铁电体电滞回线的测量
铁电材料是一类具有自发极化，而且其
自发极化矢量在外电场作用下可以翻转的
电介质材料，它具有优异的铁电、压电、介
电、热释电及电光性能，在非挥发性铁电存储器、压电驱动器、电容器、红外探测器和电光调制器等领域有重要的应用。铁电材料的主要特征是具有铁电性，即极化强度与外
电场之间具有电滞回线的关系，如图1所示。
电滞回线是铁电体的重要特征和重要判据
之一，通过电滞回线的测量可以得到自发极化强度P s 、剩余极化强度P r 、矫顽场E c 等重
要铁电参数，理解铁电畴极化翻转的动力学过程。 【实验目的】
1. 了解铁电测试仪的工作原理和使用方法。
2. 掌握电滞回线的测量及分析方法。
3. 理解铁电材料物理特性及其产生机理。
【实验仪器】
本实验采用美国Radiant Technology 公司生产的RT Premier Ⅱ型标准铁电测试仪，该仪器可以测量铁电材料的电滞回线、漏电流、疲劳、印痕、PUND (Positive Up Negative Down)等性能，而且配备了变温系统和热释电软件还可以测量热释电性能。
【实验原理】
铁电体的自发极化强度并非整个晶体为同一方向，而是包括各个不同方向的自发极化区域，其中具有相同自发极化方向的小区域叫做铁电畴。电滞回线的产生是由于铁电晶体中存在铁电畴。铁电体未加电场时，由于自发极化取向的任意性和热运动的影响，宏观上不呈现极化现象。当加上外电场大于铁电体的矫顽场时，沿电场方向的电畴由于新畴核的形成和畴壁的运动，体积迅速扩大，而逆电场方向的电畴体积则减小或消失，即逆电场方向的电畴转化为顺电场方向，因此表面电荷Q (极化强度P )和外电压V (电场强度
E )之间构成电滞回线的关系。另外由于铁电体本
身是一种电介质材料，两面涂上电极构成电容器
之后还存在着电容效应和电阻效应，因此一个铁
电试样的等效电路如图2所示。其中C F 对应于电
畴反转的等效电容，C D 对应于线性感应极化的等
效电容，R C 对应于试样的漏电流和感应极化损耗
相对应的等效电阻。如果在试样两端加上交变电图2 铁电测试等效电路图 O +E c -P r P
E
+P r -E c P S 图1 铁电体的电滞回线
压，则试样两端的电荷Q将由三部分组成：
(1) 铁电效应：铁电体(Ferroelectric)的电畴翻转过程所提供的电荷Q F，当E
(2) 电容效应：铁电体属于电介质(Dielectric)材料，上下表面涂上电极之后，相当于一电容器，在外电场作用下会发生感应极化，产生电荷Q D。感应极化所提供的电荷Q D和电压V成正比，是一条过原点的直线，如图3 (b)所示。
(3) 电阻效应：即电导(Conductive)和感应极化损耗所提供的电荷Q C，Q C 是材料中电流与时间的积分，其中电流与电压V成正比。积分得到的电荷Q C与电压V的关系为一椭圆，如图3 (c)所示。
因此试样两端的全电荷Q是由Q F、Q D、Q C三部分叠加而成的，即Q和电压V 的关系是图3 (a)、3 (b)、3 (c)三部分的叠加，所以实际测量得到电滞回线如图1所示。
由上述可见，只有电荷Q F与电压V的关系才真正反映了铁电体中的电畴翻转过程。实际测量得到的全电滞回线（图1）包含了与铁电畴极化翻转过程无关的Q D和Q C的影响。由图3可知，电容效应Q D使得Q F的饱和支、上升支和下降支发生倾斜，但是从理论上来说对于Q F和V c的数值没有影响。而电阻效应提供的电荷Q C则不同，Q C使Q F的饱和支畸变成一个环状端。对Q F和V c的数值都有影响，使测得的数值偏高，造成误差。当电容效应和电阻效应很大时，Q和V的关系将与Q F和V的关系相差很大，以致掩盖了电畴翻转过程的特征，形成一个损耗椭圆，以致一些研究者把一部分并无电畴过程的电介质也认为是铁电体。所以正确的获得电滞回线和铁电参数是准确表征铁电性能的前提。
测量电滞回线的方法很多，其中应用最广泛的是Sawyer–Tower方法，它是一种建立较早，已被大家广泛接受的非线性器件的测量方法，目前仍然是大家用来判断测试结果是否可靠的一个对比标准。图4是改进的Sawyer–Tower方法的测试原理示意图，它将待测器件与一个标准感应电容串C0联，测量待测样品上的电压降（V2-V1）。其中标准电容C0的电容量远大于试样C x，因此加到示波器x 偏向屏上的电压和加在试样C x上的电压非常接近；而加到示波管y偏向屏上的电压则与试样C x两端的电荷成正比。因此可以得到铁电样品表面电荷随电压的变化关系，分别除以电极面积和样品厚度即可得到极化强度P与电场强度E之间的关系曲线。
图3 电荷Q F、Q D、Q C与电压V的关系
本实验中的铁电性能测试采用美国Radiant Technology 公司生产的RT Premier Ⅱ型标准铁电测试仪。该仪器采用 Radiant Technologies 公司开发的虚地模式，如图5所示。待测的样品一个电极接仪器的驱动电压端(Drive)，另一个电极接仪器的数据采集端(Return)。Return 端与集成运算放大器的一个输入端相连，集成运算放大器的另一个输入端接地。集成运算放大器的特点是输入端的电流几乎为0，并且两个输入端的电位差几乎为0，因此，相当于Return 端接地，称为虚地。样品极化的改变造成电极上电荷的变化，形成电流。流过待测样品的电流不能进入集成运算放大器，而是全部流过横跨集成运算放大器输入输出两端的放大电阻。电流经过放大、积分就还原成样品表面的电荷，而单位面积上的电荷即是极化。这一虚地模式可以消除Sawyer –Tower 方法中感应电容产生的逆电压和测试电路中的寄生电容对测试信号的影响。
图5 Premier Ⅱ铁电测试仪虚地模式电路示意图
电滞回线（Hysteresis loop ）的测量
图6是测量电滞回线所用的三角波测试脉冲。第一个负脉冲为预极化脉冲，它只是将待测样品极化到负剩余极化( P r )的状态，并不记录数据。间隔1s 后，
施加一个三角波来测试记录数据，整个三角波实际是由一系列的小电压台阶构成的，每隔一定时间（Voltage step delay ），测试电压上升一定值（Voltage step size ），然后测试一次，并通过积分样品上感应的电流可以算出电极表面的电荷，除以电极面积即可得到此电压下的剩余极化强度值。
图4 Sawyer –Tower 电路 Integrator
Voltage Measurement
Return
Transimpedance
Amplilier Gain Stage Device under test
Parasitic
capacitance Drive
图6 电滞回线测试脉冲
【实验容及步骤】
