问题之一。所谓图像分割是指根据灰度、彩色、空间纹理、几何形状等特征把图像划分成若干个互不相交的区域，使得这些特征在同一区域内表现出一致性或相似性，而在不同区域间表现出明显的不同。简单的说就是在一副图像中，把目标从背景中分离出来。对于灰度图像来说，区域内部的像素一般具有灰度相似性，而在区域的边界上一般具有灰度不连续性。 关于图像分割技术，由于问题本身的重要性和困难性，从20世纪70年代起图像分割问题就吸引了很多研究人员为之付出了巨大的努力。虽然到目前为止，还不存在一个通用的完美的图像分割的方法，但是对于图像分割的一般性规律则基本上已经达成的共识，已经产生了相当多的研究成果和方法。本文根据图像发展的历程，从传统的图像分割方法、结合特定工具的图像分割方

图像处理综述.

图像噪声分类及去噪方法综述 2013552070 王跃洋数字图像中，噪声主要来源于图像的获取或传输过程。成像传感器的性能受各种因素的影响，如图像获取过程中的环境条件和传感元器件自身的质量。例如，在使用CCD摄像机获取图像时，光照水平和传感器温度是影响结果图像中噪声数量的主要因素。图像在传输中被污染主要是由于传输信道中的干扰。例如，使用无线网络传输的图像可能会因为光照或其他大气因素而污染。 图像噪声的分类 图像噪声是图像在摄取或传输时所受的随机信号干扰，是图像中各种妨碍人们对其信息接受的因素。很多时候将图像噪声看成是多维随机过程，因而描述噪声的方法完全可以借用随机过程的描述，即用其概率分布函数和概率密度分布函数。图像噪声是多种多样的，其性质也千差万别，所以了解噪声的分类是很有必要的。 一．按产生的原因分类 1.外部噪声， 即指系统外部干扰以电磁波或经电源串进系统内部而引起的噪声。如电气设备，天体放电现象等引起的噪声。 2.内部噪声，一般有四个源头： a)由光和电的基本性质所引起的噪声。如电流的产生是由电子或空穴粒子的集合，定向运动所形成。因这些粒子运动的随机性而形成的散粒噪声；导体中自由电子的无规则热运动所形成的热噪声；根据光的粒子性，图像是由光量子所传输，而光量子密度随时间和空间变化所形成的光量子噪声等。 b)电器的机械运动产生的噪声。如各种接头因抖动引起电流变化所产生的噪声；磁头、磁带等抖动或一起的抖动等。 c)器材材料本身引起的噪声。如正片和负片的表面颗粒性和磁带磁盘表面缺陷所产生的噪声。随着材料科学的发展，这些噪声有望不断减少，但在目前来讲，还是不可避免的。

d)系统内部设备电路所引起的噪声。如电源引入的交流噪声；偏转系统和箝位电路所引起的噪声等。 这种分类方法有助于理解噪声产生的源头，有助于对噪声位置定位，对于降噪算法只能起到原理上的帮助。 二．按噪声频谱分类 频谱均匀分布的噪声称为白噪声； 频谱与频率成反比的称为1/f噪声；而与频率平方成正比的称为三角噪声等等。 三．按噪声与信号的关系分类 1.加性噪声：加性嗓声和图像信号强度是不相关的，如运算放大器， 信道噪声电视摄像机扫描图像的噪声的，这类带有噪声的图像g可看成为理想无噪声图像f与噪声n之和； 2.乘性噪声： 乘性嗓声和图像信号是相关的，往往随图像信号的变化而变化，如飞点扫描图像中的嗓声、电视扫描光栅、胶片颗粒造成等，由于载送每一个象素信息的载体的变化而产生的噪声受信息本身调制。在某些情况下，如信号变化很小，噪声也不大。 为了分析处理方便，常常将乘性噪声近似认为是加性噪声，而且总是假定信号和噪声是互相统计独立。 四．按概率密度函数（PDF）分类 1.高斯噪声：在空间域和频域中，由于高斯噪声(也称为正态噪声)在数学上的易处理性，这种噪声模型经常被用于实践中。 高斯随机变量z 的PDF有下式给出： 其中，z表示灰度值，表示z的均值，σ表示z的标准差。标准差的平方成为z的方差。 2.瑞利噪声：瑞利密度对于近似偏移的直方图十分适用。 瑞利噪声的PDF由下式给出：

