圖像測(cè)量第一章概論課件

汪增福圖像測(cè)量技術(shù)第一章概論第一章概論測(cè)量的定義和分類圖像的定義和分類圖像測(cè)量的定義和分類圖像測(cè)量的主要內(nèi)容圖像測(cè)量系統(tǒng)的基本構(gòu)成圖像測(cè)量和相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域圖像測(cè)量的應(yīng)用領(lǐng)域測(cè)量的定義和分類

完成測(cè)量的方法：借助于使用某種測(cè)量工具。例如，像用來計(jì)量體積的量器、用來測(cè)量時(shí)間的時(shí)鐘、用來測(cè)量溫度的溫度計(jì)、用來測(cè)量距離的測(cè)距儀、用來測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)速度的速度計(jì)以及用來探路的棍棒等。根據(jù)以往的視覺經(jīng)驗(yàn)或是其它的感覺經(jīng)驗(yàn)。測(cè)量的定義和分類

被測(cè)量的種類：物理量面部表情言語(yǔ)聲調(diào)表情身段姿態(tài)表情物體的長(zhǎng)度事象所經(jīng)歷的時(shí)間物體的空間位置物體的運(yùn)動(dòng)速度物體表面的溫度分布非物理量測(cè)量的定義和分類

測(cè)量的定義所謂測(cè)量是指通過一定的技術(shù)手段確定被測(cè)對(duì)象的空間、時(shí)間、溫度、速度、功能、心理素質(zhì)和情緒等有關(guān)參數(shù)或者特性的過程。測(cè)量的定義和分類

（1）按測(cè)量過程中是否與被測(cè)對(duì)象相接觸可以將測(cè)量分為接觸式和非接觸式兩大類。用接觸式測(cè)量法測(cè)量東西的長(zhǎng)度用非接觸式測(cè)量法測(cè)量來球的方向和速度測(cè)量的分類測(cè)量的定義和分類

測(cè)量的分類非接觸式測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)：通過非接觸式測(cè)量，我們可以方便地完成接觸式測(cè)量方法不能勝任的許多任務(wù)。用紅外測(cè)距原理測(cè)量照相機(jī)到被攝對(duì)象的大致距離以實(shí)現(xiàn)照相機(jī)的實(shí)時(shí)自動(dòng)變焦功能。根據(jù)雷達(dá)測(cè)距原理檢測(cè)遠(yuǎn)在數(shù)百公里之外的飛機(jī)、艦船等動(dòng)目標(biāo)以達(dá)到對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視之目的。測(cè)量的定義和分類

（2）按所用方法測(cè)量被測(cè)量的能力可以將測(cè)量分為點(diǎn)式和分布式兩大類。測(cè)量的分類用點(diǎn)式測(cè)量法測(cè)量火焰的溫度用分布式測(cè)量法測(cè)量火焰的溫度分布測(cè)量的定義和分類

（3）按所用測(cè)量方法是否主動(dòng)投射能量或是使用某種輔助工具可以將測(cè)量分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩大類。測(cè)量的分類音源分布的被動(dòng)測(cè)量用雷達(dá)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式測(cè)量測(cè)量的定義和分類

測(cè)量的分類主、被動(dòng)式兩種測(cè)量方法各有特點(diǎn)：被動(dòng)式測(cè)量依據(jù)一定的幾何和物理定律，對(duì)直接來自被測(cè)對(duì)象的、不受觀測(cè)者控制的某種可用信息進(jìn)行處理以獲得被測(cè)對(duì)象有關(guān)參量的數(shù)值。而主動(dòng)式測(cè)量除了被動(dòng)式測(cè)量的有關(guān)特征之外，通過投射能量或是使用某種輔助工具等手段主動(dòng)地對(duì)被測(cè)對(duì)象施加影響以求獲得更好的測(cè)量效果。測(cè)量的定義和分類

測(cè)量的分類被動(dòng)式測(cè)量不需要向被測(cè)對(duì)象投射能量。因此，其隱蔽性好、適應(yīng)能力強(qiáng)，不受被測(cè)對(duì)象特性的影響，能工作于各種實(shí)際的環(huán)境。但是，和主動(dòng)式測(cè)量相比，其穩(wěn)定性及測(cè)量精度一般較差，計(jì)算代價(jià)也較高。主動(dòng)式測(cè)量利用向被測(cè)對(duì)象投射能量等方式來完成所要求的測(cè)量任務(wù)。一般而言，其穩(wěn)定性好、可靠性及測(cè)量精度高，計(jì)算代價(jià)相對(duì)也低。但是，由于要向被測(cè)對(duì)象投射包括可見光在內(nèi)的電磁波和超聲波等形式的能量，其隱蔽性差，而且易受被測(cè)對(duì)象反射特性的影響。圖像的定義和分類