主要通过操作铁电测试仪控制软件Vision，测量铁电材料的电滞回线并从回线上得出剩余极化强度P r，自发极化强度P s，以及矫顽场E c。调整测试电压强度和频率，得到不同电压强度，不同频率下的电滞回线，研究剩余极化强度P r，和矫顽场E c随电压强度和频率的变化关系。
1、启动铁电测试仪，运行铁电测试软件Vision。
2、将信号输入端（Drive）和接收端（return）通过导线连接到待测铁电材料的上下电极。
3、运行电滞回线测量程序，设定测试电压强度和频率等参数进行测试。如图7所示。
图7 电滞回线测量设置界面
4、执行程序得到电滞回线，如图8所示，可以得到该测试条件下的自发极
化强度P、剩余极化强度P r和矫顽场E c，导出数据，。
图8 电滞回线测试结果
5、分别改变测试的电场强度和频率测量一系列电滞回线。
【数据处理】
将测试数据导出为text格式文件，用Origin或其他作图软件打开，并画出电滞回线图。
测量不同条件下的剩余极化强度P r和矫顽场E c，填入下表。分别以电场强度E和电场频率f为横坐标，以P r和E c为纵坐标画图，观察P r和E c随E和f的变化规律。
表1 不同电场强度下的P r和E c值
电场强度( E )
剩余极化强度
( P r )
矫顽场强度( E c )
表2 不同电场频率下的P r和E c值
电场频率( f )
剩余极化强度
( P r )
【注意事项】
根据所测材料的不同选择不同的电压，薄膜一般比较薄（约几百nm），所需电压较低（约几十伏），一般选置低压电源（Internal Voltage Source），测量围为0-100 V。瓷一般选用经过放大器输出的外部高电压（External High Voltage ），测量围为0-9999 V。
高压测试时务必小心，用耐高压硅油掩盖待测样品，高压输出灯亮时，切勿碰触样品、探针和机箱，以免触电。高压测试时请将低压测试线从主机面板插孔拔出。测试时先从低压测起，逐步提高电压，以防样品被击穿。
【思考问题】
1．如何从电滞回线得出剩余极化强度、饱和极化强度和矫顽场的大小？
2．电滞回线的形状与哪些因数相关，如何判断其铁电性能的好坏？
3. 电滞回线的面积具有什么物理意义？
4. 如何建立铁电材料性能和应用之间的联系？
一、实验目的 采用影像测量仪验收印刷电路板。 要求： （1）学习并掌握影像测量仪的构成和工作原理； （2）通过实践，掌握影像测量仪的操作使用，包括仪器的调节、标定、瞄准、测量；（3）掌握仪器软件的使用，测量数据采集，数据处理，误差评定； （4）采用投射/反射照明测量，测量印刷电路板，要求测量BGA封装（至少测量10个焊盘）焊盘的尺寸、焊盘间距；至少测量十条引线的线宽和间距；至少测量10 个过孔的尺寸。 （5）对照设计图纸，给出合格性结论，形成测量报告。 （6）撰写实验报告，包括原理、步骤、数据与处理、结论等。 二、影像测量仪的构成和工作原理 （1）构成 影像测量仪是一种由高解析度CCD彩色镜头、连续变倍物镜、彩色显示器、视频十字线显示器、精密光栅尺、多功能数据处理器、数据测量软件与高精密工作台结构组成的高精度光学影像测量仪器。 图1总体结构
加工定制：否分辨率：0.001（mm）测量行程：250*150*200（mm） 品牌：贵阳新天型号：JVB250 放大倍率：光学0.7-4.5X 影像28-180X 操作方式：手动测量精度：(3+L/200)um 外形尺寸（长*宽*高）：1000*650*1650（mm） JVB250的规格参数： ①测量范围: X坐标: 250mm Y坐标: 150mm 调焦行程: Z坐标: 200mm ②X、Y、坐标分辨率： 0.0005mm ③仪器准确度：(3+L/200)μm 其中L为被测长度，单位mm ④CCD摄像机：1/3″彩色摄像机，象素数：795(H)×596(V) ⑤物镜放大率： 0.7 ～ 4.5×连续变倍，影像放大28～ 180倍。 ⑥与放大率对应的物镜工作距离：75mm～90mm ⑦与放大率对应的物面最大高度：150mm～130mm ⑧工作台承重：30kg ⑨金属工作台尺：450mm×300mm ⑩主机外形尺寸：580mm×750mm×660mm （2）工作原理 影像测量仪是基于机器视觉的自动边缘提取、自动理匹、自动对焦、测量合成、影像合成等人工智能技术，具有点哪走哪自动测量、CNC走位自动测量、自动学习批量测量的功能，影像地图目标指引，全视场鹰眼放大等优异的功能。同时，基于机器视觉与微米精确控制下的自动对焦过程，可以满足清晰影像下辅助测量需要，亦可加入触点测头完成坐标测量。支持空间坐标旋转的优异软件性能，可在工件随意放置或使用夹具的情况下进行批量测量与SPC结果分类。 被测工件置于工作台上，在投射或反射光照明下，工件影像被摄像头摄取并传送到计算机，此时可使用软件的影像、测量等功能，配合对工作台的坐标采集，对工件进行点、线、面全方位测量。 影像测量仪是利用表面光或轮廓光照明后，经变焦距物镜通过摄像镜头，摄取影像再通过S端子传送到电脑屏幕上，然后以十字线发生器在显示器上产生的视频十字线为基准对被测物进行瞄准测量。并通过工作台带动光学尺，在X、Y方向上移动由DC-3000多功能数据处理器进行数据处理，通过软件进行演算完成测量工作。影像测量主要是利
数字图像处理实验指导书 自动化工程学院 2014年11月试行
实验一数字图像的获取 一．实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作环境，掌握基本的程序调试方法和简单的编程； 2．学会读出MATLAB目录下图像文件并进行旋转、加亮、取反、多幅图像显示等基本操作。 二．实验内容 1.读取和显示 I=imread(‘rice.png’);%读取图像 imshow(I) ; 2.直方图 在matlab环境中，程序首先读取图像，然后调用直方图函数，设置相关参数，再输出处理后的图像。 I=imread('cameraman.tif');%读取图像 subplot(1,2,1),imshow(I) %输出图像 title('原始图像') %在原始图像中加标题 subplot(1,2,2),imhist(I) %输出原图直方图 title('原始图像直方图') %在原图直方图上加标题 3.加亮 RGB=imread(‘peppers.png’);%读取图像 RGB2=imadd(RGB,50); subplot(2,2,1);imshow(RGB); subplot(2,2,2);imshow(RGB2); 4.取反 I=imread(‘rice.png’); J=imcomplement(I); Imshow(J); 5.翻转 I = imread('cameraman.tif'); １
