机器视觉技术与应用-课件全套 何文辉 第1-10章 绪论、数字图像采集与保存-深度学习技术与应用

机器视觉技术与应用德创，让机器视觉更简单CHAPTER章01绪论03020405数字图像采集与保存数字图像处理与应用机器视觉识别应用机器视觉检测应用08机器视觉二次开发应用10093D视觉技术与应用深度学习技术与应用0607机器视觉测量应用机器视觉引导应用CHAPTER章Section节1.1机器视觉技术概论1.2机器视觉系统构成1.3机器视觉软件1.4机器视觉技术应用1、机器视觉的概念一、机器视觉技术概述机器视觉是指通过计算机及相关技术实现对图像和视频等多媒体信息的处理、分析和理解。简单来说，机器视觉就是用机器代替人眼，进行各项测量、判断和识别等工作。机器视觉经历了几十年的发展，如今已成为人工智能领域的重要组成部分,在众多领域都具有广泛的应用前景，如自动驾驶、医疗影像诊断、工业检测、安防监控等。在工业领域，机器视觉作为人工智能的重要分支，是实现工业自动化和智能化的关键核心技术，也是我国实施智能制造战略的重要支撑，是实现中国式现代化的高质量发展的重要基石。机器视觉以视觉器件、可配置视觉系统和智能视觉装备等形态服务各产业，已经被广泛应用于消费电子、印刷包装、新能源、汽车制造等行业。1、机器视觉的概念一、机器视觉技术概述机器视觉机器视觉是指通过计算机及相关技术实现对图像和视频等多媒体信息的处理、分析和理解。简单来说，机器视觉就是用机器代替人眼，进行各项测量、判断和识别等工作。机器视觉经历了几十年的发展，如今已成为人工智能领域的重要组成部分,在众多领域都具有广泛的应用前景，如自动驾驶、医疗影像诊断、工业检测、安防监控等。工业视觉在工业领域，机器视觉作为人工智能的重要分支，是实现工业自动化和智能化的关键核心技术，也是我国实施智能制造战略的重要支撑，是实现中国式现代化的高质量发展的重要基石。机器视觉以视觉器件、可配置视觉系统和智能视觉装备等形态服务各产业，已经被广泛应用于消费电子、印刷包装、新能源、汽车制造等行业。2、机器视觉发展历程一、机器视觉技术概述2、机器视觉发展历程一、机器视觉技术概述中国市场已成为全球机器视觉市场规模增长最快的市场之一。根据中国机器视觉产业联盟2022年度企业调查统计：中国机器视觉行业的销售额从2020年的184.6亿元增长至2022年的310.0亿元。预计2023年至2025年将以每年超过21%的复合增长率增长，至2025年销售额达560.1亿元。1、图像采集单元一个典型的机器视觉系统通常包括以下几个部分：图像采集单元、图像处理单元、通讯单元以及视觉系统控制单元。图像采集单元负责从现实环境中获取图像或视频信号，一般由工业相机、镜头、光源和图像采集卡构成。图像采集的过程可简单描述为：在光源提供照明的条件下，工业相机拍摄目标物体，与视觉系统控制器通过图像采集卡相互链接，图像采集卡接收工业相机的模拟信号或数字信号，并将信号转换为适用于计算机处理的信息。二、机器视觉系统构成2、通讯单元二、机器视觉系统构成机器视觉系统中的通讯单元是指：通过多种通讯接口，将视觉系统控制器与PLC（可编程控制器，工业现场常用“大脑”）、相机、镜头、显示器等进行连接，如图所示，以便于进行数据传输。通讯方式包括：网口、串口、USB3.0、工业以太网等。3、图像处理单元和视觉系统控制单元图像处理通常在计算机/工控机上完成，视觉软件对图像的各种信息进行提取，通过视觉算法进行运算处理，从中提取出目标对象的相关特征，达到对目标对象的测量、识别和判定。视觉系统控制单元根据图像处理单元的判别结果，控制现场设备，实现对目标对象进行相应的控制操作，如：引导机械手的动作、扬声器报警、指示灯亮起等。二、机器视觉系统构成1、常用视觉软件三、机器视觉软件VsionProHalconOpenCVNIDCCKVisionPlusOpenCV是一个开源计算机视觉库

