數(shù)字圖像處理實驗四(新2015)

1、數(shù)字圖像處理實驗數(shù)字圖像處理實驗北京交通大學課題一：課題一：編織布的瑕疵檢測編織布的瑕疵檢測 編織袋生產線在編織過程中經常出現(xiàn)瑕疵，編織袋生產線在編織過程中經常出現(xiàn)瑕疵，在瑕疵大到一定程度時會嚴重影響產品質量。在瑕疵大到一定程度時會嚴重影響產品質量。早期用人工目測的方法來檢測瑕疵，并且通早期用人工目測的方法來檢測瑕疵，并且通過人工方法剪掉有瑕疵的部位。過人工方法剪掉有瑕疵的部位。 這樣必然導致效率低下，同時工人的勞動強度這樣必然導致效率低下，同時工人的勞動強度也很大。公司聽說北京交大的同學有辦法通過也很大。公司聽說北京交大的同學有辦法通過圖像處理的方法，自動檢測瑕疵，同時利用檢圖像處理的方法，

2、自動檢測瑕疵，同時利用檢測的結果去控制自動裁剪設備，準確、自動地測的結果去控制自動裁剪設備，準確、自動地裁剪掉有瑕疵的部位。于是，公司委托北京交裁剪掉有瑕疵的部位。于是，公司委托北京交大的同學協(xié)助解決該問題。大的同學協(xié)助解決該問題。 同學們立即成立了研發(fā)小組，針對瑕疵圖像的樣本，同學們立即成立了研發(fā)小組，針對瑕疵圖像的樣本，根據(jù)所學的圖像處理的知識，設法解決這一生產的根據(jù)所學的圖像處理的知識，設法解決這一生產的問題。問題。 各戶需求如下：各戶需求如下： 1）在獲取的圖像中，全面檢測編織布中的瑕疵，）在獲取的圖像中，全面檢測編織布中的瑕疵，其中盡量減少漏警率和虛警率；其中盡量減少漏警率和虛警率；

3、 2）盡量提高檢測速度，因為它是影響效率的重要）盡量提高檢測速度，因為它是影響效率的重要因素。因素。3）如果時間來得及，希望能靈活設定瑕疵大小的判）如果時間來得及，希望能靈活設定瑕疵大小的判斷功能，當瑕疵小于一定尺寸時，也做二等品銷售，斷功能，當瑕疵小于一定尺寸時，也做二等品銷售，以減少公司的損失。以減少公司的損失。要求：要求： 1）用）用VC6.0實現(xiàn)該處理，因為大家比較熟悉該語言，實現(xiàn)該處理，因為大家比較熟悉該語言，并且實現(xiàn)速度快；并且實現(xiàn)速度快； 2）按規(guī)范完成該任務，要有一個完整的系統(tǒng)，有）按規(guī)范完成該任務，要有一個完整的系統(tǒng)，有交互界面，可靈活設定參數(shù)，自動報告缺陷的具體交互界面，可

4、靈活設定參數(shù)，自動報告缺陷的具體尺寸大小，并有聲音提醒功能。尺寸大小，并有聲音提醒功能。缺陷圖例：缺陷圖例：課題二：焊縫缺陷檢測課題二：焊縫缺陷檢測 一家生產天然氣儲存罐的廠家為保證罐體焊接質量，一家生產天然氣儲存罐的廠家為保證罐體焊接質量，確保天然氣儲藏時的絕對安全，最近引進了一套確保天然氣儲藏時的絕對安全，最近引進了一套X光檢測儀，它的基本原理是通過光檢測儀，它的基本原理是通過X光照射焊接部分，光照射焊接部分，生成圖像，然后工人觀察生成圖像，然后工人觀察X光圖像來判斷焊縫的缺光圖像來判斷焊縫的缺陷。陷。 但是，由于但是，由于X光成像不夠清晰，對新工人需要經過光成像不夠清晰，對新工人需要經過