figure,imshow(I); theta = 30; K = imrotate(I,theta); % Try varying the angle, theta. figure, imshow(K) 6.图片大小 I=imread(‘rice.png’); [m,n]=size(I) 7.缩放 在matlab环境中，程序首先读取图像，然后调用图像缩放函数，设置相关参数，再输出处理后的图像。 I = imread('cameraman.tif'); figure,imshow(I); scale = 0.5; J = imresize(I,scale); figure,imshow(J); 8.图像二值化操作 I=imread('rice.png'); J=im2bw(I,0.4); imshow(J) 9.图像合成 (1)图像加运算 i=imread('cameraman.tif') j=imread('rice.png') k=imadd(i,j); imshow(k) 注意：两幅图像的大小和类型必须是相同的。 （2）图像减运算 i=imread('AT3_1m4_01.tif'); j=imread('AT3_1m4_02.tif'); K=imsubtract(i,j);%函数将负值截断为0，显示效果为黑，可用于探查同一场景的多幅图像的变化。 imshow(K) ２
《图像信号处理》实验指导书 编写罗三定 中南大学信息科学与工程学院
2006年 10月 实验1 PhotoShop功能操作 一、实验目的 1、了解数码相机基本使用。 2、熟悉PHOTOSHOP在图像处理上的用途。 3、掌握PHOTOSHOP一些基本的图像操作。 二、实验内容 1、用数码相机拍摄照片。 2、将照片采集到电脑中处理。 3、运用PHOTOSHOP进行图像的编辑与创作。 三、实验预备知识 ADOBE PHOTOSHOP是Thomas和John Knoll俩兄弟设计制作，而后与Adobe公司合作，于1989年推行的一个集传统的暗房技术和印前处理功能于一体的综合图像处理软件，它将设计师和使用者集于一体，给图形设计界增添了巨大的活力。 位图即点阵图是由许多小方格的不同色块组成的图像，其中每一个小方格被称为像素。Photoshop是一个位图处理软件，它可以真实的再现色彩丰富的世界。 由于位图文件在存储时必须记录其组成画面中每一个像素的位置、色彩等数据，因此它的文件信息量大，分辨率越高，信息量越大。 分辨率就是单位（英寸）长度所含像素的多少，单位为dpi。分辨率可分为图像分辨率、输出分辨率、扫描分辨率等，分辨率是决定图像输入、输出质量高低的关键。
黑白位图模式1bit表示一个图像像素；灰度位图模式用8bit表示一个图像像素；RGB真彩色位图模式用3*8bit表示一个图像像素。一个数字化图像文件，文件的大小= 图像像素数×字节数/像素+文件头。 在Photoshop中不能将彩色图像直接转化为黑白位图模式，必须先将此彩色图像转化为灰度模式，在转化为位图模式，转化后有几种不同的显示模式：50%阈值、图案仿色、扩散仿色和半调网屏。 四、实验要求 1、观察图像大小（宽与高像素）。 2、改变图像大小。 3、观察各处的RGB值、色度、亮度、饱和度的值。 4、单独观察红色、绿色、蓝色分量图像。 5、将彩色图像转换为灰度图像，存盘后观察文件大小。 6、观察图像的直方图。 7、改变图像的亮度、对比度、饱和度，观察操作结果。 8、以不同阈值二值化图像。
数字图像实验三图像增强
实验三、图像增强 一、实验目的 （1）熟悉并学会使用MATLAB中图像增强的相关函数。 （2）掌握图像灰度修正、平滑去噪、锐化加强边缘和轮廓的方法，并编程实现。 二、实验主要仪器设备 （1）台式机或笔记本电脑。 （2）MATLAB软件（含图像处理工具箱）。注意：由于软件版本的缘故，软件的界面可能有所差异，读者可以根据实际安装的软件选择相关的命令。 （3）典型的灰度、彩色图像文件。 三、实验原理 数码相机的曝光量指到达DC感光器件上的光线总量，用曝光值（EV）表示。图像 的过度曝光、曝光不足时，用曝光补偿调节 曝光量，这种功能可修正自动曝光设置值为 上升或下降几级。例如，某些DC的EV调整 范围为+3~0~-3。尝试对同一景象进行正确 曝光、过度曝光和曝光不足三种情况成像情
况。 （1）将一幅图像视为一个二维矩阵，用MATLAB进行图像增强。 （2）利用MATLAB图像处理工具箱中的函数imread（读入），imshow（显示），imnoise（加噪），filter2（滤波）对图像进行去噪处理。（3）图像灰度修正：灰度变换。对不满意的图像通过线性或非线性灰度映射关系进行变换，其效果可以得到明显提高。通过分析，会发现变换前后图像的直方图也发生相应的变化。（4）图像平滑方法：领域平均、中值滤波。分析图像降质的性质，区分平稳性还是非平稳型、加性还是乘性等，采用合适的去噪方法，可以去除或降低噪声对图像的影响。从频率域看，平均操作在降低噪声的同时衰减了图像的高频分量，会影响图像细节的重现。中值滤波对某些信号具有不变形，适用于消除图像中的突发干扰，但如果图像含有丰富的细节，则不宜使用。 （5）图像锐化方法：人眼对目标的边缘和轮廓较为敏感，对图像进行锐化，有助于突出图像的这些特征。从频率域看，锐化提升了图像的
实验一数字图像处理编程基础 一、实验目的 1. 了解MATLAB图像处理工具箱； 2. 掌握MATLAB的基本应用方法； 3. 掌握MATLAB图像存储/图像数据类型/图像类型； 4. 掌握图像文件的读/写/信息查询； 5. 掌握图像显示--显示多幅图像、4种图像类型的显示方法； 6. 编程实现图像类型间的转换。 二、实验原理 略。 三、实验内容 1. 实现对图像文件的读/写/信息查询，图像显示--显示多幅图像、4种图像类型的显示方法、图像类型间的转换。 2. 运行图像处理程序，并保存处理结果图像。 四、分析思考 归纳总结Matlab各个基本指令。 Dither 采用“抖动”方法从RGB 图像创建索引图像 grayslice 从灰度图像通过阈值处理创建索引图像 gray2ind 从灰度图像创建索引图像 ind2gray 从索引图像创建灰度图像 rgb2ind 从RGB 图像创建索引图像 ind2rgb 从索引图像创建RGB 图像 rgb2gray 从RGB 图像创建灰度图像