可以用于图像处理、视频处理、目标检测、人脸识别等多种计算机视觉相关任务

底层采用C++编写，也提供了Python、Java、Matlab、.NET等多种语言的接口，方便开发者进行快速开发和原型搭建2、Opencv三、机器视觉软件

HALCON是德国MVTec公司开发的一套完善的标准的机器视觉算法包

具有卓越的图像处理和分析功能，应用广泛的机器视觉集成开发环境

HALCON支持Windows，Linux和MacOSX操作环境，扩大了软件的应用范围3、HALCON三、机器视觉软件VisionPro是美国公司康耐视的一款视觉处理软件，它主要用于设置和部署视觉应用。可实现几何对象定位和检测、识别、测量和对准，以及针对半导体和电子产品应用的专用功能可与广泛的.NET类库和用户控件完全集成4、VisionPro三、机器视觉软件V+平台软件专注于机器视觉的应用，集成了采集通讯、视觉算法、数据分析、行业模块、人机交互以及二次开发等视觉项目常用功能和模块V+平台软件是一款集开发、调试和运行于一体的可视化的机器视觉解决方案集成开发环境，无代码编程5、DCCKVisionPlus平台软件三、机器视觉软件易用化图形化开发，无需代码能力，流程简单易于上手，可视化界面易于调试，SI可自主开发平台化兼容多种硬件和通讯协议，集成应用算法模块，提供丰富的行业专用模块，项目模板便捷分享，支持用户二次开发及软件嵌套标准化满足工厂标准化需求，框架模型统一，编程风格统一，界面设计统一，后期批量复制更快速，维护更简单智能化算法参数智能推荐，历史数据分析与数据挖掘，智能报表显示，提示设备改善建议，进一步降低人员要求5、DCCKVisionPlus平台软件三、机器视觉软件引导识别检测测量在程序设计层面全方位的提供拖拽、连接、界面参数设置等可视化手段无需编程即可构建一个完整的视觉应用程序，具有简单、快速、灵活、所见即所得的特点在工业领域的四大类应用（即引导、检测、测量和识别）中应用广泛5、DCCKVisionPlus平台软件三、机器视觉软件1、工业领域四、机器视觉技术应用机器视觉在工业领域，以视觉器件、视觉软件系统和智能视觉装备等形态服务各产业，已经被广泛应用于消费电子、印刷包装、新能源、汽车制造等众多行业，几乎涵盖智能制造的各个领域。按应用类型可分为识别、检测、测量、引导四大类典型应用。2、工业领域-识别四、机器视觉技术应用在智能制造中，机器视觉读码和识别字符是一种利用图像处理和模式识别技术实现自动识别和解码信息的技术，常常需要机器视觉识别系统实时监控生产过程中的各个环节，及时发现异常情况并采取相应措施，确保生产过程的稳定运行。机器视觉识别系统还可以自动收集和分析生产过程中的数据，为企业提供有价值的信息支持，常见的识别类型应用案例如图所示。识别产品表面条码识别产品表面字符3、工业领域-检测四、机器视觉技术应用线序颜色检测卡扣到位检测机器视觉常用于遍布整个工业生产环节的四类应用中，外观和瑕疵检测应用最为广泛，这些应用帮助企业提高生产效率和自动化程度，摒弃了传统的人工视觉检查产品质量效率低、精度低的特点。部分实际工业生产中的检测案例，如图所示。4、工业领域-测量四、机器视觉技术应用密封圈尺寸测量卡扣到位检测机器视觉常用于四类应用之一的测量，其主要包含：三维视觉测量技术、光学影像测量技术、激光扫描测量技术。与传统的测量方法相比，机器视觉测量具有的优势为：高精度、高速度、非接触式等，提高了生产效率和生产自动化程度，降低人工成本；保障了产品质量，提高产品精度和稳定性；促进了新型工业化的发展，推动经济高质量发展。部分实际工业生产中的测量案例，如图所示。5、工业领域-引导四、机器视觉技术应用视觉界面现场实拍引导定位是一种结合了机器视觉和机器人技术的自动化方法。机器人或机械手，是自动执行工作的机械装置，它可以接受人类指挥，运行预先编译的程序，以提高生产效率、减少人力投入。和人力操作相比，机械手还可以适应多种复杂恶劣的工作环境，提高了安全性、精度和可靠性，方便进行大量的数据分析和优化。机器视觉引导，就是将相机作为机械手的“眼睛”，对产品不确定的位置进行拍照识别，将正确的坐标信息发送给机械手，引导其正确抓取、放置工件或按其规定路线进行工作。实际工业生产中的引导案例，常见的有引导屏幕进行贴合，现场实拍和视觉界面如图所示。5、其他领域四、机器视觉技术应用机器视觉在除工业领域外的医疗影像、智能交通、农业、科学研究、国防领域等应用也非常广泛。智能交通可以帮助医生更准确地诊断疾病，例如通过分析X光片和CT扫描图像来检测肿瘤医疗影像可以用于自动车牌识别、违法停车检测、行人检测、交通流量分析、行车违章识别等方面农业可以帮助农民更好地管理农作物，例如通过分析土壤质量和作物生长情况来确定最佳的灌溉和施肥方案科学研究可以用于天文学、生物学等领域，例如通过分析天文图像来研究宇宙中的星系和行星国防可以用于军事侦察和监视，例如通过分析卫星图像来监测敌方行动THANKS机器视觉技术应用德创，让机器视觉更简单CHAPTER章02数字图像采集与保存03010405绪论数字图像处理与应用机器视觉识别应用机器视觉检测应用Section节2.1图像采集环境2.2机器视觉软件基本应用2.3图像采集2.4图像及其属性查看2.5图像保存2.1图像采集环境TASK任务二、系统软件环境一、系统硬件环境一、系统硬件环境机器视觉创新实训套件一、系统硬件环境（1） 整个设备机构设计严谨，安装紧凑，总体长宽高仅500*520*550mm（不含展开的显示器），集成化安装提升空间使用率。（2） 设备整体功能涵盖了图像采集、图像分析、运动控制，能满足视觉检测、视觉测量、视觉识别、2D视觉引导组装、3D视觉测量等实验需要。（3） 集成了机器视觉控制器、PLC、触摸屏等多个工业组件，包含伺服和步进电机构成的四轴运动平台，可以实现机器视觉与PLC、运动平台等机构的联动二、系统软件环境V+平台软件二、系统软件环境易用化图形化开发，无需代码能力，流程简单易于上手，可视化界面易于调试，SI可自主开发平台化兼容多种硬件和通讯协议，集成应用算法模块，提供丰富的行业专用模块，项目模板便捷分享，支持用户二次开发及软件嵌套标准化满足工厂标准化需求，框架模型统一，编程风格统一，界面设计统一，后期批量复制更快速，维护更简单智能化算法参数智能推荐，历史数据分析与数据挖掘，智能报表显示，提示设备改善建议，进一步降低人员要求二、系统软件环境本课程内容基于V+平台软件V3.2，该版本包含V+平台软件所有的功能与模块，可为使用者提供方便、安全、高效的使用体验。VisionPro软件建议安装VisionPro8.2SR1及其以上版本2、VisionPro软件1、V+平台软件CPU和内存操作系统注：安装软件时关闭计算机中的防火墙和杀毒软件，以防止安装过程中误删除插件，导致安装不完整工业视觉软件最优系统配置为确保软件运行顺畅，建议工控机使用IntelCore6代I5及以上处理器+8G内存或同等配置建议使用Win7(X64)或者Win10(X64)版本的系统二、系统软件环境方法二：硬授权方法一：软授权V+平台软件授权在“德创视觉之家”小程序上获取V+授权文件并进行安装购买相应版本的加密狗可获取软件的永久使用方式VisionPro软件授权VisionPro软件的授权采用安装紧急许可证的方法来实现，系统上紧急许可证个数为5个，每激活一次，软件使用3天，3天后再次激活下一个许可证二、系统软件环境V+平台软件授权-软授权步骤一：描左侧“德创视觉之家”小程序码，在小程序首页上点击“获取V+授权”页面注：在首次进入“视觉之家”小程序，需要进行身份认证，一定要填写常用邮箱，以便获取V+授权二、系统软件环境V+平台软件授权-软授权步骤二：进入“V+月度授权”界面，单击【发送邮箱】注：每次获取的授权文件只有30天的期限，到期需要重新获取二、系统软件环境V+平台软件授权-软授权

步骤三：1.单击①处的授权文件，会弹出②所示“CodeMeter控制中心”2.单击【许可更新】

注：在此界面有授权文件的名称、序列号、版本信息等二、系统软件环境V+平台软件授权-软授权步骤四：进入CmFAS助手界面，单击【下一步】步骤五：勾选“创建许可请求”，单击【下一步】二、系统软件环境V+平台软件授权-软授权步骤六：在“选择文件名”的路径处默认已定位到授权文件，单击【提交】，等待几秒钟步骤七：提示“许可请求文件已被成功创建”，单击【完成】至此V+平台软件已成功激活二、系统软件环境VisionPro软件授权步骤一：单击Windows系统的“开始”→“Cognex”→CognexSoftwareLicensingCenter”，打开软件许可中心注：Windows系统的“开始”图标为【】二、系统软件环境VisionPro软件授权步骤二：单击【安装紧急许可证】单击【激活下一个紧急许可证】二、系统软件环境VisionPro软件授权步骤三：单击【确定】完成激活；至此，VisionPro软件激活完成注：首次安装该软件，系统上紧急许可证个数为5个，每激活一次，软件使用3天，3天后再次激活下一个许可证2.2、机器视觉软件基本应用TASK任务任务一、软件界面二、新建和保存视觉方案三、基本操作一、软件界面一、软件界面V+平台软件的界面包含两种模式：设计模式和运行模式运行模式

用于图像和数据结果显示并且便于进行交互控制的HMI显示界面设计模式

用于进行方案流程设计、工具配置的设计界面一、软件界面工具栏菜单栏方案图结果输出图像显示操作指南一键切换状态栏软件授权当前用户V+平台软件的设计模式界面一、软件界面设备：与外部设备连接管理的工具，包括光源、镜头、相机、3D、通信、PLC、板卡、组件等配方：是实现配方的工具，包括配方的添加与删除、修改、选择等界面：可进行方案运行界面HMI的设计菜单栏一、软件界面工具栏输入关键字，快速查找对应工具包含图像获取及相关设定工具包含触发流程的各种信号包含使用各种通讯方式交换数据的工具用于引导项目的常用工具集合用于连接器项目的常用工具集合包含程序分支、循环、流程相关的工具二、新建和保存视觉方案V+平台软件视觉方案的新建二、新建和保存视觉方案新建一个视觉方案的方法：打开V+平台软件，双击【空白】，即可完成V+平台软件视觉方案的保存二、新建和保存视觉方案视觉方案的保存有两种方法一：在“设计模式”界面，单击“菜单栏”的【保存】方法二：在“设计模式”界面，单击“菜单栏”的【菜单】→【保存】或【另存为】三、基本操作三、基本操作

