附件4:
序号: HLJGDJS022 第二届黑龙江省大学生光电设计竞赛
创意设计类
创意策划书
竞赛题目: 可见光红外全景光学系统
竞赛队名: 云柏科技
黑龙江省大学生光电设计竞赛组委会制
二〇一七年三月
红外图像与可见光图像融合 ——笔记 图像融合是将来自不同传感器在同一时间(或者不同时间)对同一目标获取的两幅或者多幅图像合成为一幅满足某种需求图像的过程。 为了获得较好的融合效果，在研究融合算法之前，对图像预处理理论及方法进行了研究。预处理理论主要包括图像去噪、图像配准和图像增强。图像去噪目的是为了减少噪声对图像的影响。图像配准是使处于不同状态下的图像达到统一配准状态的方法。图像增强是为了突出图像中的有用信息，改善图像的视觉效果，并方便图像的进一步融合。 图像融合评价方法：主观评价和客观评价。指标如：均值、标准差、信息熵等。 针对 IHS 变换和小波变换的优缺点，本文提出了一种基于这两种变换结合的图像融合方法。该算法的具体实现步骤如下：先对彩色可见光图像进行 IHS 变换，对红外图像进行增强，然后将变换后得到的 I 分量与已增强的红外图像进行 2 层小波分解，将获得的低频子带和高频子带使用基于窗口的融合规则，而后对分量进行小波重构和 IHS 逆变换，最后得到融合结果。经仿真实验证明，此结果优于传统 IHS 变换和传统小波变换，获得了较好的融合结果，既保持了可见光图像中的大量彩色信息又保留了红外图像的重要目标信息。 红外传感器反映的是景物温度差或辐射差，不易受风沙烟雾等复杂条件的影响。一般来说，红外图像都有细节信息表现不明显、对比度低、成像效果差等缺点，因此其可视性并不是很理想。 可见光成像传感器与红外成像传感器不同，它只与目标场景的反射有关与其他无关，所以可见光图像表现为有较好的颜色等信息，反应真实环境目标情况，但当有遮挡时就无法观察出遮挡的目标。 利用红外传感器发现烟雾遮挡的目标或在树木后的车辆等。在夜间，人眼不能很好的辨别场景中的目标，但由于不同景物之间存在着一定的温度差，可以利用红外传感器，它可以利用红外辐射差来进行探测，这样所成的图像虽然不能直接清晰的观察目标，但是能够将目标的轮廓显示出来，并能依据物体表面的温度和发射率的高低把重要目标从背景中分离出来，方便人眼的判读。但由于自身成像原理以及使用条件等原因，所形成图像具有噪声大、对比度低、模糊不清、视觉效果差等问题。不利于人眼判读。 可以将两者图像融合在一起，这样可以丰富图像信息，提高图像分辨率，增强图像的光谱信息，弥补单一传感器针对特定场景表达的不全面，实现对场景全面清晰准确的表达。 两者的主要区别有： (1)可见光图像与红外图像的成像原理不同，前者依据物体的反射率的不同进行成像，后者依据物体的温度或辐射率不同进行成像，因此红外图像的光谱信息明显不如可见光图像。
图像采集通用控制系统的设计与实现 张超，古乐野，徐晓，乔忠慧 (中国科学院成都计算机应用研究所，四川 成都610041） 摘要：本文介绍了一种基于ARM的实时图像采集通用控制系统的设计与实现。在设计中主要采用了LPC2132微控制器芯片和四相步进电机正弦波驱动器STK672—080芯片。文中主要介绍了该控制系统的工作原理、系统组成、硬件设计以及软件设计中的关键问题。 关键词：ARM；图像采集；人机交互；步进电机 中图分类号：TP368.1文献标志码：B Design and Implementation of Universal Control System in Image Collection ZHANG Chao, GU Le-ye, XU Xiao, QIAO Zhong-hui (Chengdu Institute of Computer Application, Chinese Academy of Sciences, Chengdu, Sichuan 610041, China) Abstract：This paper introduced the design and implementation of real-time image collection’s control system based on ARM. LPC2132 microcontroller and the sine wave stepping motor driver were adopted in the system. This paper also described the construct of the system, design of hardware, several critical techniques in the development of software of the control system. Key words: ARM; image collection; human-computer interaction; stepping motor 0 引言 OCR（Optical Character Recognition）阅读机是以实时图像采集和图像处理为核心技术的, 主要由送纸机构、扫描主体和接纸机构三部分组成。送纸机构主要功能是搓动纸张，并将纸张传送到扫描主体中；扫描主体的主要功能是采集图像，并将纸张传送到接纸机构中；接纸机构主要功能是装载已经扫描过的纸张。在OCR阅读机中，控制系统的性能直接决定图像采集的速度。本文介绍了一种基于ARM的图像采集通用控制系统的设计方案，这种方案比较稳定、可靠，还大大提高了图像采集的速度。 1 系统结构设计和工作原理 图1 OCR阅读机的控制系统部分组成框图 本控制系统主要有ARM主控模块、电源模块、信号检测模块、电机驱动模块和显示驱动及按键模块五个部分；ARM控制模块是主控模块；电源模块提供系统中各芯片所需的电