社会科学研究方法文献综述

关于商业片植入式广告发展现状及存在问题的研究——受众心理的关注及营销策略、传播方式的使用 文献综述 姓名：王丹 20090257 曾艳 20090261 杨斯琦 20090259 唐梦佳 20090256 余颂庆 20090260 张文 20090262 吴霜 20090258 班级：市场营销03班 指导老师：杨代福 时间：2012-03-10

【引言】 进入21世纪以来，由于行业竞争加剧等原因，商业片植入式广告异军突起，事实上，这种广告模式由来已久，也并非中国特色。植入式广告源于欧美，发展较为成熟，我国的植入式尚处萌芽阶段，负面问题频发，饱受舆论质疑。但不可否认的是，植入式广告不但比传统硬广告更有优势，而且也是快速收回投资成本、降低商业风险急加速媒介产业循环的好方法，作为产业链上重要一环，其存在不仅具有合理性，而且具良好的发展前景。那么，如何使商业片的植入式广告快速的进入其下一个发展阶段成为现阶段的重大问题。因此，对于影响植入式广告效果的重要因素（营销手段、传播方式以及受众心理），值得我们去研究和思考我们。 【正文】 一、植入式广告的文献研究现状 植入式广告于上世纪20年代至20年代末开始萌芽、2000年以后才真正进入蓬勃发展期，虽然相对于传统传播形式的广告，植入式广告的发展历史并不长，但是以商业片植入式广告为代表的植入式广告已经成为广告发展的一股不可抵挡的趋势，而国内外专家、学者对植入式广告发展的方方面面也进行了深入研究和探讨，呈现出一定深度和广度的理论学说及典型案例，对于植入式广告产业发展发挥了作用。从国内外的研究现状看，对于植入式广告的研究成果可归纳为以下四个方面。 1.对于植入式广告的理论体系依据研究 关于植入式广告所依据的理论体系的研究，主要集中在传播学理论的体现与运用；张金海在《20世纪广告传播理论研究》一书中指出，植入式广告在现代广告业的发展中越来越引人注目，体现了现代广告逐渐将目光放在广告传播的社会文化关注，而巧妙地利用传播学中的归因理论和“说服性传播”的效果理论，则可以将这种关注的社会化效果扩大；而吕善锟在其论文《电影中植入式广告的理论依据》中则明确提出，植入式广告之所以比传统的商业广告有更好的说服效果，正在于其运用了传播学中的归因理论、两级传播理论、“说服性传播”的效果研究、经典条件反射理论以及模仿理论等。