V+平台软件基本操作包括：工具的添加、工具的解绑及彻底解绑、工具的启用、工具的链接及运行工具的添加单击“信号”工具，选择“内部触发”并将其以拖拽或者双击的方式添加到方案图注：任何工具的运行都需要“信号”工具提供信号源三、基本操作V+平台软件基本操作包括：工具的添加、工具的解绑及彻底解绑、工具的启用、工具的链接及运行工具的链接鼠标指针放在①处，长按鼠标左键托动至②处，即可链接“内部触发”工具与“取像”工具

注：其他工具的链接方法类似，多个工具需要链接后才可以按照链接的先后顺序执行三、基本操作V+平台软件基本操作包括：工具的添加、工具的解绑及彻底解绑、工具的启用、工具的链接及运行工具解绑1.鼠标指针放在链接线①处，右击选择“解绑”2.选择“解绑”后，“003_取像”工具和“005_ToolBlock”工具链接断开，并自动与“006_ToolBlock”工具相链接，如②处所示三、基本操作V+平台软件基本操作包括：工具的添加、工具的解绑及彻底解绑、工具的启用、工具的链接及运行工具彻底解绑1.鼠标指针放在链接线③处，右击选择“彻底解绑”2.“003_取像”工具断开与“005_ToolBlock”及后续所有工具链接三、基本操作V+平台软件基本操作包括：工具的添加、工具的解绑及彻底解绑、工具的启用、工具的链接及运行工具启用选中①处的“007_取像”工具，右击选择②处的“启用”，“007_取像”即变成③“非启用”状态注：当程序运行时，启用的工具可以正常运行，非启用的工具不执行但不影响后置工具的运行三、基本操作V+平台软件基本操作包括：工具的添加、工具的解绑及彻底解绑、工具的启用、工具的链接及运行工具运行右击工具（非“信号”类工具）选择“运行”，则单独运行该工具注：绿色“√”，表示工具正常运行三、基本操作基本操作V+平台软件基本操作包括：工具的添加、工具的解绑及彻底解绑、工具的启用、工具的链接及运行添加到方案图中的工具可以进行运行、重命名、设置添加注释：对工具编辑备注说明跳转到取像工具内部当该工具的参数设置完成后，用于手动运行该工具恢复工具为未运行状态恢复工具运行次数为0自定义工具的名字复制该工具删除该工具默认勾选，为启用状态，且工具高亮；未勾选则为非启用状态，工具变暗2.3、图像采集TASK任务任务一、图像数字化二、相机配置三、图像获取一、图像数字化一、图像数字化数字图像又称数码图像或数位图像，是二维图像用有限数值像素的表示。由数组或矩阵表示，其光照位置和强度都是离散的。图像数字化的过程即为采样和量化的过程静止图像的采样操作，将图像分别沿垂直方向和水平方向按照从上到下，从左到右的顺序分割成正方形的元素区域正方形元素的个数决定了采样后图像的质量，其取值越大，采样图像越能忠实地反映原始图像，图像的空间细节也就越清晰，但是需要的存储空间更多(a)采样前(b)采样后一、图像数字化数字图像又称数码图像或数位图像，是二维图像用有限数值像素的表示。由数组或矩阵表示，其光照位置和强度都是离散的。图像数字化的过程即为采样和量化的过程量化方法主要分为等间隔量化（均匀量化或线性量化）和非等间隔量化（非均匀量化或非线性量化）。等间隔量化将采样值的灰度取值范围等间隔分割并进行量化非等间隔量化根据灰度值分布的概率密度函数按总的量化误差最小的原则进行分割量化每一幅图像的概率密度分布函数通常是不一样的，很难找到一个通用的最佳量化方案，因此实际应用中一般采用等间隔量化(a)沿着AB线扫描(b)采样和量化效果二、相机配置二、相机配置工业相机的数据传输到PC端的方式有很多种，如GigE、USB、CameraLink等，在基础套件中采用过了GigE的传输方式二、相机配置单击Windows系统的“开始”→“Cognex”→“GigEVisionConfigurationTool”，单击即可进入设置界面注：Windows系统的“开始”图标为【】相机通讯配置过程-1二、相机配置相机通讯配置过程-2通讯时需要二者的IP地址在同一个网段，所以需要修改电脑网卡IP地址：1.选择①处的“以太网”选项2.在②处修改（1）IP地址：00（2）子网掩码：3.单击③处的【UpdateNetworkConnection】二、相机配置相机通讯配置过程-3修改相机IP地址：1.选择以太网下①处连接的相机2.在②处修改（1）IP地址：（2）子网掩码：3.单击③处的【UpdateCameraAddress】二、相机配置相机通讯配置过程-4修改巨帧数据包：1.点击左图的①处“以太网”2.在②处点击“-”，打开以太网属性配置界面二、相机配置相机通讯配置过程-5修改巨帧数据包：3.打开配置，找到巨帧数据包；4.修改巨帧数据包为9000（有些系统显示为9014或9KB）二、相机配置相机通讯配置过程-6关闭防火墙：1.点击①处“以太网”2.在②处，点击“-”进入防火墙设置界面二、相机配置相机通讯配置过程-7关闭防火墙：3.选择“启用或关闭WindowsDefender防火墙”选项二、相机配置相机通讯配置过程-8关闭防火墙：4.选择“专用网络”的关闭防火墙；5.选择“公用网络”的关闭防火墙；6.单击【确定】二、相机配置相机通讯配置过程-9安装驱动：1.点击左图的①处“以太网”2.在②处勾选“eBusUniversalProDriver”即可配置完成，点击【】刷新界面后，相机图标上的红色感叹号消失，表示此时IP地址匹配成功三、图像获取三、图像获取1、V+平台软件所支持的相机品牌相机类型支持的品牌2D相机3D相机2、2D取像相关参数设置三、图像获取3、设置自定义相机的名称相机掉线后重连时间（ms）相机序列号/IP地址相机采集图像输出的格式，常用的为Mono8（灰度）和BayerGB8（彩色）相机的曝光时间（μs）相机的信号放大倍数，直接影响图像的亮度相机采集图像之间最小间隔时间（ms）三、图像获取4、硬件触发通过外部I/O触发相机取像勾选“帧开始”，则为硬件触发此处数值指拍完几次形成图像触发信号来源的信号线选择信号线的电平模式触发收到信号延时后才执行（ms）三、图像获取5、频闪拍照取像时控制光源频闪频闪触发：勾选则为频闪拍照模式频闪输出：选择相机的输出信号端口6.图像裁剪裁剪相机获取的图像中心原点X：图像的坐标原点X坐标中心原点Y：图像的坐标原点Y坐标宽：指定图像的裁剪后的宽度高：指定图像的裁剪后的高度三、图像获取V+平台软件Cog取像工具的输出图像为ICogImage格式，主要用于康耐视等品牌2D相机。以Cog取像工具为例进行参数说明显示当前的图像内容蓝色方框表示选择显示的图像；蓝色图标表示当前运行显示的图像；黄色箭头表示即将运行显示的图像图像采集的方式，有四种类型：相机、文件夹、文件和IDB/CDB文件（特殊格式文件，可包含多张图像）。不同的图像采集方式，其对应的参数内容不相同“Cog取像”工具参数设置界面三、图像获取取像工具的图像采集的方式有：相机、文件夹、文件和IDB/CDB文件（特殊格式文件，可包含多张图像）直接加载IDB/CDB格式图像文件或点击②下拉列出“取像”工具的前置工具，选择前置工具输出的图像注：其他工具有②所示链接符号的操作类似选择图像所在的路径，具体到图像名称。每次只能加载一张图像1.IDB/CDB文件2.文件三、图像获取取像工具的图像采集的方式有：相机、文件夹、文件和IDB/CDB文件（特殊格式文件，可包含多张图像）选择图像所在的文件夹路径，具体到文件夹名称。可设置文件过滤和排序方式选择已建立通讯的相机进行图像采集3.文件夹4.相机三、图像获取图像采集过程（1）连接相机并进行成像效果调整1)新建V+项目解决方案，单击菜单栏【】→单击“2D相机”→双击“德创”→“SN”连接已配置网络IP地址的相机，此时格式设置为BayerGB8即为彩色模式2)单击【打开视频】将相机处于实时状态→边观察图像效果边调整相机“设置”参数，直到图像中样品成像清晰即可。三、图像获取图像采集过程（2）设计实时取像方案1)将“内部触发”工具和“Cog取像”工具添加到方案图并相互链接2)双击“002_Cog取像”工具→“源”选择【相机】，相机选择“德创1”→运行即可查看图像效果三、图像获取图像采集过程（3）保存并运行方案1)保存解决方案并命名为“2.3-图像采集-XXX”，其中“XXX”可用姓名或学号代替。2)单击菜单栏【运行】→选中“001_内部触发”工具并右击选择“触发”→在图像显示区可看到流程执行完所采集的图像2.4、图像及其属性查看TASK任务任务一、数字图像表示二、数字图像描述与参数测量三、图像属性查看一、数字图像表示一、数字图像表示数字图像的本质是一个关于图像明暗幅度值的矩阵（二维数组）。其常用的表示方法有函数表示法、矩阵表示法和灰度值表示法一幅图像可以被定义为一个二维函数f(x,y)，(x,y)对应的元素称为像素，也是相机能识别到的图像上的最小单元。函数表示方法用x和y两个坐标轴决定图像中每个像素的空间位置，用第三个坐标轴决定f(x,y)的值，在处理元素(x,y,z)形式表达的灰度集时，这种表示比较直观函数表示法(a)函数表示法一、数字图像表示数字图像的本质是一个关于图像明暗幅度值的矩阵（二维数组）。其常用的表示方法有函数表示法、矩阵表示法和灰度值表示法图像中从黑到白的明暗变化所对应的量化值即称为灰度值。灰度值的范围由像素深度来决定，而像素深度表示存储每个像素所用的数据位数，常用的有8bit、10bit、16bit等。为方便计算机处理和存储数字图像，一个像素的深度常采用8bit，即1个字节，其对应的灰度值范围是[0,255]，图像亮度为由黑到白

