数字图像处理技术基础知识
的东西，还得对图像进行分割，也就是进行定位和分离，以分出不同的东西。有时由于信息微弱，无法识别，还需要进行增强。增强的作用是提供一个能满足一定要求的图像，或对图像进行变换，以便人机分析。同时，为了给观察者以清晰的图像，还要对图像进行改善，即进行复原处理，它是把已经退化了的图像加以重建或恢复，以便改善图像的保真度。在实际处理中，由于图像信息量非常大，在存储及传送时，可能还需要对图像信息进行压缩。
上述这些工作必须用计算机进行，因而还要进行编码工作。编码的作用是用最少数量的编码位（亦称比特）表示单色和彩色图像，以便能更有效地传输和存储图像。
以上所叙述的都属于图像处理的范畴。概括起来，图像处理包括图像编码、图像增强、图像分割、图像复原、图像压缩等内容。对图像处理环节来说，输入的是图像，经过处理，输出的也是图像。图像处理的目的主要是在于解决两个问题:一是判断图像中有无所需要的信息；二是确定这些信息是什么。
2.1.3图像识别
图像识别是对处理后的图像进行分类，确定类别名称。它可在分割的基础上选择需要提取的特征，并对某些参数进行测量，再提取这些特征，最后根据测量结果做分类。为了更好地识别图像，还要对整个图像作结构上的分析和描述，以便对图像的主要信息得到解释和理解，并通过许多对象相互间的结构关系加深对图像的理解，以便更好地帮助识别。所以图像识别是在上述分割后的每个部分中，找出它的形状和纹理特征（即特征抽取，有时候也包括图像分割），以便对图像进行分类，并对整个图像做结构上的分析。对图像识别环节来说，输入的是图像（一般是经过上述处理后的图像），输出的是类别和图像的结构分析，而结构分析的结果则是对图像的描述，也是对图像重要信息的理解和解释。
这里要注意的是，图像分割不一定完全在图像处理是进行，对有些问题，要一面进行分割，一面进行识别。所以说，图像处理和图像识别是相互交叉的。
2.1.4图像理解
图像理解是一个总成。上述图像处理的最终目的就在于对图像作描述和解释，以便最终理解它是什么图像。图像理解是在图像处理和图像识别的基础上，再根据分类作结构语法分析，去描述图像和解释图像。因而图像理解包括图像处理、图像识别和图像结构分析等内容。
2.2图像的获取、显示与表示
图像获取是图像的数字化过程，显示则是将数字图像转化为适合人们使用的格式。
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2.2.1图像的获取
图像获取就是图像的数字化过程，也是将图像采集到计算机中的过程，它主要涉及成像及模数转换（A/D Converter）技术。随着计算机与微电子特别是固体城乡设备即电耦合设备CCD（Charge Coupled Devices）的快速发展，使得图像获取设备的成本显著降低，因而越来越普及，不久的将来也可能将成为高档微机的内置设备。
以CCD技术为核心，目前图像获取设备有黑白摄像机、彩色摄像机、扫描仪、数码相机等，性能与价格主要取决于CCD的规格尺寸等。除了这些常见的设备外，目前有许多厂商提供各种其他的专用设备，如显微摄像设备、红外摄像机、告诉摄像机、胶片扫描仪等。此外，遥感卫星、激光雷达等设备也能提供其他类型的数字图像。
目前，图像的数字化设备可分为两类，一类是基于图像采集卡或是图像卡将模拟制式的视频信号（RS170/CCIR黑白电视信号、PAL/NTSC彩色电视信号、S-Video视频信号等）采集到计算机，另一类是摄像机本身带有数字化部件可以直接将数字图像通过计算机端口（如并口、USB接口）或标准设备（如磁盘驱动器）传送给计算机。
图像卡仍是目前专业中常用的图像数字化设备，目前低端的图像采集卡一般不具有图像帧存体，二是直接将图像采集到计算机的内存中以供处理，高端的图像卡是集采集和处理于一身的非标准配件，具有帧存体和数字信号处理器DSP及邻域处理器NOA，用于开发高速或实时处理应用。此外，还有一类普及型的多媒体视频采集卡。最后，还应提到的是一类多媒体应用中使用的压缩卡。