图像处理的流行的几种方法

一般来说，图像识别就是按照图像地外貌特征，把图像进行分类.图像识别地研究首先要考虑地当然是图像地预处理，随着小波变换地发展，其已经成为图像识别中非常重要地图像预处理方案，小波变换在信号分析识别领域得到了广泛应用. 现流行地算法主要还有有神经网络算法和霍夫变换.神经网络地方法，利用神经网络进行图像地分类，而且可以跟其他地技术相互融合.个人收集整理勿做商业用途 一神经网络算法 人工神经网络（，简写为）也简称为神经网络（）或称作连接模型（），它是一种模范动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理地算法数学模型.这种网络依靠系统地复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接地关系，从而达到处理信息地目地.个人收集整理勿做商业用途 在神经网络理论地基础上形成了神经网络算法，其基本地原理就是利用神经网络地学习和记忆功能，让神经网络学习各个模式识别中大量地训练样本，用以记住各个模式类别中地样本特征，然后在识别待识样本时，神经网络回忆起之前记住地各个模式类别地特征并将他们逐个于样本特征比较，从而确定样本所属地模式类别.他不需要给出有关模式地经验知识和判别函数，通过自身地学习机制形成决策区域，网络地特性由拓扑结构神经元特性决定，利用状态信息对不同状态地信息逐一训练获得某种映射，但该方法过分依赖特征向量地选取.许多神经网络都可用于数字识别，如多层神经网络用于数字识别：为尽可能全面描述数字图像地特征，从很多不同地角度抽取相应地特征，如结构特征、统计特征，对单一识别网络，其输入向量地维数往往又不能过高.但如果所选取地特征去抽取向量地各分量不具备足够地代表性，将很难取得较好地识别效果.因此神经网络地设计是识别地关键.个人收集整理勿做商业用途 神经网络在图像识别地应用跟图像分割一样，可以分为两大类： 第一类是基于像素数据地神经网络算法，基于像素地神经网络算法是用高维地原始图像数据作为神经网络训练样本.目前有很多神经网络算法是基于像素进行图像分割地，神经网络，前向反馈自适应神经网络，其他还有模糊神经网络、神经网络、神经网络、细胞神经网络等.个人收集整理勿做商业用途 第二类是基于特征数据地神经网络算法.此类算法中，神经网络是作为特征聚类器，有很多神经网络被研究人员运用，如神经网络、模糊神经网络、神经网络、自适应神经网络、细胞神经网络和神经网络.个人收集整理勿做商业用途 例如神经网络地方法在人脸识别上比其他类别地方法有独到地优势，它具有自学习、自适应能力，特别是它地自学能力在模式识别方面表现尤为突出.神经网络方法可以通过学习地过程来获得其他方法难以实现地关于人脸识别规律和规则地隐性表达.但该方法可能存在训练时间长、收敛速度慢地缺点.个人收集整理勿做商业用途 二小波变换 小波理论兴起于上世纪年代中期，并迅速发展成为数学、物理、天文、生物多个学科地重要分析工具之一；其具有良好地时、频局域分析能力，对一维有界变差函数类地“最优”逼近性能，多分辨分析概念地引入以及快速算法地存在，是小波理论迅猛发展地重要原因.小波分析地巨大成功尤其表现在信号处理、图像压缩等应用领域.小波变换是一种非常优秀地、具有较强时、频局部分析功能地非平稳信号分析方法，近年来已在应用数序和信号处理有很大地发展，并取得了较好地应用效果.在频域里提取信号里地相关信息，通过伸缩和平移算法，对信号进行多尺度分类和分析，达到高频处时间细分、低频处频率细分、适应时频信号分解地要求.小波变换在图像识别地应用，包括图形去噪、图像增强、图像融合、图像压缩、图像分解和图像边缘检测等.小波变换在生物特征识别方面(例如掌纹特征提取和识别)同样得到了成功应用，部分研究结果表明在生物特征识别方面效果优于、、傅里叶变换等方

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：

图像分割技术与MATLAB仿真

中南民族大学 毕业论文(设计) 学院: 计算机科学学院 专业: 自动化年级:2012 题目: 图像分割技术与MATLAB仿真 学生姓名: 高宇成学号:2012213353 指导教师姓名: 王黎职称: 讲师 2012年5月10日

中南民族大学本科毕业论文（设计）原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：年月日

目录 摘要 (1) Abstract (1) 引言 (3) 1 图像分割技术 (3) 1.1 图像工程与图像分割 (3) 1.2 图像分割的方法分类 (4) 2 图像分割技术算法综述 (5) 2.1 基于阈值的图像分割技术 (5) 2.2边缘检测法 (5) 2.3 区域分割法 (7) 2.4 基于水平集的分割方法 (8) 2.5 分割算法对比表格 (8) 3基于水平集的图像分割 (9) 3.1 水平集方法简介 (9) 3.2 水平集方法在图像分割上的应用 (9) 3.3 仿真算法介绍 (10) 3.4 实验仿真及其结果 (11) 结论 (18) 致谢 (19) 参考文献 (19)