实验二 图像几何变换实验 一、实验目的 1．学习几种常见的图像几何变换，并通过实验体会几何变换的效果； 2．掌握图像平移、剪切、缩放、旋转、镜像等几何变换的算法原理及编程实现； 3．掌握matlab 编程环境中基本的图像处理函数。 二、实验原理 1. 初始坐标为(,)x y 的点经过平移00(,)x y ，坐标变为(',')x y ，两点之间的关系为：00 ''x x x y y y =+??=+?，以矩阵形式表示为： 00'10'01100 11x x x y y y ????????????=?????????????????? 2. 图像的镜像变换是以图象垂直中轴线或水平中轴线交换图像的变换，分为垂直镜像变换和水平镜像变换，两者的矩阵形式分别为： '100'01010011x x y y -????????????=?????????????????? '100'01010011x x y y ????????????=-?????????????????? 3. 图像缩小和放大变换矩阵相同： '00'0010011X y x S x y S y ????????????=?????????????????? 当1x S ≤，1y S ≤时，图像缩小；当1x S ≥，1y S ≥时，图像放大。 4. 图像旋转定义为以图像中某一点为原点以逆时针或顺时针方
《机器视觉应用实验报告》 姓 名 黄柱汉 学 号 201341304523 院 系 机械与汽车工程学院 专 业 仪器仪表工程 指导教师 全燕鸣 教授 2015年04月16日
华南理工大学实验报告 课程名称：机器视觉应用 机械与汽车工程学院系仪器仪表工程专业姓名黄柱汉 实验名称机器视觉应用实验日期2015.4.16 指导老师全燕鸣 一、实验目的 主要目的有以下几点： 1.实际搭建工业相机、光源、被摄物体图像获取系统，自选Labview或Matlab、 Halcon、Ni Vision软件平台，用打印标定板求解相机内外参数以及进行现场 系统标定； 2.进行一个具体实物体的摄像实验，经图像预处理和后处理，获得其主要形状 尺寸的测量（二维） 3.进行一个具体实物体的摄像实验，经图像预处理和后处理，识别出其表面缺 陷和定位。 二、实验原理 “机器视觉”是用机器代替人眼来进行识别、测量、判断等。机器视觉系统是通过摄像头将拍摄对象转换成图像信号，然后再交由图像分析系统进行分析、测量等。一个典型的机器视觉系统包括照明、镜头、相机、图像采集卡和视觉处理器5个部分。 HALCON是在世界范围内广泛使用的机器视觉软件，拥有满足各类机器视觉应用的完善开发库。HALCON也包含Blob分析、形态学、模式识别、测量、三维摄像机定标、双目立体视觉等杰出的高级算法。HALCON支持Linux和Windows，并且可以通过C、C++、C#、Visual Basic和Delphi语言访问。另外HALCON与硬件无关，支持大多数图像采集卡及带有DirectShow和IEEE 1394驱动的采集设备，用户可以利用其开放式结构快速开发图像处理和机器视觉应用软件，具有良好的跨平台移植性和较快的执行速度。 本实验包括对被测工件进行尺寸测量和表面缺陷检测。尺寸测量是通过使用机器视觉来对考察对象的尺寸、形状等信息进行度量；缺陷检测是通过机器视觉手段来分析零部件信息，从而判断其是否存在缺陷。
中国科学技术大学高水平大学教学建设专项 图象测量 实验指导书 杨明编 中国科学技术大学自动化系 智能信息处理实验室 二零零二年五月
实验课程概况及基本要求 一、实验基本目的 二、实验原理 三、实验基本内容 四、实验基本要求 实验一、图像的采集和存储 实验二、图像平滑和图像增强 实验三、图像的边缘检测 实验四、图像的二值化和细化 实验五、图像测量应用实例——面积测量 实验六、图像测量应用实例——区域边界抽出和周长计算实验七、摄像机校准的综合参数法 附录、实验中可能用到的matlab函数介绍
实验课程概况及基本要求 一、实验基本目的 通过《图像测量》实验，让学生熟练掌握用计算机、图像采集卡、摄像头搭建一个简单的图像测量系统的方法，并熟悉图像采集卡和摄像头的用法。然后让学生用各种方法实现一些常见和常用的图像处理和图像测量的算法和过程，从而深刻理解图像处理和图像测量的原理和实现方法，并能为在今后的学习和工作中建立起实际运行的图像测量系统打下良好的基础。 二、实验原理 图像测量是指从输入图像中检测出被测对象并确定出其相应的有关参数或者特性的过程。由于各种原因，由实际的光学成像系统所生成的二维图像中可能包含有各种各样的随机噪声和畸变。为了提高测量系统的性能，得到正确的测量结果，在进行具体测量之前需要对输入图像进行加工、处理。去除输入图像中可能包含的噪声和畸变。这种突出有用信息，抑制无用信息，从而提高输入图像整体质量的技术，被称为图像的预处理。 经过预处理，不仅可以改善输入图像的质量，而且也为从输入图像中正确地检测除被测对象，并提供后续测量所需要的有关信息打下基础。在整个图像测量过程中，除了要对图像进行预处理之外，为了贯彻测量的意图，还经常需要从图像中抽取诸如边缘、直线段等特征信息；不仅如此，有时甚至需要对图像进行领域分割计算，所有这些处理都要用到相关地图像处理技术。 三、实验基本内容 本《图像测量》实验一共安排了七个。 实验一是图像的采集和存储，主要学习的是使用摄像头和图像采集卡在计算机上采集彩色和灰度图像的方法，并采集一些后续实验将要用到的图像。 实验二即图像平滑和图像增强，主要是利用一些常用的图像平滑和增强的算法来实现对采集到的图像进行平滑和增强处理以去除噪声并增强图像的轮廓边缘等细节信息。 实验三即图像的边缘检测，就是从前面实验中采集并经过处理的图像中抽出线、检出图像边缘或抽出图像轮廓等操作，可以使用教材中介绍的一阶微分算子法、梯度算子法、二阶微分算子法、LOG算子法，也可以使用实验讲义中介绍的smoothed算子法。 实验四即图像的二值化和细化，主要是利用图像的灰度直方图以确定相应的分割阈值，从而将图象划分为物体和背景两个部分，在本实验中主要是利用类判别分类法和S.Watanabe 方法选择阈值从而将图像二值化，并利用实验讲义介绍的方法对经过边缘检测并已经二值化的图像进行细化操作。 实验五即图像测量应用实例之一的面积测量，主要是利用标号法计算图像中的局部面积。对不同图像进行标号操作的方法有很多，本实验中可以采用实验讲义中给出的扫描标号法和递归搜索法。 实验六即应用实例之一的区域边界抽出和周长计算，即利用实验讲义给出的算法对二值化图像进行边界抽出和边界周长的计算。 实验七即摄像机校准的综合参数法，由于这个实验要完全实现具体的校准过程比较复杂，所以只要求学生详细阐述在当前的实验环境下怎么样利用该方法对摄像机进行校准的方法和过程，可以不实现具体的校准过程。
齐鲁工业大学 数字图像处理上机实验指导书 电气工程与自动化学院 电子信息工程系 2014年3月10日