圖像的定義：所謂圖像是指用各種可能的觀測(cè)系統(tǒng)以各種可能的方式和手段對(duì)外部世界進(jìn)行觀測(cè)所獲得的關(guān)于被測(cè)對(duì)象的一種初始的描述和真實(shí)的記錄。在數(shù)學(xué)上，一幅圖像可以用一個(gè)定義在二維空間XY上的實(shí)函數(shù)f(x,y)來表示。所述的二維空間XY被稱作圖像平面，圖像平面上的點(diǎn)(x,y)被稱作像點(diǎn)，而定義在二維空間XY上的實(shí)函數(shù)f(x,y)則被稱作圖像函數(shù)。圖像函數(shù)在各像點(diǎn)處的取值反映了被測(cè)對(duì)象在三維空間中相應(yīng)點(diǎn)處的某種特性。圖像的定義和分類

例如，對(duì)于一幅單色圖片而言，圖像函數(shù)在各像點(diǎn)處的取值表示被測(cè)對(duì)象在相應(yīng)空間點(diǎn)處的灰度：

這里，代表實(shí)際成像系統(tǒng)中的像場(chǎng)，為視覺系統(tǒng)的相對(duì)視敏函數(shù)，即視覺系統(tǒng)的光譜響應(yīng)。),,(lyxCò￥=0)(),,(),(llldVyxCyxf)(lV圖像的定義和分類

有時(shí)候需要用多個(gè)圖像函數(shù)來表示一幅圖像。例如，彩色圖像和多光譜圖像就屬于這種情況。對(duì)于這樣的圖像我們用下述圖像函數(shù)向量來表示：

上面所涉及到的圖像函數(shù)是在空間和取值上連續(xù)的圖像函數(shù)。相應(yīng)的圖像稱之為模擬圖像。在實(shí)際應(yīng)用中，為了能用數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)輸入圖像進(jìn)行處理，一般需要對(duì)輸入模擬圖像在空間和取值上進(jìn)行相應(yīng)的離散化處理。為了有別于模擬圖像，我們把經(jīng)離散化處理后所得到的圖像稱之為數(shù)字圖像。

f(,)[(,),(,),...(,)]xyfxyfxyfxynT=12圖像的定義和分類

紅外圖像Ｘ射線圖像超聲圖像可見光圖像圖像連續(xù)圖像離散圖像圖片、圖形、繪畫、文字等可以根據(jù)圖像的種類、形式以及產(chǎn)生方法的差異等因素對(duì)圖像進(jìn)行分類。圖像測(cè)量的定義和分類

圖像測(cè)量的定義：所謂圖像測(cè)量是指以圖像輸入及其圖像處理為手段以確定被測(cè)對(duì)象的空間、時(shí)間、溫度、速度、功能、心理素質(zhì)和情緒等有關(guān)參數(shù)或者特性的過程。圖像測(cè)量的定義和分類

按照上面對(duì)測(cè)量的分類，圖像測(cè)量顯然應(yīng)屬于分布式測(cè)量的范疇。而且，在大多數(shù)情況下圖像測(cè)量的過程中不存在與被測(cè)對(duì)象進(jìn)行接觸的問題，因此，圖像測(cè)量又可以歸屬于非接觸式測(cè)量的范疇。圖像測(cè)量所具有的上述特點(diǎn)使得圖像測(cè)量具有許多明顯的優(yōu)點(diǎn)。例如，由于不需要重復(fù)多次地進(jìn)行測(cè)量即可方便地得到被測(cè)量的空間分布，因此，測(cè)量效率高；同時(shí)由于在測(cè)量過程中不需要和被測(cè)對(duì)象進(jìn)行接觸，因此，具有較大的使用靈活性等等。因此，它在廣泛的領(lǐng)域內(nèi)獲得了很好的應(yīng)用。圖像測(cè)量的主要內(nèi)容