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920536637.0 (22)申请日 2019.04.18 (73)专利权人 哈尔滨新光光电科技股份有限公 司 地址 150000 黑龙江省哈尔滨市开发区迎 宾路集中区南湖街1号 (72)发明人 杨克君 叶明 陈楠 翟宇 (74)专利代理机构 哈尔滨龙科专利代理有限公 司 23206 代理人 高媛 (51)Int.Cl. G02B 13/14(2006.01) G02B 13/00(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种可见光与长波红外的共口径复合成像 光学系统 (57)摘要 本实用新型提供了一种可见光与长波红外 的共口径复合成像光学系统，包括：沿光路依次 设置的整流罩、红外复合镜组以及棱镜组；红外 复合镜组中靠近整流罩一侧的红外透镜的中心 具有开孔；棱镜组设置在开孔处，用于将从开孔 处进入的可见光引导至红外复合镜组外。本实用 新型成像视场大、探测距离远、占用空间小、具有 大相对孔径，可用于小型红外导引头中，可实现 对目标的搜索、 跟踪。权利要求书1页 说明书3页 附图17页CN 209690606 U 2019.11.26 C N 209690606 U
权 利 要 求 书1/1页CN 209690606 U 1.一种可见光与长波红外的共口径复合成像光学系统，其特征在于，包括： 沿光路依次设置的整流罩(1)、红外复合镜组(2)以及棱镜组(3)； 所述红外复合镜组(2)中靠近整流罩(1)一侧的红外透镜的中心具有开孔； 所述棱镜组(3)设置在所述开孔处，用于将从开孔处进入的可见光引导至所述红外复合镜组(2)外。 2.根据权利要求1所述的可见光与长波红外的共口径复合成像光学系统，其特征在于，还包括可见光反射镜(4)以及可见光成像镜组(5)，所述可见光反射镜(4)用于将引导出的可见光反射至可见光成像镜组(5)，进而通过可见光成像镜组(5)进行成像。 3.根据权利要求2所述的可见光与长波红外的共口径复合成像光学系统，其特征在于，所述红外复合镜组(2)包括第一红外透镜、第二红外透镜、第三红外透镜，分别沿着靠近整流罩至远离整流罩方向依次设置；所述第一红外透镜的中心具有开孔。 4.根据权利要求3所述的可见光与长波红外的共口径复合成像光学系统，其特征在于，由红外复合镜组(2)构成的红外光分系统的工作波段为8μm～14μm，视场≥6.5°× 5.2°；由棱镜组(3)、可见光反射镜(4)以及可见光成像镜组(5)构成的可见光分系统的工作波段为580nm～1000nm，视场≥8°×8°。 2
红外图像与可见光图像融合 笔记 图像融合是将来自不同传感器在同一时间(或者不同时间)对同一目标获取的两幅或者多幅图像合成为一幅满足某种需求图像的过程。 为了获得较好的融合效果，在研究融合算法之前，对图像预处理理论及方法进行了研究。预处理理论主要包括图像去噪、图像配准和图像增强。图像去噪目的是为了减少噪声对图像的影响。图像配准是使处于不同状态下的图像达到统一配准状态的方法。图像增强是为了突出图像中的有用信息，改善图像的视觉效果，并方便图像的进一步融合。 图像融合评价方法：主观评价和客观评价。指标如：均值、标准差、信息熵等。 针对IHS变换和小波变换的优缺点，本文提出了一种基于这两种变换结合的图像融合方法。该算法的具体实现步骤如下：先对彩色可见光图像进行IHS变换，对红外图像进行增强，然后将变换后得到的I分量与已增强的红外图像进 行2层小波分解，将获得的低频子带和高频子带使用基于窗口的融合规则，而后对分量进行小波重构和IHS逆变换，最后得到融合结果。经仿真实验证明，此结果优于传统IHS变换和传统小波变换，获得了较好的融合结果，既保持了可见光图像中的大量彩色信息又保留了红外图像的重要目标信息。 红外传感器反映的是景物温度差或辐射差，不易受风沙烟雾等复杂条件的影响。一般来说，红外图像都有细节信息表现不明显、对比度低、成像效果差等缺点，因此其可视性并不是很理想。 可见光成像传感器与红外成像传感器不同，它只与目标场景的反射有关与其他无关，所以可见光图像表现为有较好的颜色等信息，反应真实环境目标情况，但当有遮挡时就无法观察出遮挡的目标。 利用红外传感器发现烟雾遮挡的目标或在树木后的车辆等。在夜间，人眼不 能很好的辨别场景中的目标，但由于不同景物之间存在着一定的温度差，可以利用红外传感器，它可以利用红外辐射差来进行探测，这样所成的图像虽然不能直接清晰的观察目标，但是能够将目标的轮廓显示出来，并能依据物体表面的温度和发射率的高低把重要目标从背景中分离出来，方便人眼的判读。但由于自身成像原理以及使用条件等原因，所形成图像具有噪声大、对比度低、模糊不清、视觉效果差等问题。不利于人眼判读。 可以将两者图像融合在一起，这样可以丰富图像信息，提高图像分辨率，增强图像的光谱信息，弥补单一传感器针对特定场景表达的不全面，实现对场景全面清晰准确的表达。 两者的主要区别有： (1)可见光图像与红外图像的成像原理不同，前者依据物体的反射率的不同进行成像，后者依据物体的温度或辐射率不同进行成像，因此红外图像的光谱信 息明显不如可见光图像。
