数字图像处理技术基础知识

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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面粉麸星和白度图像检测的硬件设计及实现

图3-3万能数字摄像系统

3.1.1 SV-300的用途

SV1300 彩色数字摄像系统是该系列摄像机采用帧曝光CCD作为传感器，并具有高品质彩色。图像质量高，颜色还原性好。以IEEE 1394 作为输出，信号稳定，CPU 资源占用少。无论是静态采集还是动态采集，均可以得到无变形的高质图像.可广泛的应用于计算机图像采集、人像及人体生物特征采集、模式识别、工业检测、医学显微图像以及交通管理和机器视觉等领域。该产品提供SDK 和Demo 程序源码，可以很灵活的进行二次开发。

3.1.2 SV-300的特点 SV-300具有以下特点：

1、数字面阵CCD逐行扫描,分辨率可以达到1280×1024；最大分辨率时帧率：7.5帧/s；

2、IEEE 1394a接口标准镜头接口（CS及C口）；软件控制图像窗口无级缩放； 3、彩色：8bit Bayer格式数据输出；色彩还原好；外触发：边缘曝光，电平曝光；

4、获得的图像稳定，所有摄像机均经过长时间测试； 正常供电12V; 软件调整增益、对比度；

5、可控电子快门，全局曝光，无需附加机械快门；

6、编程环境：彩色：Win2000/XP；黑白：Win2000/XP，LINUX； 7、开发包：VC SDK、DirectX、 Twain接口。 3.1.3 SV-300的技术参数

图像传感器 像素尺寸 帧率 分辨率 信噪比 1/2”彩色CCD数字面阵传感器 4.65μm 7.5fps@1280×1024 1280x1024 >46dB 曝光方式 灵敏度 同步方式 数据长度 数据位数 帧曝光 1.2V@550nm/lux/S 外触发和内部自动 4.5米 8位输出 - 12 -