第9章 数字图像处理系统及应用实例

第9章数字图像处理系统及应用实例,9.1数字图像处理系统9.2应用实例,9.1数字图像处理系统,数字图像处理系统结构框图,9.1.1数字图像处理系统的分类,通用和专用:通用系统主要用于方法研究、大型计算、多媒体技术研究、视频制作等专用型处理系统一般用于特殊用途，处理任务单一，但对系统体积、重量、处理速度、功耗、成本等有特定的要求，数字信号处理器（DSP）,9.1.2计算机图像处理系统的基本构成,1图像采集模拟摄像机和图像采集卡图像扫描仪数码相机等,9.1.2计算机图像处理系统的基本构成,2图像处理CPU、内存计算机图形处理器（GraphicsProcessingUnit，GPU）,9.1.2计算机图像处理系统的基本构成,3图像分析识别结果的输出一种是根据图像处理的结果做出判断另一种则是以图像为输出形式。输出方式有屏幕输出、打印输出和视频硬拷贝输出,9.1.3嵌入式图像处理系统的基本构成,1.嵌入式图像处理系统的硬件:嵌入式处理器存储器输入输出设备视频编解码器电源管理,9.1.3嵌入式图像处理系统的基本构成,2.嵌入式图像处理系统的软件:无操作系统的嵌入式系统软件有操作系统的嵌入式系统软件,有操作系统的嵌入式系统软件结构,9.2应用实例,9.2.1生物医学图像的处理9.2.2高分辨率遥感图像道路提取9.2.3DSP组成的目标检测与识别系统9.2.5立体视觉系统9.2.5影视制作领域的增强现实技术,9.2.1生物医学图像的处理,细胞图像自动分割流程图,对待分割图像进行边缘检测；用椭圆目标定位方法找到检测结果中每个细胞核的中心位置；对于得到的每个细胞核，以中心点作为种子点，进行区域生长，用一个矩形框返回细胞核轮廓的大致位置；用水域生长（watershed）方法在该矩形框内进行图像分割。,免疫细胞图像自动分割的过程示意图a)一幅免疫细胞图像b)边缘检测的结果c)目标定位并与b)叠加的结果d)计算目标中心点e)计算目标所在矩形f)在矩形框内分割图像,a)b)c),d)e)f),9.2.1生物医学图像的处理,a)原图b)边缘检测的结果,椭圆目标的位置检测过程示意图,c)从边缘点沿梯度方向做扇形,d)累加器累加的结果e)对d取阈值并与b叠加f)计算中心点,9.2.1生物医学图像的处理,9.2.2高分辨率遥感图像道路提取,1.用灰度标准均方差检测直线,=,映射均方差特征到参数空间的示意图,9.2.2高分辨率遥感图像道路提取,2.梯度矢量均值约束的线目标检测,=,梯度矢量均值映射到参数空间的示意图,9.2.2高分辨率遥感图像道路提取,2.梯度矢量均值约束的线目标检测,=,9.2.3DSP组成的目标检测与识别系统,1DSP实现目标检测识别的基本框图,2图像算法的处理流程,图像处理流程,9.2.3DSP组成的目标检测与识别系统,3算法中的关键技术,1）空域高通滤波将小目标进行增强，提高它的信噪比。,2）自适应门限分割技术。3）图像特征匹配，通过多帧检测，识别出真正的目标。,9.2.3DSP组成的目标检测与识别系统,9.2.3DSP组成的目标检测与识别系统,a)原目标图像b）预处理增强后图像c）检测出的目标目标自动检测识别示意图,9.2.4立体视觉系统,1）视觉导航,我国月球车在沙漠训练b)美国“好奇号”火星探测器月球车和火星探测器示意图,9.2.4立体视觉系统,1）视觉导航,“好奇号”拍摄的首张火星表面图,9.2.4立体视觉系统,1）视觉导航,道路检测处理流程,9.2.4立体视觉系统,1）视觉导航,路面像素分类结果,9.2.4立体视觉系统,1）视觉导航,左图像b)右图像c)计算视差立体匹配算法,2）利用立体视觉原理进行地图绘制,地图绘制算法流程,9.2.4立体视觉系统,轮廓匹配结果,9.2.4立体视觉系统,边缘精细匹配结果,9.2.4立体视觉系统,带纹理的重建三维建筑图像,9.2.4立体视觉系统,结合GIS系统的三维建筑重建图像,9.2.4立体视觉系统,9.2.5影视制作领域的增强现实技术,增强现实（AugmentedReality，简称AR）技术，也称为混合现实技术，融合了图像处理、计算机视觉和计算机图形技术等诸多前沿技术，能够将真实场景、角色动作与通过计算机建模制作的虚拟场景相结合，在同一空间里通过叠加虚实图像，更丰富、更形象的呈现画面效果。,9.2.5影视制作领域的增强现实技术,3D立体电影成为电影行业的热点，电影中角色身处风暴、坍塌的楼房之中的效果的完美呈现，则可以看作是增强现实技术的一种应用，在影视制作领域的应用称之为特效合成技术,影视制作及特效合成系统基础框架,9.2.5影视制作领域的增强现实技术,系统各个部分的功能介绍如下：色键抠像系统：用于去除背景，获得角色表演部分的影像；摄像机跟踪系统：这是决定前后景影像融合效果的关键部分，对真实摄像机参数的精确跟踪，决定了虚实场景几何透视关系的一致性；影视制作、特效合成系统：在获得前后景影像之后，如何使虚实场景影像有效地融合而不留下合成的迹象是非常关键的，这部分工作由影视合成系统完成。,9.2.5影视制作领域的增强现实技术,处理步骤：真人角色表演在摄影棚中拍摄完成，背景一般设为蓝色或绿色，即我们常说的蓝箱或绿箱；通过色键抠像技术实现角色和背景的分离，得到角色前景影像；通过计算机制作虚拟场景，虚拟场景的制作包括建模、渲染，纹理映射等，图9-28所示为一个简单的场景制作实例；虚拟场景和角色表演的有效融合，必须依赖于真实场景拍摄时摄像机参数的精确获取，再通过在虚拟的三维场景中不断调整虚拟摄像机参数，达到虚实影像时间和角度同步的效果；将同步的虚实影像进行帧处理，即融合和渲染，最终获得融合后的影像。,9.2.5影视制