高速图像采集与处理
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
2020/12/1
14
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。
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。
2020/12/1
6
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。
2020/12/1
15
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。
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。
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
2020/12/1
12
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。
由于图像信号的传输需要很高的传输速度，通用的传输 接口不能满足要求，因此需要图像采集卡。
多通道视 频音频输
入
A/D模拟 转换
视频信号 帧存储
D/A视频 音频压缩
编码
显示输 出
视频采集控wenku.baidu.com器
2020/12/1
计算机主机
3
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。
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 分析
从图像中抽取某些有用的度量、数据或信息。
2020/12/1
13
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）
2020/12/1
图像处理（锐化）效果
9
图像处理
图像压缩
图像增强 和复原
图像处理
2020/12/1
匹配、描述 和识别
10
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
2020/12/1
图像复原
11
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。
利用现有比较成熟的目标ROI检测算法得到图像中 的目标ROI，然后利用嵌入式图像压缩方法，对目标 ROI进行高保真度压缩，从而尽可能地保持图像ATR性 能。
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。
2020/12/1
5
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。
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 Sensor CMOS）。
2020/12/1
7
图像采集
图像采集传 感器
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
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
2020/12/1
2
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。
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.
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
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。
2020/12/1
4
图像采集
图像采集元件——图像传感器（image transducer ）
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
4，发展空间大
2020/12/1
8
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。
2020/12/1
14
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。
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。
2020/12/1
6
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。
2020/12/1
15
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。
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。
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
2020/12/1
12
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。
由于图像信号的传输需要很高的传输速度，通用的传输 接口不能满足要求，因此需要图像采集卡。
多通道视 频音频输
入
A/D模拟 转换
视频信号 帧存储
D/A视频 音频压缩
编码
显示输 出
视频采集控wenku.baidu.com器
2020/12/1
计算机主机
3
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。
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 分析
从图像中抽取某些有用的度量、数据或信息。
2020/12/1
13
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）
2020/12/1
图像处理（锐化）效果
9
图像处理
图像压缩
图像增强 和复原
图像处理
2020/12/1
匹配、描述 和识别
10
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
2020/12/1
图像复原
11
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。
利用现有比较成熟的目标ROI检测算法得到图像中 的目标ROI，然后利用嵌入式图像压缩方法，对目标 ROI进行高保真度压缩，从而尽可能地保持图像ATR性 能。
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。
2020/12/1
5
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。
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 Sensor CMOS）。
2020/12/1
7
图像采集
图像采集传 感器
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
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
2020/12/1
2
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。
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.
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
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。
2020/12/1
4
图像采集
图像采集元件——图像传感器（image transducer ）
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
4，发展空间大
2020/12/1
8
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。