实验一Matlab图像处理工具箱的初步练习实验目的： 熟悉常用的图像文件格式与格式转换；熟悉图像矩阵的显示方法（灰度、索引、黑白、彩色）；熟悉图像矩阵的格式转换。 实验内容： 1.熟悉图像文件的读取、显示和保存； 2.熟悉常用的图像文件格式，以及各种格式的转换； 3.了解图像数据的存储形式，掌握在Matlab中获取图像数据的方法。 4.编写一个简单的图像处理程序（求反色图像）。 实验步骤： 1.熟悉图像文件的读取、显示、保存以及格式转换 1)读图像：分别读取不同格式的图像（灰度图像和索引图像和真彩色 图像），观察工作空间，把得到的信息记录下来，理解其中的含义。 需要用到的主要函数：imread、load 2)将1）中读入的图像显示出来。 需要用到的主要函数：imshow 3)将1）中读入的图像分别转换成灰度图像、真彩色图像、二值图像， 显示并保存成分别保存成数据文件（.mat）和图像文件 （.jpg/.tif/.png）到你的文件夹中，观察工作空间，学会如何将图像 数据显示在命令窗口。 需要用到的主要函数：ind2gray、ind2rgb、im2bw、save、imwrite 4)从matlab的images文件夹中读取一幅真彩色图像（green.jpg）将 其转换到HSV空间和YCrCb空间，并将这些图像保存成图像文件， 到你的文件夹中。 需要用到的主要函数：imread、rgb2hsv、rgb2Ycbcr、imwrite 注意：load函数和imread函数、save函数和imwrite函数的区别。 2.学习使用help功能。打开image processing工具箱，看demo 3.编写程序求一幅灰度图像的反色图像；
实验14 液晶电光效应实验 液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态。一般的液体内部分子排列是无序的，而液晶既具有液体的流动性，其分子又按一定规律有序排列，使它呈现晶体的特性。当光通过液晶时，会产生偏振面旋转，双折射等效应。液晶分子是含有极性基团的极性分子，在电场作用下，偶极子会按电场方向取向，导致分子原有的排列方式发生变化，从而液晶的光学性质也随之发生改变，这种因外电场引起的液晶光学性质的改变称为液晶的电光效应。 1888年，奥地利植物学家Reinitzer在做有机物溶解实验时，在一定的温度范围内观察到液晶。1961年美国RCA公司的Heimeier发现了液晶的一系列电光效应，并制成了显示器件。从70年代开始，日本公司将液晶与集成电路技术结合，制成了一系列的液晶显示器件，至今在这一领域保持领先地位。液晶显示器件由于具有驱动电压低（一般为几伏），功耗极小，体积小，寿命长，无辐射等优点，在当今各种显示器件的竞争中有独领风骚之势。 【实验目的】 1．在学习液晶光开关的基本原理，测量液晶光开关的电光特性曲线，并由电光特性曲线得到液晶的阈值电压和关断电压。 2．测量驱动电压周期变化时，液晶光开关的时间响应曲线，并由时间响应曲线得到液晶的上升时间和下降时间。 3．测量液晶光开关的视角特性。 4．了解液晶光开关构成矩阵式图像显示的原理。 【仪器用具】 ZKY-LCDEO型液晶光开关电光特性综合实验仪、数字示波器 【实验原理】 1．液晶光开关的工作原理
液晶的种类很多，仅以常用的扭曲向列型液晶为例，说明其工作原理。光开关的结构如图1所示。在两块玻璃板之间夹有液晶，液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状。棍的长度 在十几埃，直径为4～6埃，液晶层厚度一般为5-8微米。玻璃板的内表面涂有透明电极，电极的表面预先作了定向处理（可用软绒布朝一个方向摩擦），这样，液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里；电极表面的液晶分子按一定方向排列，且上下电极上的定向方向相互垂直。上下电极之间的那些液晶分子趋向于平行排列。然而由于上下电极上液晶的定向方向相互垂直，所以从俯视方向看，液晶分子的排列从上电极的沿－45度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿＋45度方向排列，整个扭曲了90度。如图1左图所示。 理论和实验都证明，上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质，即偏振光从上电极表面透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表面时，偏振方向会旋转90度。 取两张偏振片贴在玻璃的两面，P1的透光轴与上电极的定向方向相同，P2的透光轴与下电极的定向方向相同，于是P1和P2的透光轴相互正交。 在未加驱动电压的情况下，来自光源的自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的线偏振光，该线偏振光到达输出面时，其偏振面旋转了90°。这时光的偏振面与P2的透光轴平行，因而有光通过。 在施加足够电压情况下，在静电场的作用下，除了基片附近的液晶分子被基片“锚定”以外，其他液晶分子趋于平行于电场方向排列。于是原来的扭曲结构被破坏，成了均匀结构，如图1右图所示。从P1透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转，保持原来的偏振方向到达下电极。这时光的偏振方向与P2正交，因而光被关断。 由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过，加上电场的时候光被关断，因此叫做常通型光开关，又叫做常白模式。若P1和P2的透光轴相互平行，则构成常黑模式。 入射的自然光 偏振片P1 偏振片P2 出射光 扭曲排列的液晶分子具有光波导效应 光波导已被电场拉伸 图1. 液晶光开关的工作原理
实验四图像边缘检测 一、实验目的 1)掌握图像典型边缘的基本特点； 2)掌握梯度应用图像边缘检测的基本原理； 3)掌握利用典型一阶微分边缘检测算子进行边缘检测的基本方法； 4)掌握利用典型二阶微分边缘检测算子进行边缘检测的基本方法； 5)通过编程，上机调试程序，总结归纳，培养使用计算机进行图像处理算 法设计的能力。 二、实验原理 1. 图像的边缘 边缘检测技术对于数字图像处理非常重要，因为边缘是所要提取目标和背景的分界线，提取出边缘才能将目标和背景区分开来。在图像中，边界表明一个特征区域的终结和另一个特征区域的开始，边界所分开区域的内部特征或属性是一致的，而不同的区域内部的特征或属性是不同的，边缘检测正是利用物体和背景在某种图像特性上的差异来实现的，这些差异包括灰度，颜色或者纹理特征。边缘检测实际上就是检测图像特征发生变化的位置。 一幅未受污染、层次丰富的图像中，大部分区域的灰度变化是比较平缓的，构成了图像的主基调，少部分区域灰度变化剧烈且具有连续性，形成视觉冲击力。灰度变化形式包括斜坡型、阶梯型、孤立型等等。这些变化着的区域中包含着图像的边缘信息。如果把图像看成一个曲面，那么边缘处灰度值存在剧烈变化，可视为图像的基本特征，如图1所示。边缘常被定义为图像中那些邻域灰度有强烈反差的像素集合。边缘检测的目的就是突出这些灰度明显变化的点集。边缘检测算子主要借助于空域微分算子，通过模板与图像卷积来完成。