5、培訓和長時間的經驗積累，方能勝任該項工作。而培訓和長時間的經驗積累，方能勝任該項工作。而且，人工判斷十分吃力，勞動強度很大。因此，聘且，人工判斷十分吃力，勞動強度很大。因此，聘請該方面的工人很困難。另外，由于種種原因，成請該方面的工人很困難。另外，由于種種原因，成熟的工人經常被效益更好的公司挖走，使公司的管熟的工人經常被效益更好的公司挖走，使公司的管理者甚為頭疼。理者甚為頭疼。 最近他聽說，利用圖像處理的方法有望徹底解決該最近他聽說，利用圖像處理的方法有望徹底解決該問題。如果研制一套自動識別系統(tǒng)，不僅能大大提問題。如果研制一套自動識別系統(tǒng)，不僅能大大提高檢測的準確率，降低工人的勞動強度，而且還

6、可高檢測的準確率，降低工人的勞動強度，而且還可為公司節(jié)省大量的開支。他聽說北京交大的同學有為公司節(jié)省大量的開支。他聽說北京交大的同學有非常好的圖像處理方面的基礎，而且最近正在為學非常好的圖像處理方面的基礎，而且最近正在為學科競賽選題。于是，他聯(lián)系了相關指導老師和同學，科競賽選題。于是，他聯(lián)系了相關指導老師和同學， 同學們認為該問題是一個很好的理論聯(lián)系實際的好同學們認為該問題是一個很好的理論聯(lián)系實際的好課題，既可以鍛煉自己的動手能力，又可以解決生課題，既可以鍛煉自己的動手能力，又可以解決生產中的實際問題。于是，同學們承接了該研發(fā)任務。產中的實際問題。于是，同學們承接了該研發(fā)任務。 1）擬定解決方

7、案；）擬定解決方案； 2）提煉關鍵技術；）提煉關鍵技術； 3）規(guī)劃實驗方法；）規(guī)劃實驗方法； 4）編程實驗。）編程實驗。要求：要求： 1）用）用VC6.0實現(xiàn)該處理，因為大家比較熟悉該語言，實現(xiàn)該處理，因為大家比較熟悉該語言，并且實現(xiàn)速度快；并且實現(xiàn)速度快； 2）按規(guī)范完成該任務，要有一個完整的系統(tǒng)，有）按規(guī)范完成該任務，要有一個完整的系統(tǒng)，有交互界面，可靈活設定參數(shù)，自動報告缺陷的具體交互界面，可靈活設定參數(shù)，自動報告缺陷的具體尺寸大小，并有聲音提醒功能。尺寸大小，并有聲音提醒功能。缺陷圖例：缺陷圖例：課題三：安全檢測的實例課題三：安全檢測的實例 我國高速列車近年來發(fā)展迅速，動車組和高速列車

8、我國高速列車近年來發(fā)展迅速，動車組和高速列車的運行速度已達到的運行速度已達到160/小時和小時和380/小時，快速運行小時，快速運行的列車的制動系統(tǒng)要求極高，且磨損嚴重，由于高的列車的制動系統(tǒng)要求極高，且磨損嚴重，由于高低溫等各種因素，低溫等各種因素， 使得剎車盤會產生細小的裂紋，隨著列車運行里程使得剎車盤會產生細小的裂紋，隨著列車運行里程的增加裂紋會逐漸擴大和增多，這隨時影響著行車的增加裂紋會逐漸擴大和增多，這隨時影響著行車安全。目前一般的檢測完全靠列檢的工人或技術人安全。目前一般的檢測完全靠列檢的工人或技術人員用目測的方法檢測，由于人為的經驗及技術熟練員用目測的方法檢測，由于人為的經驗及技

9、術熟練程度所限，很難獲得準確的檢測結果，程度所限，很難獲得準確的檢測結果， 而且費時費力，致使勞動強度大，隱患多。自動檢而且費時費力，致使勞動強度大，隱患多。自動檢測是解決該問題的關鍵。鐵道部把該項任務交給北測是解決該問題的關鍵。鐵道部把該項任務交給北京交通大學，爭取研制一套自動檢測剎車盤裂紋的京交通大學，爭取研制一套自動檢測剎車盤裂紋的設備，它可快速取得剎車盤的圖像，同時檢測出裂設備，它可快速取得剎車盤的圖像，同時檢測出裂紋的總數(shù)及最長的裂紋。紋的總數(shù)及最長的裂紋。 研究組知道學圖像處理的同學們已修完研究組知道學圖像處理的同學們已修完“數(shù)字圖像數(shù)字圖像處理處理”的課程，而且，有相當一部分同學