近年来，数码相机及数码摄像机技术迅猛发展，由于不需要其他数字化设备的支持，且具有更高的分辨率及编辑、使用方便等特点，有望逐步取代目前模拟摄像机的地位。
下面列出图像中的若干专业术语：
1、CCD：电荷耦合器件，可看成间隔很小的MOS电容器、单片阵列构成的移位寄存器，它通过充电积累电荷。
2、A/D、采样、量化。
3、Video信号、同步、信噪比SNR。
4、电视制式、帧、场、隔行（Interlace）扫描、宽高比（Aspect Ratio）。 5、扫描仪：分辨率dip (dot per inch)。 2.2.2图像显示
图像显示是将数字图像转化为适合人们使用的形式，便于人们观察和理解。早期的图像处理设备一般都有专门的图像监视器供显示专用，目前一般直接用计
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算机的图像终端显示图像，图像窗口只是图形用户界面的一个普通的窗口。为方便处理，通常图像都表现为矩形区域的位图形式。
2.2.3图像表示 1、分辨率
分辨率用来描述数字图像所表示的空间细节的程度（高或低），如与设备无关的分辨率表示，像素的个数M×N，以及与设备有关的表示，如dpi。
2、亮度和对比度
亮度是人眼感知物体的主观度量，它通常用照度度量，而对比度与物体相对于背景的亮度差别有关，一般用物体亮度与背景的亮度的比值来衡量。
3、彩色图像
通常真彩色用3字节的R、G、B来表示，及8:8:8，共24位。
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面粉麸星和白度图像检测的硬件设计及实现
第三章 面粉麸星和白度图像检测的硬件设计及实现
本论文所设计的系统的硬件是由光源、测试台、CCD摄像机、图像采集卡以及PC机组成（见下图3-1）。
本论文所采用的方法选用低功率的钨卤素灯作为光源。整个光学通路的工作原理是,入射光投射到聚光镜上,经聚光后形成平行光束,再经滤光镜照射到被测试面粉样品上,入射光线的轴线与被测面粉样品表面的法线成45°夹角,夹角是为了避免光泽度影响面粉白度测量结果。试样表面的漫反射光线由CCD摄像机拍照,摄像机将采集的照片通过同轴电缆传送到图像采集卡,该图像采集卡安装在PC机插槽上。（图）
图3-1 系统硬件组成
1-滤光镜，2-聚光镜，3-光源，4-SV1300-CCD摄像机， 5-ZOOM-650型立体显微镜，6-图像采集卡 ，7-PC机，8-面粉样品
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面粉麸星和白度图像检测的硬件设计及实现
图3-2 白度检测系统方框图
3.1 CCD检测原理与构成
CCD（Charge Coupled Device）即电荷耦合器件，是一种能够把光学影像转化为数字信号的半导体装置。它的基本结构单元是mos（金属－氧化物－半导体）结构，若干个mos结构排列在一起构成一个CCD单元。每个mos结构可以独立感受照射在其上的光强并按光的强弱将其成比例的转换为电荷储存在mos结构中，故mos结构的基本功能是完成光电荷的转换与储存。CCD摄像机的核心是CCD器件，它是由具有光电转换功能的半导体器件组成的一个线阵或面阵单元，每个半导体器件能够存储随景物变化而感受到的信号的电荷量，并能够在控制信号的作用下，将存储的信号按一定顺序输出，形成数字图像信号。
CCD是一种新型的固体成像器件，借助于必要的光学系统和处理电路可将图像的光照度或颜色色彩转换为电信号并进行传输、储存和此后的处理。被检测对象在一定光源照射情况下，反射光线通过光学系统进入CCD面，CCD感光传感器将入射光的强度转化成一定比例的电荷量。在时钟电路、逻辑电路和驱动电路的作用下将这些电量以标准模拟视频信号的方式传输出来，最后将视频信号放大并经由A/D转换器转换成数字信号送入计算机系统进行处理。CCD 系统方框如下图所示。
图3-3 CCD系统方框图
3.1万能数字摄像系统 SV-1300
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