图1 图像及其三维曲面示意 2. 基于一阶微分的边缘检测 数学中的微分运算用于反映事物变化的程度，在边缘处像素点的导数(可以是关于的一阶导数或关于的二阶导数)必定要高过非边缘区域处的点。可 用于揭示图像灰度变化的快慢。图像的水平微分和垂直微分定义如下： 这里根据像素点的离散分布，将求导变成差分运算。显然一阶微分发生在两相邻像素之间，若将坐标轴旋转45度，一阶微分可发生在两对角像素之间。这种定义满足了以下几点要求：（1）在灰度不变或变化缓慢区域的微分值为零或近似于零；（2）在灰度阶梯型变化或斜坡型变化中，微分值明显不为零；（3）沿斜坡面微分值非零。总体而言，梯度能较好地表达一阶微分的含义，梯度可定义为一个二维列向量： 图像在某像素点处的梯度向量反映了其在该点处的像素值变化情况，相应的梯度值反映了变化的速度。向量的模值为 因此可用如下表达式来求取图像边缘 在图像处理和分析领域中，常利用图像梯度进行边缘提取和锐化操作，在无噪声图像处理中能够得到较好的结果。但对于带噪图像，梯度方法无法识别噪声与边缘，边缘提取结果往往增强了噪声。 和图像空域平滑模板类似，微分运算也可以模板方式表达，称为“算子”，基于一阶导数的算子为一阶微分算子，如Sobel、Priwitt及Roberts算子等。
西安交通大学 图像测量专题实验报告 班级： 姓名： 学号：
一、实验目的： 1培养学生相关图像基本处理操作的能力，利用Matlab软件，深入掌握相关图像处理操作，例如图像基本处理操作、图像变换、视频处理、图像特征提取的编程实现。 2了解有一定应用背景的图像处理算法，例如面积测量、缺陷检测，培养学生相关图像处理的分析问题的能力。 二、实验内容：（除实验1~2在XA VIS下完成外，其他实验均在Matlab下完成）： 1 机器视觉平台实验（面积测量）教材P178 实验T2 2 机器视觉平台实验（缺陷检测）教材P19 3 要求啤酒瓶身包装缺陷检测，自行寻找合格和不合格的图片 3 图像基本处理操作（图像显示、读写、像素统计处理、图像文件I/O、颜色空间转换） 4 图像质量的客观评价（峰值信噪比PSNR，并测试图像和视频序列） 5 图像的几何操作（缩放、旋转、剪切、二维空间变换） 6 视频处理（创建A VI视频） 7 图像变换（傅立叶变换、余弦变换、小波变换） 8图像特征提取（纹理特征、形状特征） 三、程序、结果与分析 1、机器视觉平台实验（面积测量） 在实验室中的ZM-VS1200平台上完成，采用XA VIS图像处理软件。 编写程序测量正六边形面积 (1)程序： readimage(d:/hmx0905/6bianxing2.bmp,i1);%读取图像 convertgray(i1,i1);%彩图转换为8位灰度图 showimage(i1);%显示灰度图 thresholdcovert(i1,i2,fixthreshold,100);%对图像做固定阈值分割 showimage(i2);%显示阈值分割后的图像 pointinvert(i2,i22);%图像反色 showimage(i22);%显示反色后图像 contourareas(i22,1,0,i3,num,x,y,area);%采用向量分析法来提取边缘轮廓，针对轮廓进行面积计算 showimage(i3);%显示轮廓图像 for(i=0,num,1); h=(x[i]+20.0); v=(y[i]+0.0); cstringformat("%1f,area[i]",s);%标注面积信息 gentext(h,v,15,s,red);%设置字体信息 endfor();
图像测量专题实验 班级：自动化95 学号：09054101 姓名：高佳 日期：2012-10-30
一、实验目的 1.熟悉XAVIS平台使用方法 2.学习基于MATLAB的基本图像处理技巧 二、实验内容： （1）机器视觉平台实验（面积测量）教材P178 实验T2； 详细内容是：绘制带有填充色的连通区域，并使用XAVIS平台获取该图像，计算连通域的面积。 （2）机器视觉平台实验（缺陷检测）教材P193 要求啤酒瓶身包装缺陷检测，自行寻找合格和不合格的图片。 详细内容是：实质在于另一幅图片相对于标准图片的匹配程度是否在给定范围内。因此在满足实验目的的要求下，可以采用软件中已有的瓶盖图像，也可以采用自己手绘而成的图片。 程序： 2.1面积测量 2.1.1要求 输入图片，利用XAVIS软件求取多边形面积 分析： 该处理的主要思路是：本实验在于使用XAVIS平台计算联通域的面积。因此包括两个部分：带有填充色的联通域图片的获取、图片中联通域面积的计算。 在这里需要指出的是，对于图片的获取而言，在使用XAVIS平台摄像头调整好对手绘图片的焦距和位置后，需注意调用“动态摄像”程序，并在程序中添加保存语句，将图片保存在特定路径下，执行程序后，在对摄像头进行遮挡时，拍照完成同时保存在指定路径下。 在面积计算的程序中需要指出的是：1.需给出所处理的图片的路径，2.对采集的图片进行阈值分割，需要在调用阈值分割函数之时考虑不同算法的优劣和分割阈值的调整，3.还有就是如果需要最终面积计算结果的图片，就在程序中添加相应的保存程序即可。 2.1.2程序 连通域面积计算的代码： readimage(C:\1.bmp,i1); //从采集图像的保存路径处获取填充色的联通域图片showimage(i1); convertgray(i1,i1); //对图像进行灰度转化处理 thresholdcovert(i1,i2,fixthreshold,30); //对图像阈值分割，采用算法是fixthreshold，阈值是30 showimage(i2); pointinvert(i2,i22); //对图像进行插值，获得连通图形 showimage(i22);
图像测量专题试验 实验目的： 1.熟悉ZM-VS1200机器视觉教学创新实验平台的使用，并结合配套的及 其视觉组态软件Xavis软件，学习和掌握机器视觉预处理、尺寸测量、 缺陷检测、图像融合、视觉跟踪、模式识别、三维重构的方法。 2.利用Matlab软件，深入掌握相关图像处理操作，例如图像基本处理操作、 图像变换、图像增强，以及相关的图像函数编程实现。 3.了解有一定应用背景的图像处理算法，例如3D图像恢复、图像融合等
