摘 要：文章以處理圖像的技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)圖像測(cè)量技術(shù)的新應(yīng)用進(jìn)行深入的分析，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：圖像測(cè)量；圖像處理位移；變形測(cè)量有限元分析

引言

近年來，圖像測(cè)量成為測(cè)量領(lǐng)域新興的性能較高的測(cè)量技術(shù)，主要應(yīng)用在圖像匹配、機(jī)器視覺、模式識(shí)別和圖像的檢測(cè)中。將光學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、幾何測(cè)量和信號(hào)與信息處理技術(shù)許多現(xiàn)代技術(shù)集合在一起，根據(jù)圖像處理技術(shù)，組成綜合性的測(cè)量系統(tǒng)。把測(cè)量對(duì)象當(dāng)成信息和檢測(cè)的中間介質(zhì)，并對(duì)其圖像進(jìn)行精確的測(cè)量，這個(gè)過程稱之為圖像的測(cè)量。其在進(jìn)行定位和識(shí)別上非常有效。

1 國內(nèi)外圖像測(cè)量的研究情況

隨著國內(nèi)外計(jì)算機(jī)行業(yè)的迅猛發(fā)展，精密光機(jī)電以及圖像處理技術(shù)等高科技技術(shù)也發(fā)展起來了。這些高科技技術(shù)被應(yīng)用于精密測(cè)量學(xué)中，形成的學(xué)科為圖像測(cè)量技術(shù)。這個(gè)技術(shù)是傳遞和檢測(cè)信息的手段，就是被測(cè)對(duì)象的圖像，在圖像中尋找有用信號(hào)來獲取待測(cè)數(shù)據(jù)。

該技術(shù)發(fā)展很快，在國內(nèi)外均已應(yīng)用廣泛，例如航空遙感測(cè)量、幾何量的尺寸測(cè)量、醫(yī)學(xué)圖像觀測(cè)輔助診斷、復(fù)雜精密零件的外觀檢測(cè)和尺寸測(cè)量以及光波形成的衍射圖等很多方面。圖像測(cè)量技術(shù)日益崛起，不但因?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)的完美應(yīng)用和數(shù)字圖像處理技術(shù)的不斷完善，而且還得益于應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大。進(jìn)一步刺激著這一技術(shù)領(lǐng)域成長為價(jià)格低微處理器支持的并行的處理技術(shù)；應(yīng)用于低成本、大容量儲(chǔ)存陣列的新儲(chǔ)存技術(shù)；應(yīng)用于圖像數(shù)字化的低成本的圖像卡和高分辨率、低成本的彩色顯示系統(tǒng)等等。

2 圖像測(cè)量系統(tǒng)的組成

被測(cè)試的目標(biāo)影像信息是通過圖像傳感器來記錄的，這一技術(shù)包括了采樣過程，使用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行數(shù)字處理，使最終得到的數(shù)據(jù)符合計(jì)算機(jī)視覺檢驗(yàn)的機(jī)理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人類對(duì)計(jì)算機(jī)視覺研究的規(guī)劃和目的。測(cè)量視覺傳感器的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)是利用圖像傳感器進(jìn)行圖像的表面采集工作，利用采集卡收集圖像發(fā)出的發(fā)出的視頻信號(hào)并且把視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)利用接口電路傳入計(jì)算機(jī)，完成圖像處理并且算出計(jì)算結(jié)果。將最終的數(shù)據(jù)顯示在計(jì)算機(jī)的屏幕上。通常，傳統(tǒng)的視覺系統(tǒng)主要是關(guān)于圖像處理以及采集，I/O和通信部分及傳入傳出和執(zhí)行的機(jī)構(gòu)等。其中采集圖像的原理和目的是將已經(jīng)測(cè)量好的可視化圖像轉(zhuǎn)化為可視的數(shù)據(jù)，即計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)突出強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)確度和速度，所以采集圖像應(yīng)該準(zhǔn)確、按時(shí)地提供清晰的圖像。

3 圖像處理

數(shù)字圖像處理的目的是提高圖像的質(zhì)量，利用大規(guī)模的成型數(shù)字計(jì)算機(jī)，對(duì)轉(zhuǎn)化來的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理，以滿足人們的感官要求，得到的圖像更加清晰準(zhǔn)確。20世紀(jì)60年代開始，計(jì)算機(jī)行業(yè)就猛然崛起，被應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中，同時(shí)圖像處理技術(shù)也跟著迅速發(fā)展起來。但是現(xiàn)在的問題是雖然圖像處理技術(shù)發(fā)展很快，但是運(yùn)算處理的速度還不是很快，相比光學(xué)法，該技術(shù)是按照順序進(jìn)行處理的，因此速度不如光學(xué)方法的快。圖像處理技術(shù)將來會(huì)以嶄新的方式出現(xiàn)，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展。

3.1 構(gòu)成圖像數(shù)字化系統(tǒng)

