1、實驗指導書實驗七、數字圖像數據統構建及彩色圖像色彩模型分析一、實驗目的：1. 掌握CCD成像器件的SDK；2. 掌握相機驅動安裝及示例程序的使用；3. 掌握彩色相機白平衡及GAMMA校正功能的設置；4. 掌握提高彩色場景成像質量的方法，分析影響彩色圖像成像質量影響因素，分析上述設置對彩色圖像成像質量的影響。實驗要求：在教師指導下獨立完成實驗，并通過色彩模型計算獲得設置參數與彩色圖像色相及飽合度關系曲線，分析影響彩色場景成像質量的因素。二、實驗原理實驗系統組成圖 1、相機驅動安裝 購置CCD相機時，其攜帶的SDK軟件包中包括：相機驅動程序、各種語言的Demo(示例)程序及相機操作程序、相機操作及

2、軟件開發說明文檔三部分。相機驅動程序一般有兩種，一種是驅動安裝EXE文件(StCamSWare_x64.exe適于64位操作系統，StCamSWare_x86.exe適于32位操作系統)，另一種是只有驅動文件，沒有可執行程序(這一種可通過在系統硬件的“資源管理器”通過“更新驅動程序”的方法完成安裝)。 相機驅動安裝完成后，從計算機控制面板的系統硬件的“資源管理器”中進行查看，相機的安裝項目應處于正常狀態。 2、白平衡與GAMMA校正 “白平衡”是使用彩色相機時需設置相機采集圖像時色彩空間坐標系原點時用，也就是告訴相機“什么是白色”，相機以此為基礎，識別色彩并感光成像，采集到較為準確的彩色。 G

3、amma源于CRT（顯示器/電視機）的響應曲線，即其亮度與輸入電壓的非線性關系。在視頻系統，線性光Intensity通過Gamma校正轉換為非線性的視頻信號，通常在攝像過程內完成。一個理想的Gamma校正通過相反的非線性轉換把該轉換反轉輸出來。相機成像時，光Intensity與最終采集的圖像灰度值之間也存在非線性，這種非線性直接會影響彩色CCD采集的RGB三色的灰度值從而影響所采集色彩的亮度、色相和飽合度，從而引起色彩失真，因此采集彩色圖像需對相機進行GAMMA校正。GAMMA曲線 3、RGB模型向HIS模型轉換原理RGB與HIS之間的關系 三、實驗步驟 1、將相機的SDK軟件包拷貝到安裝相機

4、的計算機上； 2、根據計算機安裝的操作系統，確定32位或64位操作系統安裝的驅動程序； 3、將相機通過USB接口連接到計算機上，運行安裝程序(或通過更新驅動程序的方法)完成相機驅動程序。應用SDK中的圖像采集程序，完成圖像顯示與采集。 4、在相機的圖像采集軟件中，完成白平衡設置，采集圖像；改變GAMMA校正參數，采集多張圖像。 5、應用HIS模型，計算不同GAMMA校正參數下彩色圖像的色相H及飽合度S，分析白平衡設置及GAMMA校正參數對圖像色相H及飽合度S。四、實驗儀器彩色相機及要SDK（帶有白平衡及GAMMA校正設置功能），計算機一臺；帶有豐富色彩的目標物。六、思考題1、影響CCD采集圖像

5、色彩失真的因素有那些，如何在用CCD相機采集彩色圖像時，色彩失真盡可能地?。繉嶒灠?、槍械密集度檢測圖像特征提取算法設計一、實驗目的：1. 掌握基于圖像觀測的光電觀瞄系統設計的步驟與方法； 2. 初步掌握基于平面目標的圖像觀瞄系統的設計能力； 3. 掌握初步針對復雜圖像處理問題的算法設計能力； 4. 初步掌握編制基于MATLAB平臺的大型圖像處理程序的能力。實驗要求：安裝有MATLAB的計算機一臺； 要求針對工程需求，設計完成光電觀瞄系統結構及主要參數；完成檢測系統的搭建，標定方案的設計及標定數據采集與解算； 編程調試完成彈孔圖圖像的特征提取結果； 數據分析獲得密集度計算結果。二、實驗原理實驗裝