图像分割技术研究及MATLAB仿真 摘要：作为一项热门的计算机科学技术，图像分割技术已经在我们生活中越来越普及。顾 名思义这项技术的目的就是，将目标图像从背景图像中分离出去。由于这些被分割的图像区域在某些属性上很相近，因此图像分割与模式识别以及图像压缩编码有着密不可分的关系。完成图像分割所采用的方法各式各样，所应用的原理也不同。但他们的最终目的都是把图像中性质相似的某些区域归为一类，把性质差异明显的不同区域分割开来。通常在分割完成之后，我们就要对某些特定区域进行分析、计算、评估等操作，因而分割质量的好坏直接影响到了下一步的图像处理[1]，因此图像分割是图像处理的一个关键步奏。图像分割技术在各个领域都有着及其重要的意义；在工业上有卫星遥感，工业过程控制监测等等；在医学方面，水平集的分割方法还可以通过医学成像帮助医生识别模糊的病变区域；在模式识别领域还可应用到指纹扫描、手写识别、车牌号识别等等。 本课题的研究内容是对图像分割技术的几种常用的方法进行综述和比较，并基于其中一种方法进行MATLAB仿真测试，给出性能分析比较结果。 关键字：图像分割，MA TLAB仿真，模式识别 Image Segmentation and Matlab Simulation Abstract:Image segmentation is to image representation for the physically meaningful regional connectivity set, namely according to the prior knowledge of target and background, we on the image of target and background of labeling and localization, then separate the object from the background. Because these segmented image regions are very similar in some properties, image segmentation is often used for pattern recognition and image understanding and image compression and coding of two major categories. Because the generated in the segmented region is a kind of image content representation, it is the image of visual analysis and pattern recognition based and segmentation results of quality of image analysis, recognition and interpretation of quality has a direct impact. Image segmentation it is according to certain features of the image (such as gray level, spectrum, texture, etc.) to a complete picture of the image is segmented into several meaningful area. These features made in a certain region of consistent or similar, and between different regions showed significantly different. Image segmentation technology in various fields have most of the field and its important significance in digital image processing, image segmentation has a wide range of applications, such as industrial automation, process control, online product inspection, image coding, document image processing, remote sensing and medical image analysis, security surveillance, as well as military, sports and other aspects. In medical image processing and analysis, image segmentation for body occurrence of three-dimensional display of the diseased organ or lesion location determination and analysis plays an effective role in counseling; in the analysis and application of road traffic conditions,

图像处理论文

图像处理技术近期发展及应用 摘要：图像处理技术的研究和应用越来越收到社会发展的影响，并以自身的技术特点反过来影响整个社会技术的进步。本文主要简单概括了数字图像处理技术近期的发展及应用现状，列举了数字图像处理技术的主要优点和制约其发展的因素，同时设想了图像处理技术在未来的应用和发展。 关键字：图像处理发展技术应用 1.概述 1.1图像的概念 图像包含了它所表达的物体的描述信息。我们生活在一个信息时代，科学研究和统计表明，人类从外界获得的信息约有百分之七十来自视觉系统，也就是从图像中获得，即我们平常所熟知的照片，绘画，动画。视像等。 1.2图像处理技术 图像处理技术着重强调在图像之间进行的变换，主要目标是要对图像进行各种加工以改善图像的视觉效果并为其后的目标自动识别打基础，或对图像进行压缩编码以减少图像存储所需要的空间或图像传输所需的时间。图像处理是比较低层的操作，它主要在图像像素级上进行处理，处理的数据量非常大。 1.3优点分析 1．再现性好。数字图像处理与模拟图像处理的根本不同在于，它不会因图像的存储、传输或复制等一系列变换操作而导致图像质量的退化。 2．处理精度高。按目前的技术，几乎可将一幅模拟图像数字化为任意大小的二维数组，这主要取决于图像数字化设备的能力。现代扫描仪可以把每个像素的灰度等级量化为16位甚至更高，这意味着图像的数字化精度可以达到满足任一应用需求。 3．适用面宽。图像可以来自多种信息源，它们可以是可见光图像，也可以是不可见的波谱图像（例如X射线图像、射线图像、超声波图像或红外图像等）。从图像反映的客观实体尺度看，可以小到电子显微镜图像，大到航空照片、遥感图像甚至天文望远镜图像。即只要针对不同的图像信息源，采取相应的图像信息采集措施，图像的数字处理方法适用于任何一种图像。 4．灵活性高。图像处理大体上可分为图像的像质改善、图像分析和图像重建三大部分，每一部分均包含丰富的内容。而数字图像处理不仅能完成线性运算，而且能实现非线性处理，即凡是可以用数学公式或逻辑关系来表达的一切运算均可用数字图像处理实现。 2.近期发展及应用领域

