机器视觉测量技术-合肥工业大学.doc

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1、第一章绪论1.1概述人类在征服自然、改造自然和推动社会进步的过程中，面临着自身能力、能量的局限性，因而发明和创造了许多机器来辅助或代替人类完成任务。智能机器或智能机器人是这种机器最理想的模式。智能机器能模拟人类的功能、能感知外部世界，有效解决问题。人类感知外部世界：视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉眼耳鼻舌身所以对于智能机器，赋予人类视觉功能极其重要。机器视觉：用计算机来模拟生物（外显或宏观）视觉功能的科学和技术。机器视觉目标：用图像创建或恢复现实世界模型，然后认知现实世界。1.2机器视觉的研究内容1输入设备成像设备：摄像机、红

2、外线、激光、超声波、X射线、CCD、数字扫描仪、超声成像、CT等数字化设备2低层视觉（预处理）：对输入的原始图像进行处理（滤波、增强、边缘检测），提取角点、边缘、线条色彩等特征。3中层视觉：恢复场景的深度、表面法线，通过立体视觉、运动估计、明暗特征、纹理分析。系统标定4高层视觉：在以物体为中心的坐标系中，恢复物体的完整三维图，识别三维物体，并确定物体的位置和方向。5体系结构：根据系统模型（非具体的事例）来研究系统的结构。（某时期的建筑风格—据此风格设计的具体建筑）1.3机器视觉的应用工业检测—文件处理，毫微米技术—多媒体数

3、据库。许多人类视觉无法感知的场合，精确定量感知，危险场景，不可见物感知等机器视觉更显其优越十足。1零件识别与定位生产线机器人足球赛2产品检验外形、表面、装配位置、超声探测内部裂纹和气孔3移动机器人双目识别恢复场景。无人驾驶汽车4遥感图像分析航空摄影、气象卫星、资源卫星航空摄影：利用普通摄影机航拍。制图、制导用气象卫星：红外成像、气象云图海洋资源：合成孔径雷达，获取海辰形象。找矿农作物调查，自然灾害测报，生态环境检测。5医学图像分析X射线、CT（ComputerTomography）、核磁共振MRI（magneticreso

4、nanceimaging），超声成像。作用：(1)图像增强、标记、染色距离X力量速度（有效作用力）(2)专家系统，自动研制6安全鉴别、监视跟踪车辆识别、车牌号识别人脸、眼底、指纹、表情7其他体育运动分析：游泳制衣（人体扫描）影视制作1.4人类视觉简介1人眼所能看到的光谱范围，只是电磁波辐射范围的很小的一部分，为380nm－780nm，可见光谱红外780紫蓝青绿黄橙红380紫外2人眼的构造角膜占表面的1/6具有屈光作用晶状体、玻璃体等都有屈光作用视网膜：杆状细胞（暗）玻璃体晶状体(调焦)视网膜虹膜瞳孔锥状细胞（明）3视觉信息

5、处理（1）亮度(2)形状（3）运动（4）颜色（5）深度感（6）通道（7）并行人眼对运动物体特别敏感锥状细胞有三种，分别对430、540、570，敏感，构成了三基色原理的基础。深度感因视差而产生视觉过程：A1C2B2A2CBA光刺激视网膜接收光路光路视网膜接收视觉通道大脑皮层处理1存储参考图像2信息处理3特征提取4决策5描述响应（1）视觉的时间特性视觉在时间上有累积效应对一般的物体进行观察时，接收光的总能量E与物体可见面积、表面宽度L和时间距（观察时间长度）T成正比。另外：人对光的感觉有潜伏期，多次闪光会导致闪烁的知觉。降龙

6、十八章（2）视觉的空间特性小而弱的光点单独呈现时可能看不见，但当多个连在一起作为一个大的光点时同时呈现时便能看见了。视觉度表示人所能看到景物细节的准确性。认知解像觉察定位觉察：检测在视野中的某个给定物体是否存在定位：对两物体相对位置精确辨别的能力解像：对一视觉形状各组成部分之间距离的辨别能力认知：综合的能力和方法，包括明度识别，一定的解像力和定位能力。（3）形状知觉：轮廓、图形、背景轮廓：轮廓把物体与视野中的其它部分区分开来，轮廓不等于形状。轮廓只是边界，是局部概念，而形状则是全体概念。主观轮廓：主观轮廓产生的必要条件是有

7、些不完整的因素出现将它完整起来就有一种把它变成简单和稳定正规图案的倾向。（4）视觉的相对性视觉感知的结果不仅仅取决于刺激本身，还与经验对比有关系。（早晨、中午的太阳哪个更近）前景与背景：前景：视觉关心的主体。背景则是与前景相关联的其它刺激视觉知觉的对比：（1）前景和背景可相互置换（2）前景受背景的影响（5）视觉的选择性听而不闻视而不见。依赖先验知识而取向。（6）视觉的整体性对部分感知之和而产生的一种整体知觉经验（7）视觉的恒常性亮度恒常性：黑布、白布各自一半在阳光下，一半在阴影中，我们仍然能够判定它为黑布白布。大小恒常性：

8、物体在视网膜上的象随距离而变化，但我们的感觉则并不是大小的变化而是距离的变化。（感觉到远方的牛仍然比近处的狗大）形状恒常性：直线投影为一点，通过经验加以矫正颜色恒常性：在相当宽的光明变化条件中，能够感受到颜色的恒常。（8）视觉的组织性相似性接近性三列点列四行点列按列按行封闭性封闭轮廓更容易够成图形。连续