高速图像采集与处理

图像 分析
从图像中抽取某些有用的度量、数据或信息。
高速图像采集与处理
高速图像采集处理系统：
一般是指采样率和数据实时处理速率在 100MSPS以上的图像采集处理系统。 （SPS—ADC的参数，即每秒模数转换器采 点数）
与传统的图像采集系统相比，高速图像 采集处理系统以其高帧频、高分辨率的采集 特点，可以实现对高速运动目标的实时采集、 跟踪和传输，因此，被越来越广泛的应用于 军事、航天、工业生产及科研等领域。
图像传感器（感光元件）是一种将光学图像转换 成电子信号的设备，它被广泛地应用在数码相机和其 他电子光学设备中。
早期的图像传感器采用模拟信号，如摄像管。如 今，图像传感器主要分为CCD和CMOS图像传感器两 大类。
图像采集
CCD图像传感器，英文全称：Charge-coupled Device， 中文全称：电荷耦合元件。CCD是一种半导体器件，能够 把光学影像转化为数字信号。 CCD上植入的微小光敏物质 称作像素（Pixel）。一块CCD上包含的像素数越多，其提 供的画面分辨率也就越高。
CCD的作用就像胶片一样，但它是把 图像像素转换成数字信号。CCD上有许 多排列整齐的电容，能感应光线，并将 影像转变成数字信号。经由外部电路的 控制，每个小电容能将其所带的电荷转
给它相邻的电容。
图像采集
CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor），互补金属 氧化物半导体。电压控制的一种放大 器件。是组成CMOS数字集成电路的 基本单元。
4，发展空间大
图像处理
图像处理(image processing)，用计算机对 图像进行分析，以达到所需结果的技术，又称影 像处理。
基本内容：图像处理一般指数字图像处理。 数字图像是指用数字摄像机、扫描仪等设备经过 采样和数字化得到的一个大的二维数组，该数组 的元素称为像素，其值为一整数，称为灰度值。
静态目标 ROI 检测
基于图像分 割的方法
基于模板 匹配的方法
基于阈值 检测方法
高速图像采集与处理
高速图像采集与处理
1. 图像的采集与处理 2. 高速图像采集与处理 3. ATR-Directed 图像压缩方法 4. 高速图像采集处理系统 5. 硬件实现方法
图像采集
图像采集：
图象经过采样、量化以后转换为数字图象并 输入、存储到帧存储器的过程，叫做图像采集。
由于图像信号的传输需要很高的传输速度，
图像采集卡的功能是将图像信号采集到电脑中，以数 据文件的形式保存在硬盘上。它是图像采集到图像处理过 程间必不可少的硬件设备，通过它，我们就可以把摄像机 拍摄的视频信号从摄像带上转存到计算机中，利用相关的 视频图像编辑软件，对数字化的视频信号进行后期编辑处 理。
图像采集
图像采集元件——图像传感器（image transducer ）
CMOS传感器有可细分为：被动式像素 传感CMOS（Passive Pixel Sensor CMOS） 与主动式像素传感器CMOS（Active Pixel
图像采集
图像采集传 Leabharlann Baidu器
CCD：
1，高解析度 2，低噪声 3，动态范围广 4，良好的线性特性 曲线
5，大面积感光 6，低影像失真
CMOS：
1，功耗低 2，成本低 3，发展起步晚， 工艺不成熟，效果 差
图像 对图像信息编码，以满足传输和存储的要求。
编码
编码能压缩图像的信息量，但图像质量几乎 不变。
图像 增强
图像增强的目标是改进图片的质量，例如增 加对比度，去掉模糊和噪声，修正几何畸变 等
图像处理
图像 图像复原是在假定已知模糊或噪声的模型时， 复原 试图估计原图像的一种技术。
图像 分割
图像分割将图像划分为一些互不重叠的区域， 每一区域是像素的一个连续集。通常采用把 像素分入特定区域的区域法和寻求区域之间 边界的境界法。
图像处理（锐化）效果
图像处理
图像压缩
图像增强 和复原
图像处理
匹配、描述 和识别
图像处理
图像数字化
图像编码
图像分析
常见图 像处理
图像增强
图像分割
图像复原
图像处理
图像数
通过取样和量化过程将一个以自然形式存在 的图像变换为适合计算机处理的数字形式。
字化 图像在计算机内部被表示为一个数字矩阵， 矩阵中每一元素称为像素。
因此，如何实时的压缩图像数据，如何 提升系统实时处理速度成为高速图像采集处 理系统中的两个关键技术
ATR-Directed 图像压缩方法
ATR-Directed 图像压缩方法 ATR-Directed （面向自动目标识别）
图像压缩是目前高速图像采集处理系 统中 应用最为广泛的一种实时图像压缩方法。它 是利用目标 ROI（Region-of-interest, ROI） 检测算子提取出可能存在的目标 ROI，然后 对目标 ROI 进行优先编码。这种算法可以 在实现较高压缩比的同时，较好的保留目标 信息。
高速图像采集与处理
目前，高速图像采集处理系统在应用中 仍然存在许多问题，这些问题严重阻碍着高 速图像采集处理系统的实用化进程。
主要问题如下：
1.随着成像技术的飞速发展，传感器的分辨率越来越高，使得采集的图像数据量 越来越庞大； 2.实际应用中对图像传输的实时性要求越来越高； 3.用于数据传输的带宽提升； 4.用于存储图像数据的磁盘空间加大.
ATR-Directed 图像压缩方法
ATR-Directed 图像压缩方法的研究，主要 体现在两个方面： （1）如何提取出对于保持自动目标识别性 能至关重要的目标 ROI； （2）如何在有损编码方法中保持目标 ROI 的高保真度。
核心的问题是：ROI 检测器能够充分检测出 目标ROI，而且需要在图像编码过程中对
通多用通的道视传输接口不能满足要求，因此需要图像采
集频卡音入。频输
A/D模拟 转换
视频信号 帧存储
D/A视频 音频压缩
显示输 出
编码
视频采集控制器
计算机主机
图像采集
图像采集卡：
图像采集卡（Image Capture Card），又称图像捕 捉卡，是一种可以获取数字化视频图像信息，并将其存储 和播放出来的硬件设备。很多图像采集卡能在捕捉视频信 息的同时获得伴音，使音频部分和视频部分在数字化时同 步保存、同步播放。