灰度值表示法(b)灰度值表示法一、数字图像表示数字图像的本质是一个关于图像明暗幅度值的矩阵（二维数组）。其常用的表示方法有函数表示法、矩阵表示法和灰度值表示法矩阵表示法主要用于计算机处理，是由数值f(x,y)组成的一个矩阵，其中x轴和y轴分别用于表示矩阵的行和列，对采样和量化操作得到的M行、N列的数字图像可用矩阵表示矩阵表示法(c)矩阵表示法一、数字图像表示图像的彩色信息需要用合适的彩色模型来表达。彩色模型是建立在彩色空间中的一种可以对彩色信息进行形象化表示的数学模型，它是人们进行图像彩色信息研究的基础虽然在不同的应用场景，人们对彩色信息的描述方法都不相同，但彩色信息都是用三个基本的特征量来描述，因此彩色模型通常使用3D模型来表示并且具有独立性的特点，即定义的三个基本的特征量不会相互影响，对其中一个量进行处理不会导致其他量发生变化。在这个模型中，每种颜色与模型空间中的点都是一一对应的彩色模型从应用角度上可分为面向硬件和面向应用两大类：1)面向硬件：RGB模型针对彩色显示器和彩色摄像机开发的模型；CMY和CMYK模型针对彩色打印开发的模型；HIS/HSL模型针对人们描述和解释颜色的方式开发的模型，工业上使用更常见。2)面向应用：HSV/HSB模型针对计算机图形应用开发，是艺术家常用的模型。一、数字图像表示图像的彩色信息需要用合适的彩色模型来表达。彩色模型是建立在彩色空间中的一种可以对彩色信息进行形象化表示的数学模型，它是人们进行图像彩色信息研究的基础对机器视觉系统而言，RGB模型是最典型、最常用的彩色模型，又叫三基色模型，如图2.35(a)所示。该模型根据笛卡尔坐标建立，其中三个坐标轴分别代表红色（R）、绿色（G）、蓝色（B），并将RGB立方体归一化，使之成为单位立方体，保证三个分量的值都在[0,1]之间RGB彩色模型在该模型中，黑色位于原点上，白色位于离原点最远的角上，灰度（RGB值相等的点）沿这两个点的连线从黑色变为白色。通过改变R、G、B三原色各自的强度比例可得到模型中对应的色光：一、数字图像表示图像的彩色信息需要用合适的彩色模型来表达。彩色模型是建立在彩色空间中的一种可以对彩色信息进行形象化表示的数学模型，它是人们进行图像彩色信息研究的基础由三原色的叠加原理（如图2.35(b)）可知，蓝色和绿色叠加产生青色，红色和蓝色叠加产生品红色，红色和绿色叠加产生黄色。青色(Cyan)、品红色(Magenta)、黄色(Yellow)称为二次色，也是颜料的三基色，简称CMY。基于这三种二次色建立的色彩模型，就称为CMY色彩模型CMY彩色模型三原色叠加CMY模型一、数字图像表示图像的彩色信息需要用合适的彩色模型来表达。彩色模型是建立在彩色空间中的一种可以对彩色信息进行形象化表示的数学模型，它是人们进行图像彩色信息研究的基础HSI模型是最常用最基本的一个模型。其中，H表示色调，是描述一种纯色的颜色属性，表示被观察者感知的主导色；S表示饱和度，是一种纯色被白光稀释的程度的测度；I对应的是亮度，是一个不可测量的主观描述，体现的是发光强度的消色概念，是描述彩色感觉的关键因素之一。HSI/HSL彩色模型(a)亮度(b)色调(c)饱和度一、数字图像表示图像的彩色信息需要用合适的彩色模型来表达。彩色模型是建立在彩色空间中的一种可以对彩色信息进行形象化表示的数学模型，它是人们进行图像彩色信息研究的基础将RGB模型中的对角线（灰度级）竖直，黑色点为下方基点，白色点在正上方顶点，则对角线变成亮度轴，如图(a)所示；在(a)基础上由亮度轴和立方体边界定义的平面段（呈三角形）内的所有点的色调相同，因为黑色和白色不改变色调，如图(b)所示；在(a)基础上将一个包含彩色点且与亮度轴垂直的平面沿着亮度轴上下移动，即可投影得出图(c)，图中原点是指彩色平面与亮度轴的交点，亮度轴上的饱和度为0，都是灰色。从彩色点到亮度轴的向量长度即为饱和度HSI/HSL彩色模型(a)亮度(b)色调(c)饱和度二、数字图像描述与参数测量二、数字图像描述与参数测量相邻像素p像素的相邻与邻域：图像描述就是对图像中目标物特征的表示，而目标物是由一些位置和灰度值具有一定关系的像素点构成。p四周相邻像素p（x,y-1）（x,y+1）（x+1,y）（x-1,y）p（x-1,y-1）（x+1,y+1）（x+1,y-1）（x-1,y+1）pp的4邻域N4(P)p的对角邻域ND(P)p的8邻域N8(P)像素点p的相邻像素的图像位置集称为p的邻域。如果一个邻域包含p，那么称该邻域为闭邻域，否则称该邻域为开邻域。N8(p)=N4(p)+ND(p)邻接性定义V是用于决定邻接的灰度值集合，它是一种相似性的度量，用于确定所需判断邻接的像素之间的相似程度。4邻接在二值图像中，如果认为只有灰度值为1的像素是邻接的，则V={1}；当然相似性的规定具有主观标准，因此也可以认为V={0,1}，此时邻接性完全由位置决定。对于灰度图像，集合V中通常包含更多的元素。01011101000011010011110004邻接010111010000110100111100001011101000010010011110008邻接m邻接（也称混合邻接）8邻接m邻接0101110100001101001111000非m邻接位置相交，但值不相交像素q在集合N4(p)中时，具有V中数值的两个像素p和q是4邻接的。像素q在集合N8(p)中时，具有V中数值的两个像素p和q是8邻接的。如果像素q在集合N4(p)中或像素q在集合ND(p)中，且集合N4(p)∩N4(q)中没有值在V中的像素