概論（2學(xué)時(shí)）圖像和圖像模型（8學(xué)時(shí)）圖像測(cè)量系統(tǒng)（5學(xué)時(shí)）圖像預(yù)處理技術(shù)（15學(xué)時(shí)）三維測(cè)量的原理和手法（15學(xué)時(shí)）基于二值圖像的測(cè)量手法（2學(xué)時(shí)）基于灰度圖像的測(cè)量手法（3學(xué)時(shí)）基于彩色圖像的測(cè)量手法（2學(xué)時(shí)）基于距離圖像的測(cè)量手法（3學(xué)時(shí)）三維形狀建模和物體識(shí)別（2學(xué)時(shí)）圖像測(cè)量在相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用（3學(xué)時(shí)）圖像測(cè)量系統(tǒng)的基本構(gòu)成

照明圖像采集圖像處理結(jié)果輸出輸入?yún)?shù)控制圖像存儲(chǔ)圖像表示焦距，光圈，放大率，姿態(tài)等A/D變換強(qiáng)度,構(gòu)造等圖像處理照明控制圖像測(cè)量和相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域圖像測(cè)量是指從輸入圖像中檢測(cè)出被測(cè)對(duì)象并確定出它的有關(guān)參數(shù)或者特性的過程。輸出可以是以圖像形式表示的測(cè)量結(jié)果（比如，表示被測(cè)對(duì)象空間位置分布的距離圖像。但不是簡(jiǎn)單的圖像變換），也可以是關(guān)于被測(cè)對(duì)象的個(gè)數(shù)、面積、形狀等參數(shù)或特性的數(shù)值描述。

圖像傳感器被測(cè)對(duì)象輸入圖像圖像測(cè)量測(cè)量結(jié)果預(yù)處理圖像圖像變換圖像測(cè)量和相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域以圖像為處理對(duì)象的模式識(shí)別的任務(wù)是從輸入圖像中抽取出感興趣的物體，并根據(jù)該物體的諸如尺寸、面積、形狀等圖像特征以及關(guān)于這些特征間的結(jié)構(gòu)信息對(duì)其進(jìn)行分類或給出關(guān)于該物體的描述。圖像變換被測(cè)對(duì)象輸入圖像預(yù)處理圖像模式表達(dá)被測(cè)對(duì)象的分類或描述圖像測(cè)量模式識(shí)別樣本模式特征抽取預(yù)處理圖像圖像傳感器圖像測(cè)量和相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域計(jì)算機(jī)視覺的目的是讓計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠具有人類視覺的某些機(jī)能。即像人類一樣能夠從觀測(cè)到的圖像信息理解外部的三維世界。因此，計(jì)算機(jī)視覺也被稱作圖像理解。從廣義的意義上說，圖像理解包括了文字識(shí)別等在內(nèi)的二維圖像識(shí)別的內(nèi)容。但是，它更側(cè)重于包括三維信息在內(nèi)的物體的不變特征的提取，并由此出發(fā)根據(jù)知識(shí)來達(dá)到理解外部的三維世界之目的。被測(cè)對(duì)象輸入圖像預(yù)處理圖像特征抽取被測(cè)對(duì)象的描述圖像測(cè)量圖像理解知識(shí)庫(kù)圖像傳感器圖像變換圖像測(cè)量和相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域計(jì)算機(jī)圖形學(xué)：涉及用計(jì)算機(jī)根據(jù)由概念或數(shù)學(xué)描述所表示的物體模型，生成并顯示物體圖像的過程。其側(cè)重點(diǎn)在于根據(jù)給定的物體描述模型、光照條件以及想象中的攝像機(jī)的成像幾何，生成特定情況下的逼真的或虛擬的圖像。圖像測(cè)量和相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域圖像測(cè)量計(jì)算機(jī)技術(shù)傳感器技術(shù)圖像處理計(jì)算機(jī)視覺模式識(shí)別計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖像測(cè)量的應(yīng)用領(lǐng)域交通管制三維信息獲取產(chǎn)品外觀檢查工業(yè)自動(dòng)化圖像識(shí)別與制導(dǎo)宇宙探測(cè)機(jī)器人感知農(nóng)業(yè)自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)物體檢測(cè)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)圖像測(cè)量的應(yīng)用領(lǐng)域圖像識(shí)別與制導(dǎo)圖像測(cè)量的應(yīng)用