可行性研究文献综述

可行性研究文献综述 一、可行性研究简介 可行性研究一词源于英语feasibility study,字义就是行得通,有可能成功的意思。自20世纪30年代作为一种组织管理方法对工程项目进行评价,使美国田纳西河流域开发项目获得成功之后,可行性研究这种仅限于经济评价的报告在工业发达国家成为建设项目开发程序的一个环节。 工业项目可行性研究就是投资工业项目决策前的活动,就是在事件没有发生之前的研究,就是对事务未来发展的情况、可能遇到的问题与结果的估计,具有预测性。因此,必须进行深入的调查研究,充分的占有资料,运用切合实际的预测方法,科学的预测未来前景。 对于投资额较大,建设周期较长,内外协作配套关系较多的建设项目,可行性研究的工作期较长,为了节省投资,减少资源浪费,避免对早期就应淘汰的项目做无效研究,一般将可行性研究分为机会研究、初步可行性研究、可行性研究(有时也叫详细可行性研究)与项目评价决策四个阶段。机会研究证明效果不佳的项目,就不再进行初步可行性研究;同样,如果初步可行性研究结论不可行,则不必再进行可行性研究。 随着科学技术、市场经济与管理科学的高度发展,在不断总结过去经验的基础上,可行性研究理论也得到了不断的完善与发展,至今已成为世界公认的项目评价方法。在项目投资决策之前进行可行性研究,不但有助于减少或避免项目投资失误,而且有助于项目的顺利实施与推进,总的说来,可行性研究对于项目投资决策有着以下非常重要的作用: 作为项目建设立项的依据,作为向银行申请贷款或筹资的依据,作为工程设计与建设的依据,作为向当地政府与环保部门申请建设执照的依据,作为本工程建设补充基础资料的依据,作为项目与各有关部门签订合同或协议的依据,作为核准采用新技术、新设备研制计划的依据,作为企业安排项目计划与实施的依据。 二、国外可行性研究的发展历史 西方最早推行可行性研究方法的就是美国,通过采用这套方法,实现了对河流流域地区良好的开发与综合利用,二战后,随着现代科学技术与管理科学的高度发展,技术经济问题越来越复杂,为了开发新产品,减少投资风险,需要采用科学方法对项目实施进行预测、分析、论证。因此20世纪60年代以来,可行性研究迅速成为投资决策前的一个普遍工作阶段,并且形成了一整套系统理论的科学方法。这种方法在以世界银行为代表的国际经济组织对发展中国家的贷款或援助项目中迅速推广。 在19世纪至20世纪50年代中期,国外主要就是运用简单的财务评价方法通过对项目的收入与支出进行比较来判断项目的优劣。随着社会的发展,简单的财务评价已不能满足社会、政府与企业对项目投资决策的多元化需求。于就是,法国工程师让尔·杜比提出了“消费者剩余”的思想并在1844年发表了“公共工程效用的评价”一文。之后英国经济学家A·马歇尔正式提出了“消费者剩余”的概念,这种思想发展成为现在费用-效益分析的基础,构成了