10、學得很好，的課程，而且，有相當一部分同學學得很好，就邀請它們參加課題研究工作。同學們的任務是提就邀請它們參加課題研究工作。同學們的任務是提出檢測裂紋的具體算法，給出裂紋的長度和數(shù)量，出檢測裂紋的具體算法，給出裂紋的長度和數(shù)量，生成一個報表。生成一個報表。 系統(tǒng)包括：檢測系統(tǒng)界面，界面要求能夠顯示原始系統(tǒng)包括：檢測系統(tǒng)界面，界面要求能夠顯示原始圖像、處理的中間結果，裂紋數(shù)量顯示、裂紋最長圖像、處理的中間結果，裂紋數(shù)量顯示、裂紋最長長度、最小裂紋的閾值等內容，要求界面友好、清長度、最小裂紋的閾值等內容，要求界面友好、清晰，處理速度快，整個系統(tǒng)用晰，處理速度快，整個系統(tǒng)用VC6.0實現(xiàn)，界面文實現(xiàn)，

11、界面文字顯示中文。字顯示中文。 剎車盤圖像如下圖所示：剎車盤圖像如下圖所示：要求：要求： 1）用）用VC6.0實現(xiàn)該處理，因為大家比較熟悉該語言，實現(xiàn)該處理，因為大家比較熟悉該語言，并且實現(xiàn)速度快；并且實現(xiàn)速度快； 2）按規(guī)范完成該任務，要有一個完整的系統(tǒng)，有）按規(guī)范完成該任務，要有一個完整的系統(tǒng)，有交互界面，可靈活設定參數(shù)，自動報告缺陷的具體交互界面，可靈活設定參數(shù)，自動報告缺陷的具體尺寸大小。尺寸大小。課題四：圖像漸進顯示系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)課題四：圖像漸進顯示系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 一位來自一所著名的研究性醫(yī)院的放射學家最一位來自一所著名的研究性醫(yī)院的放射學家最近參加了一次醫(yī)學會議。在會上展示了一

12、種可近參加了一次醫(yī)學會議。在會上展示了一種可以通過標準電話線路傳輸以通過標準電話線路傳輸4096409640964096大小的大小的1212位數(shù)字化位數(shù)字化X X光圖像的系統(tǒng)。光圖像的系統(tǒng)。 這個系統(tǒng)將圖像以一種漸進的技術得到的一種壓縮這個系統(tǒng)將圖像以一種漸進的技術得到的一種壓縮形式的傳送圖像。這種技術可以第一次在觀察站上形式的傳送圖像。這種技術可以第一次在觀察站上重構出重構出X光的相當好的近似圖像，然后經過逐步細光的相當好的近似圖像，然后經過逐步細化得到一幅高分辨率的圖像?；玫揭环叻直媛实膱D像。 產生第一次近似圖像的數(shù)據(jù)傳輸要花產生第一次近似圖像的數(shù)據(jù)傳輸要花5 5到到6 6秒的秒的時間

13、。在接下來的一分鐘之內，每隔時間。在接下來的一分鐘之內，每隔5 5到到6 6秒（平秒（平均）會進行一次細化。重構均）會進行一次細化。重構X X光圖像的過程中，光圖像的過程中，第一次和最后一次細化分別對圖像具有最大的和第一次和最后一次細化分別對圖像具有最大的和最小的影響。最小的影響。 醫(yī)生對這套系統(tǒng)的印象很好。因為她可以使用首次醫(yī)生對這套系統(tǒng)的印象很好。因為她可以使用首次X光圖像的近似圖像開始進行診斷，而在生成了無光圖像的近似圖像開始進行診斷，而在生成了無誤差誤差X光重構圖像的時候就可以完成診斷了。在回光重構圖像的時候就可以完成診斷了。在回她的辦公室的途中，她擬訂了一份報送醫(yī)院領導的她的辦公室的