等内容。 实验一 一、实验内容： 图像基本处理操作（图像显示、读写、像素统计处理、图像文件I/O等）实验程序： I=imread('Lena.bmp'); imshow(I) S=size(I) imwrite(I,'img1.png','png') [I1,map]=imread('img1.png'); imfinfo('img1.png') figure, imshow(I1) mean2(I) std2(I) 实验结果： S = 200 200 3 ans = Filename: 'img1.png' FileModDate: '30-Oct-2009 13:39:17' FileSize: 68313 Format: 'png' FormatVersion: [] Width: 200 Height: 200 BitDepth: 24 ColorType: 'truecolor' FormatSignature: [137 80 78 71 13 10 26 10] Colormap: [] Histogram: [] InterlaceType: 'none' Transparency: 'none' SimpleTransparencyData: [] BackgroundColor: [] RenderingIntent: [] Chromaticities: [] Gamma: [] XResolution: [] YResolution: [] ResolutionUnit: [] XOffset: [] YOffset: []
图像采集处理基础实验 班级：14060242 学号：1406024248 姓名：张新雨
一、实验目的 1、了解摄像头OV9655的功能及其接口的设计方法； 2、用硬件描述语言编程实现OV9655接口电路，能够实时采集图像数据； 3、能够识别特定的黑白图像块，并通过LED的亮、灭进行表示。 二、实验器材 1、台式计算机 1台； 2、可编程逻辑器件实验软件1套； 3、可编程逻辑器件开发套件1套； 4、OV9655转接板1套。 三、实验说明 1、台式计算机用于向可编程逻辑逻辑器件实验软件提供编程、仿真及下载 平台； 2、可编程逻辑器件实验软件硬件描述语言的编程、仿真及下载提供平台； 3、可编程逻辑器件开发套件为本实验提供硬件平台； 4、OV9655转接板用于OV9655与开发套件的连接。 四、实验原理 1、OV9655作为一种高分辨率摄像头，具有如下特性： 1）工作电压低，灵敏度高，轻便易携； 2）支持标准的SCCB接口； 3）支持输出RGB、YUV、YCbCr格式数据； 4）支持多种分辨率，包括SXGA（1280×1024）、VGA（640×480）等； 5）支持多种自动图像控制功能，包括自动曝光控制、自动增益控制，自动白平衡等； 6）支持视频缩放等。 2、 OV9655主要引脚说明： 1）PWDN：掉电模式选择引脚； 2）RESETB：复位引脚； 3）PCLK：像素时钟输出引脚； 4）XVCLK1：系统时钟引脚； 5）HREF：行同步信号；
6）VSYNC：场同步信号； 7）SIO_C：SCCB接口时钟信号； 8）SIO_D：SCCB接口数据信号； 9）D[7:0]：像素点数据信号。 3、OV9655操作说明： 在摄像头正常工作之前，必须配置好相应的寄存器才能使摄像头完成指定的功能，如配置摄像头的像素输出时钟、自动控制功能等。通过标准的SCCB时序就能配置，SCCB时序图如图1所示。 图1 此次实验中，将摄像头的输出信号配置成RGB565格式信号，其数据输出时序图如图2所示，图中为一行像素数据的时序，再配合场同步信号就能读取摄像头的输出信号，场同步信号在数据有效时地变低，在一帧数据结束后变高。 图2 由于RGB565格式数据有十六位，而当OV9655的输出信号配置成RGB565格式时的数据位为8为，所以每个像素点的数据需要两个时钟信号才能读取完成，
《数字图像处理》实验指导书 华北水利水电大学 信息工程学院 2015年5月
目录 实验守则 (1) 实验一图像的读取、存储和显示 (2) 实验二图像直方图分析 (7) 实验三图像的滤波及增强 (9) 实验四噪声图像的复原 (5) 实验五图像的分割与边缘提取 (12) 附录1MATLAB简介 (16)
实验守则 为了加强实验室管理，提高实验教学质量，培养学生理论联系实际的学风，提高实际操作技能，确保人身和设备的安全，特制定如下守则： 1．实验前要认真预习，了解实验目的、实验原理、实验线路、实验步骤及欲测的物理量。熟悉和实验有关的仪器设备的用途、使用方法及注意事项。能回答指导教师的提问。 2．实验时应听从教师指导，严格按实验步骤进行，如实记录实验数据，积极思考和分析实验中发生的现象。实验中如遇事故应立即关断电源、保持现场，报告指导教师及时处理。如有损坏仪器或器件，要填写事故原因及报损单。 3．实验完毕应立即关断电源，把实验记录交指导教师检查合格后方可拆除线路。如发现实验记录有不当和错误之外，应立即重作。要把所有仪器、仪表、工具、导线整理好。经指导教师清点后方可离开实验室。 4．要爱护公物。实验室所有的仪表、工具、器件等一律不得擅自带出。实验中如需更换仪器、仪表、工具、器件等，必须经指导教师同意。不得擅自更换或乱拿他组物品。未经允许，不得擅自拆卸实验用的仪器、设备。 5．实验时要严肃认真，讲究文明、礼貌，要保持安静和室内整洁，不随地吐痰和乱抛杂物。实验完毕要打扫实验室卫生。 6．书写实验报告时，语言要力求简练，书写应端正，作图应正规。实验报告一般应包括以下内容： (1)实验目的；所用仪器、仪表、器件的名称及规格型号；实验电路原理图。 (2)实验项目(指导书中的详细内容不必抄录)；测试记录表；波形图及现象记录。 (3)实验数据整理，计算后的结果、及根据实验数据绘制的曲线。 (4)实验分析，应包括与理论计算值的比较、现象分析。 7．关于实验考核： 学生在实验课中的实际技能水平与实验报告的质量是评定本课程实验成绩的标准。因各种原因缺做实验和缺交实验报告者，实验成绩要受影响。
《数字图象处理》实验和大作业指导书计算机科学与工程学院
目录 目录 (1) 实验一：数字图像读取及色彩、亮度、对比度变化 (2) 实验二：数字图像变换与伽马校正 (3) 实验三：数字图像的噪声去除 (4) 实验四：图像的空间域锐化（拉普拉斯算子） (5) 实验五：频率域低通和高通滤波 (6) 实验六：数字图像复原 (7) 实验七：人脸皮肤颜色分层 (8) 大作业 (9)