图像处理技术的研究现状和发展趋势

图像处理技术的研究现状和发展趋势 庄振帅 数字图像处理又称为计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。数字图像处理最早出现于20世纪50年代，当时的电子计算机已经发展到一定水平，人们开始利用计算机来处理图形和图像信息。数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期。早期的图像处理的目的是改善图像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。图像处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像，常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室（JPL）。他们对航天探测器徘徊者7号在1964年发回的几千张月球照片使用了图像处理技术，如几何校正、灰度变换、去除噪声等方法进行处理，并考虑了太阳位置和月球环境的影响，由计算机成功地绘制出月球表面地图，获得了巨大的成功。随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的图像处理，以致获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，获得了非凡的成果，为人类登月创举奠定了坚实的基础，也推动了数字图像处理这门学科的诞生。在以后的宇航空间技术，如对火星、土星等星球的探测研究中，数字图像处理都发挥了巨大的作用。数字图像处理取得的另一个巨大成就是在医学上获得的成果。1972年英国EMI公司工程师Housfield发明了用于头颅诊断的X射线计算机断层摄影装置，也就是我们通常所说的CT（Computer Tomograph）。CT的基本方法是根据人的头部截面的投影，经计算机处理来重建截面图像，称为图像重建。1975年EMI公司又成功研制出全身用的CT装置，获得了人体各个部位鲜明清晰的断层图像。1979年，这项无损伤诊断技术获得了诺贝尔奖，说明它对人类作出了划时代的贡献。与此同时，图像处理技术在许多应用领域受到广泛重视并取得了重大的开拓性成就，属于这些领域的有航空航天、生物医学过程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺术等，使图像处理成为一门引人注目、前景远大的新型学科。随着图像处理技术的深入发展，从70年代中期开

图像处理文献综述

文献综述 1.1理论背景 数字图像中的边缘检测是图像分割、目标区域的识别、区域形状提取等图像分析领域的重要基础，图像处理和分析的第一步往往就是边缘检测。 物体的边缘是以图像的局部特征不连续的形式出现的，也就是指图像局部亮度变化最显著的部分，例如灰度值的突变、颜色的突变、纹理结构的突变等，同时物体的边缘也是不同区域的分界处。图像边缘有方向和幅度两个特性，通常沿边缘的走向灰度变化平缓，垂直于边缘走向的像素灰度变化剧烈。根据灰度变化的特点，图像边缘可分为阶跃型、房顶型和凸缘型。 1.2、图像边缘检测技术研究的目的和意义 数字图像边缘检测是伴随着计算机发展起来的一门新兴学科，随着计算机硬件、软件的高度发展，数字图像边缘检测也在生活中的各个领域得到了广泛的应用。边缘检测技术是图像边缘检测和计算机视觉等领域最基本的技术，如何快速、精确的提取图像边缘信息一直是国内外研究的热点，然而边缘检测也是图像处理中的一个难题。 首先要研究图像边缘检测，就要先研究图像去噪和图像锐化。前者是为了得到飞更真实的图像，排除外界的干扰，后者则是为我们的边缘检测提供图像特征更加明显的图片，即加大图像特征。两者虽然在图像边缘检测中都有重要地位，但本次研究主要是针对图像边缘检测的研究，我们最终所要达到的目的是为了处理速度更快，图像特征识别更准确。早期的经典算法有边缘算子法、曲面拟合法、模版匹配法、门限化法等。 早在1959年Julez就曾提及边缘检测技术，Roberts则于1965年开始了最早期的系统研究，从此有关边缘检测的理论方法不断涌现并推陈出新。边缘检测最开始都是使用一些经验性的方法，如利用梯度等微分算子或特征模板对图像进行卷积运算，然而由于这些方法普遍存在一些明显的缺陷，导致其检测结果并不

