数字图像处理课程设计报告--工件尺寸的图像测量.doc

数字图像处理
课程设计报告
课设题目:
工件尺寸的图像测量
学院:
信息与电气工程学院
专业:
电子与信息工程
班级:

姓名:

学号:

指导教师:

哈尔滨工业大学(威海)




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目录
目录 I
一. 课程设计任务 1
设计目的 1
设计要求 1
二. 课程设计原理及设计方案 2
设计原理的选择 2
设计方案 4
设计流程图 5
三. 课程设计的步骤和结果 6
图像文件管理 6
图像预处理 9
尺寸与距离测量 16
四. 课程设计总结 21
五. 设计体会 22
六. 参考文献 23
课程设计任务
设计目的
数字图像处理,就是用数字计算机及其他有关数字技术,对图像进行处理,以达到预期的目的。随着计算机的发展,图像处理技术在许多领域得到了广泛应用,数字图像处理已成为电子信息、通信、计算机、自动化、信号处理等专业的重要课程。
数字图像处理课程设计是在学习完数字图像处理的相关理论后,进行的综合性训练课程,其目的是:
使学生进一步巩固数字图像处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法;
增强学生应用Matlab编写数字图像处理的应用程序及分析、解决实际问题的能力;
尝试所学的内容解决实际工程问题,培养学生的工程实践能力。
设计要求
在加工制造领域,需要对很多零部件尺寸进行测量,以验证零件是否符合加工要求。一般这种测量可以通过千分尺或游标卡尺完成。但对于很多易碎或易变形的零件,类似的测量几乎难以完成。在这种场合,一般要求采用非接触测量方法,图像测量就是其中的方法之一。试设计一应用软件,能够对标准形状的零件进行图像测量。
要求完成功能:
1、能够读取和存储图像,对图像进行去噪和对比度增强;
2、能够根据控制点对图像失真进行几何校正;
3、根据控制点对图像进行定标,建立像素与实际尺寸之间的对应关系;
4、对于非标准零件,利用人工鼠标操作,测量任意指定点间的距离;
5、对圆形标准零件进行自动尺寸测量(提高部分);
6、设计软件界面。
课程设计原理及设计方案
设计原理的选择

由于图像中不可避免地存在噪声,故在图像预处理过程中需要对噪声进行滤除。一些常见的噪声有椒盐噪声、脉冲噪声、高斯噪声等。椒盐噪声是含随机出现的黑白亮度值,脉冲噪声是只含有随机的白强度值(正脉冲噪声)和黑强度值。与强两者不同,高斯噪声是含有亮度服从高斯或正态分布的噪声。图像的平滑处理在空间域和频域采取不同的方法,空间域滤波是在图像空间借助模版进行邻域操作,一般分为线性和非线性两类。
线性平滑滤波器对去除高斯噪声有很好的效果,大多数情况下对其他来性的噪声也有很好的效果。最简单的线性滤波是均值滤波,即对局部进行均值计算,每一像素点的灰度值用其邻域内的各点灰度值的均值来置换。但是邻域N的大小控制着滤波程度,大尺度滤波器会加大滤波程度,作为消除大噪声的代价,大尺度滤波器会导致细节的损失和计算量的增加,使得图像的尖锐部分变模糊。
中值滤波法是一种较好的非线性滤波方法,它将每一象素点的灰度值设置为该点某邻域窗口内的所有象素点灰度值的中值,在去除图像脉冲噪声、椒盐噪声的同时,又能保留图像的边缘细节,有效地保持图像轮廓的清晰。
设G(x,y)表示原始图像在(x,y)处的灰度值,选用N*N的正方形窗口(N一般取3或5),F(x,y)表示滤波后的图像在(x,y)处的灰度值,Med{}表示对窗口求中值,则中值滤波的输出可表达为:

数字图像几何变形是指图像上的像元在图像坐标系的坐标与其在实际元件等参考坐标系之间的坐标不一致,从而导致图像行列式不均匀、像元大小和位置与实际对应不准确、形状不规则等。图像的总体几何变形是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲及其其他变形的综合作用结果。对于图像的几何校正有直接和间接两种方法,其关键环节在于:一是像素坐标变换;而是像素亮度值冲采样。
在对工件进行图像采集时,主要涉及到的几何变形是投影畸变,形象的说获得的图像就像是影子近大远小,因此只要在采集图像时设置四个控制点,根据我们已知控制点的标准图像和获得的畸变的控制点图像建立传输函数,利用传输函数对元件的畸变图像反变换获得理想的元件图像。

元件尺寸的图像测量,是建立在实际尺寸与像素关系已知的基础上的,通过检测元件的像素个数,以及像素与实际尺寸的对应关系(图像分辨率)求得元件的实际尺寸。
对于扫描仪等设备获取的图像,因为其设备为固定高度且步进电机匀速扫描采集信息,则可以获取元件图像的