LabVIEW应用于实时图像采集及处理系统 2008-7-29 9:35:00于子江娄洪伟于晓闫丰隋永新杨怀江供稿 摘要：本文在LabVIEW和NI-IMAQ Vision软件平台下，利用通用图像采集卡开发一种图像实时采集处理虚拟仪器系统。通过调用动态链接库驱动通用图像采集卡完成图像采集，采集图像的帧速率达到25帧每秒。利用NI-IMAQ Vision视频处理模块，进行图像处理，以完成光电探测器的标定。该系统具有灵活性强、可靠性高、性价比高等优点。 主题词：虚拟仪器;图像处理;LabVIEW;动态链接库 1.引言 美国国家仪器（NI）公司的虚拟仪器开发平台LabVIEW，使用图形化编程语言编程，界面友好，简单易学，配套的图像处理软件包能提供丰富的图像处理与分析算法函数，极大地方便了用户，使构建图像处理与分析系统容易、灵活、程序移植性好，大大缩短了系统开发周期。在推出应用软件的基础上，NI公司又推出了图像采集卡，对于NI公司的图像采集卡，可以直接使用采集卡自带的驱动以及LabVIEW中的DAQ库直接对端口进行操作。 但由于NI公司的图像采集卡成本很高，大多用户难以接受，因此硬件平台往往采用通用图像采集卡，软件方面的图像处理程序仍采用LabVIEW以及视频处理模块编写。本文正是基于这样的目的，提出了一种在LabVIEW环境下驱动通用图像采集卡的方案，在TDS642EVM高速DSP视频处理板卡的平台下，完成实时图像采集及处理。 在图象处理的工作中主要完成对CCD光电探测器的辐射标定。由于探测器在自然环境下获取图像时，会受到来自大气干扰，自身暗电流，热噪声等影响，使CCD像元所输出信号的数值量化值与实际探测目标辐射亮度之间存在差异，所以要得到目标的精确图像就必须对探测器进行辐射标定。 2.图像采集卡简介 闻亭公司TDS642EVM（简称642）多路实时视频处理板卡是基于DSP TMS320DM642芯片设计的评估开发板。计算能力可达到4Gips，板上的视频接口和视频编解码芯片Philips SAA7115H相连,实现实时多路视频图像采集功能,支持多种PAL,NTSC和SECAM视频标准。本系统通过642的PCI接口与主机进行数据交换。PCI支持“即插即用（PnP）”自动配置功能，使图像采集板的配置变得更加方便，其一切资源需求的设置工作在系统初启时交由BIOS处理，无需用户进行繁琐的开关与跳线操作。PCI接口的海量数据吞吐,为其完成实时图像采集和处理提供保证。 3.系统组成及工作原理
第38卷第4期 2016年8月 光学仪器 OPTICAL INSTRUMENTS Vol. 38，No. 4 August,2016 文章编号：1005-5630(2016)04-0303-05 基于视觉显著性的红外与可见光图像融合 华玮平S赵巨岭S李梦S高秀敏〃 (1.杭州电子科技大学电子信息学院，浙江杭州310018; 2.上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海200093) 摘要：多波段图像融合可以有效综合各个波段图像中包含的特征信息。针对可见光和红外图 像，提出了一种结合红外图像视觉显著性提取的双波段图像融合方法，一方面旨在凸显红外图 像的目标信息，另一方面又尽可能的保留了可见光图像的丰富细节信息。首先，在局部窗口内 实现红外图像的显著性图提取，并通过窗口尺寸的变化形成多尺度的显著性图，并对这些显著 性图进行最大值的优选叠加，以获取能反映整幅红外图像各个尺寸目标的显著性图；其次，通过 结合显著性图与红外图实现显著性图的加权增强；最后，利用增强的红外显著性图进行双波段 图像的融合。通过两组对比实验，数据表明该方法给出的融合图像视觉效果好，运算速度快，客 观评价值优于对比的7种融合方法。 关键词：图像融合；红外图像增强；视觉显著性 中图分类号：TN 911. 73 文献标志码：A doi:10. 3969/j. issa 1005-5630. 2016. 04. 