医学图像分割综述

医学图像分割综述郭爱心安徽大学摘要：图像分割是图像处理和分析的关键。随着影像医学的发展，图像分割在医学应用中具有重要意义。本文从医学应用的角度出发，对医学图像分割的意义、方法、评估标准和发展前景做出了简单综述。关键字：医学图像分割意义方法评估标准发展前景AReviewofMedicalImageSegmentation Ai- XinGuoAnhuiUniversityAbstract:Imagesegmentationisthekeyofimageprocessingandanalysis.Withthede velopmentofmedicalimage,imagesegmentationisofgreatsignificanceinmedicalapplications.Fromtheper spectiveofmedicalapplications,thispapermadeasimplereviewofthemedicalimagesegmentationonit’ssig nificance、methods、evaluationstandardsanddevelopmentprospects.words:Keymedical image,segmentation,sig nificance,methods,evaluation standards,developmentprospects1.医学图像分割的意义图像分割就是把图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域并提出感兴趣目标的技术和过程。它是由图像处理到图像分析的关键步骤。医学图像包括CT、正电子放射层析成像技术（PET）、单光子辐射断层摄像（SPECT）、MRI（磁共振成像技术）、Ultrasound（超[2]声）及其它医学影像设备所获得的图像。医学图像分割是将原始的2D或3D图像划分成[1]不同性质(如灰度、纹理等)的区域，从而把感兴趣的区域提取出来。医学图像分割是一个非常有研究价值和研究意义的领域，对疾病诊断、图像引导手术以及医学数据可视化等有重要作用，为临床诊疗和病理学研究提供可靠的依据。医学图像处理有其复杂性和多样性。由于医学图像的成像原理和组织本身的特性差异，图像的形成受到诸如噪音、场偏移效应、局部体效应和组织运动等的影响，医学图像与普通图像相比较，不可

外文翻译----数字图像处理方法的研究

The research of digital image processing technique 1 Introduction Interest in digital image processing methods stems from two principal application areas: improvement of pictorial information for human interpretation; and processing of image data for storage, transmission, and representation for autonomous machine perception. This chapter has several objectives: (1)to define the scope of the field that we call image processing; (2)to give a historical perspective of the origins of this field; (3)to give an idea of the state of the art in image processing by examining some of the principal area in which it is applied; (4)to discuss briefly the principal approaches used in digital image processing; (5)to give an overview of the components contained in a typical, general-purpose image processing system; and (6) to provide direction to the books and other literature where image processing work normally is reporter. 1.1What Is Digital Image Processing? An image may be defined as a two-dimensional function, f(x, y), where x and y are spatial (plane) coordinates, and the amplitude of f at any pair of coordinates (x, y) is called the intensity or gray level of the image at that point. When x, y, and digital image. The field of digital image processing refers to processing digital images by means of a digital computer. Note that a digital image is composed of a finite number of elements, each of which has a particular location and value. These elements are referred to as picture elements, image elements, pels, and pixels. Pixel is the term most widely used to denote the elements of a digital image. We consider these definitions in more formal terms in Chapter2. Vision is the most advanced of our senses, so it is not surprising that images play the single most important role in human perception. However, unlike human who are limited to the visual band of the electromagnetic (EM) spectrum, imaging machines cover almost the entire EM spectrum, ranging from gamma to radio waves. They can operate on images generated by sources that human are not accustomed to associating with image. These include ultrasound, electron microscopy, and computer-generated images. Thus, digital image processing encompasses a wide and varied field of application. There is no general agreement among authors regarding where image processing stops and other related areas, such as image analysis and computer vision, start. Sometimes a distinction is made by defining image processing as a discipline in which both the input and output of a process are images. We believe this to be a limiting and somewhat artificial boundary. For example, under this definition, even the trivial task of computing the average intensity of an image (which yields a single number) would not be considered an image processing operation. On the other hand, there are fields such as computer vision whose ultimate goal is to use computer to