，则具有V中数值的两个像素p和q是m邻接的。二、数字图像描述与参数测量邻接性二、数字图像描述与参数测量m邻接是8邻接的改进，其目的是：消除采用8邻接时可能导致的歧义性。0000011001000010pqp与q为8邻接时ABC邻接由虚线表示p与q的邻接方式有2种：A→C、A→B→C0000011001000010pq要求p与q为m邻接时ABCB位置像素点不符合m邻接条件，则A→Cp与q的邻接方式只有：A→B→C/x连通性二、数字图像描述与参数测量为了定义像素的连通性，首先需要定义像素p到像素q的通路，这是建立在邻接的基础上。从坐标为（x0,y0）的像素p到坐标为（xn,yn）的像素q的通路（或曲线）指的是一个特定的像素序列，可用一系列像素的坐标（x0,y0）,（x1,y1）,…,（xn,yn）来表示。并且像素点（xi,yi）和（xi-1,yi-1）在满足1≤i≤n时是邻接的。在上面的定义中，n是通路的长度。若（x0,y0）=（xn,yn），则这条通路是闭合通路。0000011001000010pqABCD连通令S表示图像中像素的一个子集，若S的任何两个像素p和q之间存在一个完全由S中像素组成的通路，则称像素p和q在S中是连通的。连通分量对于S中的任何像素p，在S中连通到该像素的像素集称为连通分量。连通集如果S中仅有一个连通分量，则集合S称为连通集。两个像素的位置是否相邻；两个像素的灰度值是否满足特定的相似性准则（或者是否相等）。区域区域的定义是建立在连通集的基础上的。令R是图像中像素的一个子集，若R是一个连通集，则称R为一个区域（Region）。区域和边界二、数字图像描述与参数测量0000011001000010pqABCD111101010001111111RiRj邻接区域两个区域Ri和Rj联合形成一个连通集时，称Ri和Rj为邻接区域。谈到区域时，必须指定所用邻接的类型：4邻接或8邻接。Ri和Rj

是8邻接区域和边界二、数字图像描述与参数测量假设一幅图像含有K个不相交的区域Rk（k=1,2,...,K）,并且它们都不与边界相接。令Ru表示所有K个区域的并集，令(Ru)c表示其补集。则称Ru中所有点为图像的前景，而称(Ru)c中所有点为图像的背景。R1RkR2图像边界图像背景图像前景区域边界区域R的边界（也称边缘或轮廓，即内边界）是R中与R的补集中的像素相邻的一组像素，即图像中所有有一个或多个不在区域R中的邻接像素的像素所组成的集合。(Ru)c如果区域R是整幅图像，那么其边界（或边框）定义为图像的首行、首列和末行、末列的像素集。外边界是背景中的对应边界。区域边界000000110001100011100111000000如果在区域及其背景之间使用4连通，则红圈里的点不是1值区域边界的成员。4连通时的边界为黄色曲线。1、像素距离测度二、数字图像描述与参数测量对于像素P(xp,yp)，Q(xq,yq)，R(xr,yr)，若有函数D满足如下三个条件，则函数D被称为距离函数或距离测度。（1）非负性：D(P,Q)≧0，当且仅当P=Q时有D(P,Q)=0;（2）对称性：D(P,Q)=D(Q,P);

（3）三角不等式：D(P,Q)≦D(P,R)+D(R,Q)。不同距离定义描述的区域大小、形状不同，常见的距离测度有三种：（1）欧式距离也称欧几里得度量，是指m维空间中两点之间的真实距离，或者向量的自然长度（即该点到原点的距离）。在二维或三维空间中的欧式距离就是两点之间的实际距离。

（2）D4距离（街区距离）也称城市街区距离，指两点在南北方向的距离加上在东西方向的距离。

（3）D8距离（棋盘距离）是以两点为一条对角线的矩形的较长的那条边的长度。

2、像素间距二、数字图像描述与参数测量根据像素之间的邻接关系，像素间距离有两种情况：（1）并列方式两像素之间是以上、下、左、右四个方向并列连接。（2）倾斜方式两像素之间是以倾斜方向连接，倾斜方向有左上角、左下角、右上角、右下角四个方向。1个像素间距

间距4、周长周长是指物体（或区域）轮廓线上像素间距离之和。在进行周长测量时，需要根据像素间的连接方式，分别计算距离。•••••••••

周长3、面积面积是指物体（或区域）中包含的像素总数目。4、周长二、数字图像描述与参数测量提取物体（或区域）轮廓线，是按以下步骤对轮廓线进行追踪。（1）扫描图像，顺序调查图像上各个像素的值，寻找没有扫描标志a0的边界点。（2）如果a0周围全为黑色像素（灰度值为0），说明a0是个孤立点，停止追踪。（3）否则，按照左图的顺序寻找下一个边界点。用同样的方法，追踪一个一个的边界点。（4）到了下一个交界点a0，证明已经围绕物体一周，终止扫描。5、重心重心是求物体（或区域）中像素坐标的平均值。如某白色像素的坐标为（xi,yi），其中i=0,1,...,n-1，则重心坐标（x0,y0）为：