14、途中，她擬訂了一份報送醫(yī)院領導的采購意向的報告采購意向的報告 。 事情不湊巧，事情不湊巧，醫(yī)院正值預算緊張的時期，最近由于醫(yī)院正值預算緊張的時期，最近由于雇傭了一位年輕有為的生物醫(yī)學工程的畢業(yè)生而將雇傭了一位年輕有為的生物醫(yī)學工程的畢業(yè)生而將預算進行了緊縮。為了滿足放射學家的要求，院方預算進行了緊縮。為了滿足放射學家的要求，院方向年輕的工程師布置了一項任務，讓他設計一個系向年輕的工程師布置了一項任務，讓他設計一個系統(tǒng)。統(tǒng)。 （院方認為設計和建造一個相似的自用系統(tǒng)會較為（院方認為設計和建造一個相似的自用系統(tǒng)會較為便宜。醫(yī)院現(xiàn)在擁有這樣的系統(tǒng)的某些部件，但傳便宜。醫(yī)院現(xiàn)在擁有這樣的系統(tǒng)的某些部件，

15、但傳輸原始的輸原始的X X光數(shù)據(jù)的時間要花費兩分多鐘。）院方光數(shù)據(jù)的時間要花費兩分多鐘。）院方要求工程師在下午的工作人員會議上拿出一個初始要求工程師在下午的工作人員會議上拿出一個初始框圖。框圖。 由于時間緊且手頭只有一本最近在學校時得到的數(shù)由于時間緊且手頭只有一本最近在學校時得到的數(shù)字圖像處理學的教材（當然需要這本書），工程師字圖像處理學的教材（當然需要這本書），工程師能夠在概念上設計一個系統(tǒng)以滿足傳輸和相關的壓能夠在概念上設計一個系統(tǒng)以滿足傳輸和相關的壓縮的要求。構造這個系統(tǒng)的概念框圖，詳細說明你縮的要求。構造這個系統(tǒng)的概念框圖，詳細說明你將采用的壓縮技術。并用將采用的壓縮技術。并用C語言實

16、現(xiàn)這樣的功能。語言實現(xiàn)這樣的功能?？傮w實驗要求：總體實驗要求： 1 1）成立課題研究小組，仔細閱讀課題的描述，并準）成立課題研究小組，仔細閱讀課題的描述，并準 確地提煉出課題要解決的關鍵問題，根據(jù)課題確地提煉出課題要解決的關鍵問題，根據(jù)課題 的關鍵問題；的關鍵問題； 2 2）在充分理解題意的條件下，提出幾個初步解決）在充分理解題意的條件下，提出幾個初步解決 方案，最后經充分協(xié)商形成一個統(tǒng)一方案；方案，最后經充分協(xié)商形成一個統(tǒng)一方案；3 3）這是一個項目，推出項目經理，副經理，負責總）這是一個項目，推出項目經理，副經理，負責總體設計和組員分工，定出時間表，定期檢查進度，體設計和組員分工，定出時間

17、表，定期檢查進度，每個人都要為方案實施各自拿出自己的實施方案，每個人都要為方案實施各自拿出自己的實施方案，技術路線，并定期向項目經理匯報；技術路線，并定期向項目經理匯報； 4 4）按工程要求，要有技術文檔，技術方案說明等）按工程要求，要有技術文檔，技術方案說明等文件，同時，要有實驗記錄；文件，同時，要有實驗記錄； 5 5）實現(xiàn)一個完整的系統(tǒng)，展示自己的成果。）實現(xiàn)一個完整的系統(tǒng)，展示自己的成果。 6 6）完成任務后，做出）完成任務后，做出PPTPPT，推舉一個代表介紹您的，推舉一個代表介紹您的 解決方案，并集體回答同學們的質疑。解決方案，并集體回答同學們的質疑。7 7）每組不但要完成自己的任務，還要研究一下其他）每組不但要完成自己的任務，還要研究一下其他組的研究項目內容，并設計組的研究項目內容，并設計2 23 3個問題，以便在介個問題，以便在介紹研究結果時，提出問題，最后老師將根據(jù)每組的紹研究結果時，提出問題，最后老師將根據(jù)每組的實驗結果和答辯效果給出分數(shù)，對提出有深度的問實驗結果和答辯效果給出分數(shù)，對提出有深度的問題的小組將得到加分，提不出問題的，將被減分，題的小組將得到加分，提不出問題的，將被減分，對方也將根據(jù)回答的水平得到相應的分數(shù)，回答不對方也