6、置組構圖 完成單攝相機系統標定，并通過采集到的靶標圖像，識別平面目標上的圖像特征，并反演解算平面觀測目標上的幾何特征。 這種測量系統在成像系統徑向畸變較少的視場范圍可近似應用攝相機的線性系統模型來描述。典型的攝像機線性系統模型之一-直接線性變換法。攝像機線性模型由式(1)表示如下: 圖1直接線性變換法共線方程示意圖 （1）其中，(,1)為三維立體靶標第個點的坐標，也就是系統標定過程中的標準量所使用的點的空間坐標；(,1)為第個點的圖像坐標；為世界坐標系向像平面坐標系線性變換矩陣的第行列元素。上式包含三個方程 （2）將式(2)中的第一式除以第三代，第二代除以第三式分別消去后，可得如下兩個關于的線

7、性方程： （3）為了減化系統參數求解難度及測量平面特征點的解算過程，選取被測平面為攝像機標定物方空間坐標系的平面。令公式(3)中得公式(4)： (4)上式中有8個參數，只需4組特征點對即可求出系統參數，因此在標定過程中至少需要4個特征點對。 當系統參數標定完后，通過圖像特征識別的方法識別出圖像中的彈孔中心特征點(,1)后，應用公式4求解彈孔中心在靶面上的坐標(,0,1)。三、實驗步驟1、根據彈孔靶標的大小，設計搭建測量系統；2、在彈孔靶標上設計標定特征點，并用成像系統采集靶標特征點圖像(注意：成像系統的視場中心(即像平面坐標原點)應對準標定靶標的中心(世界坐標系統的原點)；3、應用圖像處理技術

8、識別靶標特征點，并編程完成系統模型參數的解算；4、應用成像系統采集彈孔靶標圖像，應用圖像處理算法識別圖像中彈孔中心特征點的坐標；5、反演求解靶標中彈孔中心的坐標，計算R100及R50等數值，后對測量系統的精度進行分析。四、實驗儀器云臺及三角架，被測彈孔靶標，成像鏡頭及CCD，標定靶標及標識，安裝有MATLAB軟件的計算機等。六、思考題1、分析測量系統精度的影響因素，如何提高系統的標定精度？附錄1：直接線性變換模型參數求解程序%本程序完成對攝相機線性模型參數H矩陣的解算clearxxI=-1,1,-1,-1;標定特征點X坐標，注意對應次序yyI=1,1,-1,1; 標定特征點Y坐標，注意對應次序

9、crx1=-203,215,-197,200; 標定特征點圖像u坐標，注意對應次序cry1=214,200,-184,-182; 標定特征點圖像v坐標，注意對應次序for ii=1:4 U(ii-1)*2+1)=-crx1(ii); U(ii-1)*2+2)=-cry1(ii); endfor jj=1:4A(jj-1)*2+1,1)=xxI(jj);A(jj-1)*2+1,2)=yyI(jj);A(jj-1)*2+1,3)=1;A(jj-1)*2+1,4)=0;A(jj-1)*2+1,5)=0;A(jj-1)*2+1,6)=0;A(jj-1)*2+1,7)=-xxI(jj)*U(jj-1)*

10、2+1);A(jj-1)*2+1,8)=-yyI(jj)*U(jj-1)*2+1);A(jj-1)*2+2,1)=0;A(jj-1)*2+2,2)=0;A(jj-1)*2+2,3)=0;A(jj-1)*2+2,4)=xxI(jj);A(jj-1)*2+2,5)=yyI(jj);A(jj-1)*2+2,6)=1;A(jj-1)*2+2,7)=-xxI(jj)*U(jj-1)*2+2);A(jj-1)*2+2,8)=-yyI(jj)*U(jj-1)*2+2);end B=A'E=B*A;F=inv(E);H=F*B*U'附錄2：彈孔中心坐標反演求解程序clear;close all;H=-208.7059 %系統標定所求解的系統參數 -0.7004 -6.1920 -3.4360 -193.9263 -10.3242 -0.0050 -0.0060; ximage=-107,122,-11; %從圖像中所識別的彈孔中心特征點的u坐標yimage=63,61,-95; %從圖像中所識別的彈孔中心特征點的v坐標for ii=1:3 C1(1,1)=h1(1)-h1(7)*ximage(ii); C1(1,2)=h1(2)-h1(8)*ximage(ii); C1(2,1)=h1(4)-h1(7)*yimage(ii); C1(2,2)=h1(5)-h1(8)