扫描方向寻找下一个边缘像素追踪后的边缘像素a0待处理像素三、图像属性查看三、图像属性查看在V+平台软件中可以在采集图像完成后查看图像指定位置的属性信息取像完成后，双击打开“002_Cog取像”工具，鼠标选中所采集图像的任意位置都会在图中①处显示选中点的图像像素坐标及对应的RGB值图像像素坐标及RGB值三、图像属性查看在V+平台软件中可以在采集图像完成后查看图像指定位置的属性信息打开“002_Cog取像”工具→单击【文件】→文件名取像中单击【打开】，选择本地一张灰度图像→单击【运行】运行该工具→鼠标选中图中任一点→在图中①处会显示改点的图像像素坐标和Grey值图像像素坐标及Grey值2.5、图像保存TASK任务任务一、图像文件格式二、图像保存工具三、图像保存一、图像文件格式一、图像文件格式常用的图像文件格式有BMP、JPEG、GIF和PNG等，其中，PNG是矢量图的存储格式，其余是位图的存储格式BMP格式即位图格式（Bitmap，Windows位图），是微软公司为Windows操作系统设计的标准图像文件格式，文件后缀为bmp。特点：BMP是一种与硬件设备无关的图像文件格式，采用位映射存储格式。BMP文件的图像深度可选1bit、4bit、8bit、24bit及32bitBMP文件支持RGB、索引颜色、灰度和位图色模式。BMP文件存储数据时，图像的扫描方式是按从左到右、从下到上的顺序。除了图像深度可选以外，不采用其他任何压缩，因此，BMP文件所占用的空间很大。BMP文件不被Web浏览器支持。BMP格式即位图格式（Bitmap，Windows位图），是微软公司为Windows操作系统设计的标准图像文件格式，文件后缀为bmp。主要包含BMP图像文件的大小、文件类型、图像数据偏离文件头的长度等信息。文件头主要包括信息头和颜色信息。位图信息表示图像相应的像素值。图像的像素值在文件中的存放顺序为从左到右、从下到上的顺序，即在BMP文件中首先存放的是图像的最后一行像素，最后才存储图像的第一行像素，但是对于同一行像素，则是按照先左边再右边的顺序进行存储。图像数据组成信息头

针对包含BMP图像的宽、高等尺寸信息、压缩方法，以及图像所用颜色数等信息。颜色信息包含图像所用到的颜色表，显示图像时需用到这个颜色表来生成调色板。如果图像为真彩色图像，即图像的每个像素用24bit来表示，文件中就没有这一块信息，也不需要操作调色板。一、图像文件格式常用的图像文件格式有BMP、JPEG、GIF和PNG等，其中，PNG是矢量图的存储格式，其余是位图的存储格式BMP格式即位图格式（Bitmap，Windows位图），是微软公司为Windows操作系统设计的标准图像文件格式，文件后缀为bmp。BMP文件头主要包含文件的大小、类型，以及图像数据相对文件头的偏离量等信息，一共为14Byte，其中保留了4Byte。（1）文件头偏移量/Byte内容字节数0~1声明文件类型为BMP，具体数值为字符“BM”