圖2所示的就是一個(gè)基本的圖像數(shù)字化設(shè)備系統(tǒng)的構(gòu)成元素。其中每一個(gè)模塊都劃分成特定的部分，分別是通信、采集、處理和分析、顯示、存儲(chǔ)。通訊可采用綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)（ISDN）、普通的電話網(wǎng)（（PSTN）和計(jì)算機(jī)的局域網(wǎng)（（LAN）等。采集可選用配備視象管的視頻攝像機(jī)和掃描儀、電荷式耦合器件（CCD）照相機(jī)等。圖像分析和處理主要涉及到的就是運(yùn)算，采用的工具主要是計(jì)算機(jī)，當(dāng)有特殊需要時(shí)還必須借助專門的硬件設(shè)備。圖像的顯示可選用電視顯示器（TV）。隨機(jī)讀取各種打印機(jī)和陰極射線管（CRT）等。圖像可以存儲(chǔ)在硬盤，U盤或者磁帶中。

3.2 采樣

采樣就是將圖像在空間上離散化。用空間上的灰度值來代表圖像，把這些個(gè)點(diǎn)稱為采樣點(diǎn)。因?yàn)閳D像所表示的是二維分布的信息，因此在進(jìn)行采樣操作時(shí)，需要先將二維信息轉(zhuǎn)化為一維信息，之后對(duì)一維信息進(jìn)行采樣。具體做法如下所示，首先沿著垂直的方向，按照一定的空隙，從上向下以水平的角度來對(duì)圖像進(jìn)行直線掃描，分出各水平線上灰度值一樣的一維掃描。然后對(duì)一維掃描線信號(hào)按一定間隙進(jìn)行采樣，就可以得到離散信號(hào)。

采集運(yùn)動(dòng)的圖像，需要在時(shí)間軸上進(jìn)行操作，再順著垂直的方向進(jìn)行采樣，最終順著水平方向采樣。對(duì)一幅圖像進(jìn)行采樣，如果橫向（即每行）像素是M個(gè)，縱向（即每列）像素是N個(gè)，那么圖像大小為M×N個(gè)像素。

3.3 圖像的預(yù)處理

當(dāng)計(jì)算機(jī)接收到圖像的時(shí)候，因?yàn)檩斎朕D(zhuǎn)換器件的差別和旁邊環(huán)境的影響等，就會(huì)失真和發(fā)出各種各樣的噪聲在圖像上。只有把噪聲消除，校正失真，把圖像轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)形狀，才能夠平穩(wěn)地進(jìn)行特征提取等的處理。這部分工作被稱之為圖像的預(yù)處理過程，圖像的預(yù)處理技術(shù)主要包括圖像大小的正規(guī)化，圖像位置的標(biāo)準(zhǔn)化。比如，圖像色度要保障灰度平衡。計(jì)算灰度平衡的方法是圖像的點(diǎn)運(yùn)算。圖像的復(fù)原是對(duì)圖像失真的校正，將模糊不清的部分刪掉，使得到的圖像恢復(fù)原來的面貌。圖像的幾何校正是根據(jù)具體的要求將圖像放大或縮小，旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)移等。圖像的增強(qiáng)效果是運(yùn)用技術(shù)使圖像變成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的清晰的圖像。圖像增強(qiáng)技術(shù)是一類基本的圖像處理方法，其目的是運(yùn)用技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行加工，以便得到的圖像視覺效果更加“有用”更“好”。所謂“好”與“有用”的意義也不一樣，而且所采用的實(shí)際的增強(qiáng)技術(shù)手段也大不一樣。從根本上來講，人就是評(píng)價(jià)圖像好與壞的評(píng)價(jià)者，因此不存在圖像增強(qiáng)的通用標(biāo)準(zhǔn)。

具體的說就是將圖像增強(qiáng)，其目的是將圖像中有興趣的特征有選擇地突出，使不需要的特征衰減，卻不考慮圖像降質(zhì)的原因，因此修改后的圖像不需要去與原圖像相似。比如消除各種噪聲，強(qiáng)調(diào)目標(biāo)物的輪廓，將黑白圖像轉(zhuǎn)換為偽彩色的圖像等。

3.4 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的處理

數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)是一個(gè)利用模式識(shí)別和圖像處理領(lǐng)域的新手段，提取和度量圖像中的對(duì)應(yīng)形狀應(yīng)用具有一定形狀的結(jié)構(gòu)元素來使對(duì)圖像識(shí)別和分析的目的達(dá)到就是數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的基本思想。集合論是用來表示二值形態(tài)學(xué)的名稱，運(yùn)用集合論可以有效的用統(tǒng)一的方法解決圖像處理中遇到的問題和困難，使結(jié)構(gòu)單元可以隨意組合或者分解，發(fā)揮到數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)上面的運(yùn)算當(dāng)中。這樣應(yīng)用形態(tài)學(xué)來轉(zhuǎn)化問題，就達(dá)到了對(duì)圖像處理分析的目的。從這點(diǎn)看，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)占一些明顯地優(yōu)勢(shì)在對(duì)比其它頻域或空域分析方法和圖像處理上面。

4 結(jié)束語

文章對(duì)圖像測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了簡單的介紹，并分析其原理及使用的方法。對(duì)圖像測(cè)量技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用進(jìn)行了分析探討，以便于測(cè)量技術(shù)在今后應(yīng)用的范圍更加廣泛、便捷及精準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

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