实验一：数字图像读取及色彩、亮度、对比度变化 一、实验目的： 了解数字图像的存储格式，并学会对图像的某些视觉特征作简单处理。 二、实验要求： 1．从最常用的“.BMP”图像格式中读取图像数据； 2．对数字图像的表示方式（如RGB、YUV）及各种表示方式之间的转换有初步了解； 3．根据输入参数改变数字图像的色彩、亮度、对比度。 三、实验步骤： 1．根据BMP格式，将图像内容读入内存数组； 2．通过访问数字图像RGB三个通道的对应矩阵，改变数字图像的色彩； 3．将数字图像的RGB表示转换为YUV表示； Y=0.30R+0.59G+0.11B U=0.70R-0.59G-0.11B V=-0.30R-0.59G+0.89B 4．通过访问Y（亮度）通道，改变数字图像的亮度； 5．通过Y（亮度）通道作灰度的线性变换，改变数字图像的对比度。 四、实验图像：
实验二：数字图像变换与伽马校正 一、实验目的： 了解数字图像的灰度反变换和γ（0.4，0.6，0.8）校正。 二、实验要求： 1. 对图像进行灰度变换。 2. 对图像进行γ校正。 三、实验步骤： 1. 将BMP图像内容读入内存数组。 2. 调整图像的灰度，对图像进行灰度变换（反变换）。 3. 对图像进行γ较正,分别取值为0.4,0.6,0.8. 四、实验图像： 灰度变换γ较正
《数字图像处理》综合实验指导书 预览： 1基于形态学运算的星空图像分割 主要内容： 在获取星图像的过程中，由于某些因素的影响，获得的星图像存在噪声，而且星图像的背景经常是不均匀的，为星图像的分割造成了极大的困难。膨胀和腐蚀是形态学的两个基本运算。用形态学运算对星图像进行处理，补偿不均匀的星图像背景，然后进行星图像的阈值分割。 要求： 1> 图像预处理：对原始星空图像进行滤波去噪处理； 2> 对去噪后的图像进行形态学运算处理； 3> 选取自适应阈值对形态学运算处理后的图像进行二值化； 4> 显示每步处理后的图像； 5> 对经过形态学处理后再阈值的图像和未作形态学处理后再阈值的图像进行对比分析。 待分割图像直接分割图像处理后的分割图像 2基于数字图像处理的印刷电路板智能检测方法 主要内容： 通过对由相机实时获取的印刷电路板图像进行焊盘识别，从而提高电子元件的贴片质量，有效提高电路板的印刷效率。要求： 1> 图像预处理：将原始彩色印刷电路板图像转成灰度图像，对灰度图像进行背景平滑和滤波去噪； 2> 对去噪后的图像进行图像增强处理，增强边缘提取的效果。 3> 对增强后的图像进行边缘提取（至少两种以上的边缘提取算法）； 4> 显示每步处理后的图像（原始电路板图像可自行查找）；
5> 图像处理后要求能对每个焊盘进行边缘提取，边缘清晰。 3静止背景下的移动目标视觉监控 主要内容： 基于视觉的人的运动分析最有前景的潜在应用之一是视觉监控。视觉监控系统的需求主要来自那些对安全要求敏感的场合，如银行、商店、停车场、军事基地等。通过对静止背景下的目标识别，来提醒监测人员有目标出现。 要求： 1> 对原始参考图和实时图像进行去噪处理； 2> 对去噪后的两幅图像进行代数运算，找出目标所在位置，提取目标，并将背景置黑； 3> 判断目标大小，若目标超过整幅图像的一定比例时，说明目标进入摄像保护区域，系统对监测人员进行提示（提示方式自选）。 4> 显示每步处理后的图像； 5> 分析此种图像监控方式的优缺点。 背景目标出现目标提取 4车牌识别图像预处理技术 主要内容： 车辆自动识别涉及到多种现代学科技术，如图像处理、模式识别与人工智能、计算机视觉、光学、机械设计、自动控制等。汽车作为人类生产、生活中的重要工具被广泛的使用，实现自动采集车辆信息和智能管理的车牌自动识别系统具有十分重要的意义: 要求： 1> 对原始车牌图像做增强处理； 2> 对增强后的彩色图像进行灰度变换； 3> 对灰度图像进行直方图均衡处理； 4> 选取自适应的阈值，对图像做二值化处理； 5> 显示每步处理后的图像；
实验1 图像基本操作 1. 实验要求 在MATLAB环境下完成下列操作： 读入图像； 保存图像； 图像的显示方法 2. 实验类型验证型 3. 实验时间2学时 4. 实验方法 使用函数imread可以将图像读入MATLAB环境，imread的语法为 imread( …filename? ) imread所支持的文件格式包括： TIFF---------- .tif .tiff JPEG-------- .jpg .jpeg GIF----------- .gif BMP--------- .bmp PNG--------- .png XWD--------- .xwd 使用函数imwrite可以将图像保存在磁盘上，imwrite的语法为 imwrite( f, …filename? ) 使用函数size可以察看图像大小，size的语法为 size( ) 使用函数imfinfo可以察看图像信息，imfinfo的语法为 imfinfo filename 使用函数imshow可以显示图像缩略图，imshow的语法为 imshow ( ) 使用函数imview可以显示图像原图，imview的语法为，不同的是imview是一个工具，可以完成一些基本的图像操作 imview ( ) 使用函数figure可以开辟一个新的窗口，figure的语法为 figure, imshow ( ) figure, imview ( ) figure, plot ( ) ………………… 使用数据类型转换函数可以转换图像数据类型，如
im2uint8 ( ) ------------------ convert image to uint8 im2uint16 ( ) ---------------- convert image to uint16 mat2gray ( ) ----------------- convert image to double, range[0 , 1] im2double ( ) ---------------- convert image to double im2bw ( ) --------------------- convert image to logical 5. 实验过程 使用函数imread打开一幅灰度图像(fig0309abc.jpg)，使用函数imwrite将图像另存为不同的文件名；在此过程中观察图像矩阵的形式，并用图像矩阵的索引法，观察并记录5×5的矩阵片断； 使用函数size察看图像大小，使用函数imfinfo察看图像信息；记录图像信息； 分别使用函数imshow和函数imview显示图像；记录两种方式的区别； 使用函数imread打开一幅彩色图像(start.jpg)，观察图像矩阵的形式；并分别观察和记录RGB三色5×5的矩阵片断； 使用函数rgb2gray将彩色图像转换为灰度图像； 使用im2uint8和im2double转换图像的数据类型，记录5×5矩阵片断在转换前后的变化。