，对应ASCII码为0x424D（即十六进制为BM）22~5文件大小（单位：Byte），非文件实际占用空间大小46~7保留字，默认值为028~9保留字，默认值为0210~13文件头开始到图像数据之间的偏移字节量4BMP文件头定义BMP文件头文件头（14Byte）表示是BMP文件一、图像文件格式常用的图像文件格式有BMP、JPEG、GIF和PNG等，其中，PNG是矢量图的存储格式，其余是位图的存储格式BMP格式即位图格式（Bitmap，Windows位图），是微软公司为Windows操作系统设计的标准图像文件格式，文件后缀为bmp。BMP信息头包含图像的尺寸信息、图像是否压缩、图像所用的颜色数的信息（即调色板）等。偏移量/Byte内容字节数14~17信息头所占字节数，固定值40418~21图像宽度，以像素位单位422~25图像高度，以像素位单位426~27目标设备平面数，必须为1228~29描述每个像素所需位深230~33压缩类型，有三种取值：0、1、2434~37图像数据字节数438~41目标设备水平方向分辨率（像素/米）442~45目标设备垂直方向分辨率（像素/米）446~49该图像实际用到的颜色数450~53重要颜色数。若为0，则所有颜色都重要4BMP文件信息头定义BMP文件信息头信息头（40Byte）（2）位图信息——信息头（40Byte）一、图像文件格式常用的图像文件格式有BMP、JPEG、GIF和PNG等，其中，PNG是矢量图的存储格式，其余是位图的存储格式BMP格式即位图格式（Bitmap，Windows位图），是微软公司为Windows操作系统设计的标准图像文件格式，文件后缀为bmp。BMP文件格式的调色板结构定义一个颜色需要4Byte：蓝分量（B）、绿分量（G）、红分量（R）、保留值（固定为0）。BGR保留值默认编码000000001FFFFFF0020000FF00300FFFF004………………………………………………………………………………调色板结构（3）位图信息——颜色信息索引值一、图像文件格式常用的图像文件格式有BMP、JPEG、GIF和PNG等，其中，PNG是矢量图的存储格式，其余是位图的存储格式BMP格式即位图格式（Bitmap，Windows位图），是微软公司为Windows操作系统设计的标准图像文件格式，文件后缀为bmp。表示BMP图像相应的像素值，从图像左下角开始，按照从左到右、从下到上的顺序逐个记录像素颜色值。BGR保留值十进制编码二进制编码00000000000000000FFFFFF001000000010000FF0020000001000FFFF00300000011………………………………2018640025511111111图像数据记录顺序（4）图像数据描述像素颜色所需的位深若不使用调色板，直接描述像素颜色的RGB值，需要24位；若使用调色板，根据图像颜色数所需的编码位数不同来表示。调色板小结调色板对颜色的编码是隐含的，即从0开始顺序递增。调色板编码采用等长编码，编码长度取决于颜色数量。256色位图调色板颜色编码一、图像文件格式常用的图像文件格式有BMP、JPEG、GIF和PNG等，其中，PNG是矢量图的存储格式，其余是位图的存储格式JPEG格式即联合图片专家组（JointPhotographicExpertsGroup），是目前所有格式中压缩率最高的格式。目前大多数彩色和灰度图像都使用JPEG格式压缩图像，压缩比很大而且支持多种压缩级别的格式。JPEG图片以24位颜色存储单个光栅图像数据，文件后缀为jpeg、jpg。JPEG图像格式特点优点缺点①摄影作品或写实作品支持高级压缩；②利用可变的压缩比可以控制文件大；③JPEG广泛支持Internet标准。①有损耗压缩会使原始图片数据质量下降；②JPEG不适用于所含颜色很少、具有大块颜色相近的区域或亮度差异十分明显的较简单的图片；③当编辑和重新保存时，会混合原始图片数据，导致图片的质量有所下降。在网络HTML（超文本标记语言）文档中，JPEG用于显示图片和其他连续色调的图像文档。JPEG格式保留RGB图像中的所有颜色信息，通过选择性地去除冗余的图像和彩色数据来压缩文件，能够用最少的磁盘空间取得较好的图像质量。JPEG是一种有损压缩格式，能够将图像压缩在很小的存储空间，图像中重复或不重要的资料会丢失，因此容易造成图像数据的损伤。JPEG是数码相机等广泛采用的图像压缩格式。各类浏览器均支持JPEG这种图像格式。一、图像文件格式常用的图像文件格式有BMP、JPEG、GIF和PNG等，其中，PNG是矢量图的存储格式，其余是位图的存储格式GIF格式即图像交换格式（GraphicInterehangeFormat），是一种压缩格式，用来最小化文件大小和减少电子传递时间，文件后缀为gif。GIF图像格式特点优点缺点①GIF广泛支持Internet标准；②支持无损耗压缩和透明度；③动画GIF很流行，易于使用多种GIF动画程序创建。①GIF只支持256色调色板，不支持CMYK；②对于详细的图片和写实摄像图像，颜色信息会丢失。在网络HTML文档中，GIF文件格式普遍用于现实索引颜色和图像，也支持灰度模式。GIF图片以8位颜色或256色存储单个或多个光栅图像数据，支持透明度、交错和多图像图片（动画GIF）。TIFF格式即标记图像文件格式（TaglmageFileFormat），是一种灵活的图像格式，用于在应用程序之间和计算机平台之间交换文件，文件后缀为tiff、tif。TIFF格式存储信息多、图像质量高，被所有绘画、图像编辑和页面排版应用程序支持，常将TIFF格式用于印刷。几乎所有的桌面扫描仪都可以生成TIFF图像，属于一种数据不失真的压缩文件格式，支持多页面和多图层。一、图像文件格式常用的图像文件格式有BMP、JPEG、GIF和PNG等，其中，PNG是矢量图的存储格式，其余是位图的存储格式PNG格式即便携式网络图形（PortableNetworkGraphics），是一种流式网络位图文件存储格式。其目的是企图取代GIF和TIFF文件格式，同时增加一些GIF文件格式所不具备的特性，文件后缀为png。PNG图像格式特点PNG格式使用无损压缩来减少图片的大小，同时保留图片中的透明区域，所以文件也略大。PNG适用于任何类型的图片，用来存储灰度图像时，其位深可多到16位；存储彩色图像时，其位深可多到48位，并且还可存储多到16位的Alpha通道数据。序号特点说明1图像不失真PNG是目前保证最不失真的格式，它汲取了GIF和JPEG二者的优点，存贮形式丰富，兼有GIF和JPG的色彩模式。2压缩率高采用无损压缩方式来减少文件的大小，能把图像文件压缩到极限以利于网络传输，但又能保留所有与图像品质有关的信息。3显示速度快只需下载1/64的图像信息就可以显示出低分辨率的预览图像。4支持透明图像制作在制作网页图像的时，可以把图象背景设为透明，用网页本身的颜色信息来代替设为透明的色彩，这样可让图像和网页背景很和谐地融合在一起。5不支持动画应用不支持动画应用效果，如果在这方面能有所加强，就可以完全替代GIF和JPEG。一、图像文件格式常用的图像文件格式有BMP、JPEG、GIF和PNG等，其中，PNG是矢量图的存储格式，其余是位图的存储格式二、图像保存工具二、图像保存工具在保存图像时，图像名称通常需要添加时间后缀，不仅便于图像管理，还能够为后期的查找和维护工作提供更多的信息支持当前时间工具（1）避免重复命名：在时间后缀中添加毫秒数等信息，可以防止由于快速连续保存而导致的文件名相同而被覆盖的问题；（2）便于筛选：在图像文件名中加入时间戳可以方便检索指定时间段内的文件，避免因命名混乱、错误或杂乱无章造成的找不到所需文件的尴尬情况二、图像保存工具当前时间工具可以准确记录并输出图像采集的时间信息，包含了年、月、日、小时、分钟、秒钟等时间表示方法当前时间工具输出项当前时间工具在方案图中直接调用即可，属性不需要设置。当时间信息的数据格式不满足图像名称的命名规则时，可以使用格式转换工具进行格式转变。二、图像保存工具格式转换工具是一种能将数据从一种格式转换为另一种格式的工具，支持多种数据类型的转换。格式转换工具所支持的数据类型包含字符串、布尔量、双精度浮点型、16位整型、16位无符号整型、32位整型、32位无符号整型逻辑运算工具二、图像保存工具格式转换工具是一种能将数据从一种格式转换为另一种格式的工具，支持多种数据类型的转换。输入数据：需要进行格式转换的数据，支持链接其他工具的结果参数原数据格式：输入数据的格式，可下拉选择目标数据格式：格式转换后输出数据的格式，可下拉选择转换设置：目标数据格式不同，对应的内容不一样，按转换需求勾选预览：以上参数配置完成后运行该工具可在此预览转换结果格式转换工具二、图像保存工具V+平台软件中的字符串操作工具可选择拼接、分割、替换、大小写、去字符等方法拼接：按指定顺序将一个或多个字符串的值拼接为一个字符串分割：对输入字符串按指定分隔符分割，并输出指定索引对应的字符值替换：在输入的字符串中，用指定的新字符值替换原有字符值大小写：将输入字符串的字母字符值统一转换为大写或小写去字符：对输入字符串按特定规则去除空格字符二、图像保存工具V+平台软件中的字符串操作工具可选择拼接、分割、替换、大小写、去字符等方法删除：对输入字符串删减指定字符的内容截取：将输入字符串从指定位置开始截取指定长度的字符内容插入：将输入字符串从指定位置开始插入指定字符内容查找：在输入的字符串中，查找指定字符的位置索引（仅限首次或最后匹配的索引值）长度：计算输入字符串字符内容的长度二、图像保存工具字符串操作工具在使用时，可根据实际情况选择所需的方法项，其属性参数说明如下：步骤：该工具执行方法项的顺序名称：可自定义该方法的名称方法：对输入字符串进行操作的方法参数：各方法执行所需的参数，运算方法不同对应的参数不一样结果：该运算方法的结果显示①处的输出：默认添加的方法都会输出结果，单击①处可移出输出二、图像保存工具ICogImage保存图像工具可以将取像工具和工具块处理后的输出图像全部保存下来，也可以按照指定需求分类保存保存与位置（全部）图像：选择保存图像的图像源保存：“全部”为保存所有图像；“分类”为按要求分类保存位置：指定图像所存放的路径可选择已存在的文件夹或链接已设置好的路径文件名：指定图像的名称可直接输入名称或链接其他工具的输出图像类型：图像保存格式为Bmp或Jpg最大数量：图像保存的最大数量二、图像保存工具ICogImage保存图像工具可以将取像工具和工具块处理后的输出图像全部保存下来，也可以按照指定需求分类保存保存与位置（分类）数据：“分类”保存的判断依据，只能链接其他工具的输出注：根据数据判断结果，来选择是否保存以及保存位置三、图像保存三、图像保存V+平台软件中保存图像时需要避免图像名称相同导致图像被覆盖的问题，因此可以考虑使用获取图像的具体时间来命名（1）添加图像保存相关工具。在解决方案“2.3-图像采集-XXX”基础上，继续添加保存图像所需工具，即“当前时间”工具、“格式转换”工具、“字符串操作”工具及“ICogImage保存图像”工具，并依次链接已添加工具，在图中搜索框中输入工具名称可快速查找到想要的工具三、图像保存V+平台软件中保存图像时需要避免图像名称相同导致图像被覆盖的问题，因此可以考虑使用获取图像的具体时间来命名（2）配置格式转换工具属性（3）配置字符串操作工具属性三、图像保存V+平台软件中保存图像时需要避免图像名称相同导致图像被覆盖的问题，因此可以考虑使用获取图像的具体时间来命名（4）配置ICogImage保存图像工具属性（5）另存并运行解决方案THANKS“德创”微信公众号联系我刘老师，同微信）热线电话网址“视觉之家”小程序苏州市吴中区越溪街道北官渡路38号吴中科技现代产业园1幢地址edu@EMAIL机器视觉技术与应用德创，让机器视觉更简单CHAPTER章01绪论03020405数字图像采集与保存数字图像处理与应用机器视觉识别应用机器视觉检测应用Section节3.1数字图像处理3.2图像处理基础3.3图像灰度变换3.4图像滤波基础Section节3.6图像锐化3.7图像形态学操作3.8图像几何变换3.5图像平滑3.1图像处理技术TASK任务二、数字图像处理内容三、数字图像处理应用一、数字图像处理概念配置相机分为几步骤？图像文件格式分为什么种类？有哪些？课前回顾一、数字图像处理概念1、数字图像处理概念一、数字图像处理概念通过计算机进行存储和去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理计算机处理030102图像传感器等采集到的模拟信号模拟图像以像素为基本元素的数字信号数字图像2、数字图像与模拟图像的区别一、数字图像处理概念存储方式数字图像以数字方式存储，可以方便地进行复制、传输和编辑。精度数字图像可以具有更高的分辨率，呈现出更丰富的细节和色彩。灵活性数字图像处理可以对图像进行各种变换和特效处理，实现更多的创意和视觉效果。3、数字图像处理发展因素一、数字图像处理概念如软件系统、网络技术和云计算的提升。计算机的发展特别是离散数学理论的创立和完善。数学的发展如图像传感器、半导体器件、激光器等。物理化学技术的发展二、数字图像处理内容1、数字图像处理常用技术二、数字图像处理内容图像增强：有选择地突出某些感兴趣的信息，同时抑制一些不需要的信息，包含反差增强和滤波特征提取：从数字图像的区域或轮廓中提取出一个或多个特征信息，以便于后续的分类和识别。特征类型包括几何特征、形状特征、颜色特征等图像的识别分类：将数字图像的特征进行空间排列，图像经过分割和特征提取后，按照某种规则进行分类，例如按照颜色、纹理、形状等进行分类形态学处理：分为区域形态学和灰度形态学，利用一种特殊的结构元来测量或提取输入图像中相应的形状或特征，以便进一步进行图像分析和目标识别图像分割：将数字图像划分为不同的区域或者对象，提取感兴趣的物体区域，以便于进一步的图像识别、分析等处理。分割方法包括阈值分割、基于边界分割、基于区域分割等几何变换：对图像进行旋转、平移、缩放等几何变换，从而改变图像的相对位置和大小010205040603对传输至计算机的图像数据信息进行处理2、图像增强二、数字图像处理内容对比度增强色彩增强通过调整图像的对比度，使其更清晰、更易于观察。通过改变图像的色彩，使其更鲜艳、更生动。3、图像变换二、数字图像处理内容图像旋转图像缩放图像剪切原图4、图像分割二、数字图像处理内容01将图像分割成多个区域或对象的过程，以便于对各个区域或对象进行单独处理。图像分割定义02基于像素、边缘、区域等特征的图像分割技术，如阈值分割、边缘检测、区域生长等。图像分割技术03在医学影像分析、遥感图像处理、计算机视觉等领域广泛应用。应用领域5、特征提取二、数字图像处理内容01图像预处理在特征提取之前，需要对图像进行预处理，包括灰度化、噪声去除、对比度增强、几何变换等。02特征提取算法常用的特征提取算法包括SIFT、SURF、ORB等，这些算法能够从图像中提取出关键点和特征描述符。03特征匹配提取出特征后，需要将它们与数据库中的特征进行匹配，以实现图像识别、目标检测等功能。三、数字图像处理应用1、数字图像处理常用领域三、数字图像处理应用计算机科学数学物理数字图像处理是交叉学科

传统领域医学、空间应用、地理学、生物学、军事等新兴领域人脸识别、互联网、多媒体检索、虚拟现实等2、医学影像处理三、数字图像处理应用医学诊断数字图像处理技术广泛应用于医学影像分析，帮助医生更准确地诊断病情。如图所示为人体部分骨骼X射线扫描图。病理学研究通过数字图像处理技术，病理学家可以对显微镜下的细胞或组织进行深入分析，研究疾病的发生和发展机制。3、安全监控三、数字图像处理应用安全监控系统安全监控系统可以通过摄像头等设备获取现场视频图像，并通过图像增强、目标检测等技术对这些图像进行处理和分析，从而实现对现场情况的实时监测和预警。人脸识别数字图像处理技术可以用于人脸识别，通过对面部特征的提取和比对，实现身份认证和安全控制。4、工业自动化三、数字图像处理应用主要应用通过搭建稳定的视觉系统，获取生产现场的图像信息，并通过数字图像处理技术对这些图像进行处理和分析，从而实现对生产过程的监测和控制。工业自动化现场图像获取数字图像处理技术在工业自动化中的应用主要包括机器人视觉、智能制造等方面。5、航空航天技术三、数字图像处理应用航空航天技术需要对飞机、卫星等进行遥感监测，以获取有关地球表面高分辨率图像。遥感图像获取通过数字图像处理技术，对遥感图像进行预处理、分类识别、目标跟踪等处理，便于专业人员进行进一步的分析和应用。图像处理和分析6、日常生活三、数字图像处理应用视频游戏制作数码相机拍摄手机拍照3.2图像处理基础TASK任务二、图像类型变换和灰度直方图三、锂电池有无检测一、工具块工具工业视觉软件的图像采集是否已掌握？课前回顾工业视觉软件的图像采集需要注意：1.相机的架设高度及曝光、增益等参数的调整2.镜头光圈环和对焦环的合理调节3.光源架设高度和亮度的设置一、工具块工具1、工具块结构CogToolBlock将图像与分析该图像的一组视觉工具相关联，用于增加和改进应用程序的结构。ToolBlock结构ToolBlock通过以下方式增加和改进应用程序的结构：按功能组织所用的视觉工具，而只显示必要的结果终端；创建可重用组件；为视觉逻辑的复杂任务提供简化的界面。一、工具块工具1、工具块结构工具块工具界面

将图像与分析该图像的一组视觉工具相关联的工具，用于增加和改进应用程序的结构。一、工具块工具对采集到的图像进行视觉处理时，通常会选择在工具块中来完成，并需要将与图像处理相关的数据和图像传入工具块，具体操作如下：一、工具块工具2、添加工具块输入输出（1）新建解决方案双击桌面【

】图标，在弹出界面新建“空白”解决方案一、工具块工具2、添加工具块输入输出（2）保存解决方案进入设计模式界面后可点击【

】将该解决方案保存，并命名为“3.2-图像处理基础-XXX”一、工具块工具2、添加工具块输入输出（4）设置“Cog取像”工具的图像来源。源：文件夹；文件夹路径：单击【

】选择根路径下的“Images”，如图3.12所示。注：此处规定根路径为方案所在的路径，即“3.2-图像处理基础-XXX”的“Images”文件夹中存有图像素材。（3）添加“内部触发”和“Cog取像”工具，并相互链接。一、工具块工具2、添加工具块输入输出（5）添加“ToolBlock”工具打开“Cognex”工具包双击或拖出“ToolBlock”，链接至“取像”工具（6）添加Too