005 Dual-band image fusion for infrared and visible images based on image visual saliency HUA Weiping1, ZHAO Jufeng1, LI Meng1, GAO Xiumin1,2 (1. Electronics and Information College, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China； 2. School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093，China) Abstract： Dual-band image fusion is able to well synthesize the feature information from the different bands. To fuse visible and infrared images, in this paper, an infrared image visual saliency detection-based approach was proposed. This method aimed to highlight the target information from infrared image, meanwhile preserve abundant detail information from visible one as much as possible. Firstly, visual saliency map was extracted within a local window, and multiple window-based saliency maps could be obtained by changing the size of local window. And the final saliency map was generated by selecting maximum value, and this map could mirror all target information in the infrared image. Secondly，the saliency map was enhanced by combining infrared image and the previous saliency map. Finally, the enhanced saliency map was used for dual-band image fusion. Comparing with other seven methods, the 收稿日期：2015-10-13 基金项目：国家自然科学基金项目（61405052，61378035) 作者简介：华玮平(1994 )，男，本科生，主要从事光学成像等方面的研究。E-m ail:564810049@qq.c〇m 通信作者：赵巨峰(1985 )，男，讲师，主要从事光学成像、图像处理等方面的研究。E-m ail:daba〇zjf@https://www.doczj.com/doc/3a8335175.html,.C n
目前工作成果： 一、USB图像获取 USB设备在正常工作以前，第一件要做的事就是枚举，所以在USB摄像头进行初始化之前，需要先枚举系统中的USB设备。 （1）基于USB的Snap采集图像 程序运行结果： 此程序只能采集一帧图像，不能连续采集。将采集图像函数放入循环中就可连续采集。
循环中的可以计算循环一次所用的时间，运行发现用Snap采集图像时它的采集速率比较低。运行程序时移动摄像头可以清楚的看到所采集的图像有时比较模糊。 （2）基于USB的Grab采集图像 运行程序之后发现摄像头采集图像的速率明显提高。
二、图像处理 1、图像灰度处理 （1）基本原理 将彩色图像转化成为灰度图像的过程成为图像的灰度化处理。彩色图像中的每个像素的颜色有R、G、B三个分量决定，而每个分量有255中值可取，这样一个像素点可以有1600多万（255*255*255）的颜色的变化范围。而灰度图像是R、G、B三个分量相同的一种特殊的彩色图像，其一个像素点的变化范围为255种，所以在数字图像处理种一般先将各种格式的图像转变成灰度图像以使后续的图像的计算量变得少一些。灰度图像的描述与彩色图像一样仍然反映了整幅图像的整体和局部的色度和亮度等级的分布和特征。图像的灰度化处理可用两种方法来实现。 第一种方法使求出每个像素点的R、G、B三个分量的平均值，然后将这个平均值赋予给这个像素的三个分量。 第二种方法是根据YUV的颜色空间中，Y的分量的物理意义是点的亮度，由该值反映亮度等级，根据RGB和YUV颜色空间的变化关系可建立亮度Y与R、G、B三个颜色分量的对应：Y=0.3R+0.59G+0.11B，以这个亮度值表达图像的灰度值。 （2）labview中图像灰度处理程序框图 处理结果：
本科毕业设计论文 题 目 红外与可见光图像配准 专业名称 自 动 化 学生姓名 指导教师 毕业时间 2014.06
毕业 任务书 一、题目 红外与可见光图像配准 二、研究主要内容 选题来源于科研项目。红外与可见光图像由于相关性小，缺乏一致性特征，因此配准的难度较大。针对红外与可见光图像配准的研究，拟采用基于特征的图像配准算法。配准算法中核心的部分在于特征的提取和特征的匹配两个部分。特征提取拟采用Harris 角点或Susan 角点检测算法，这两种算法稳定性好，也适合实时性场合需要。特征匹配阶段根据图像物理特性选择合适的匹配测度及匹配算法。最终实现一种自动、快速、较高性能的配准方法。 三、主要技术指标 1、开发工具采用OpenCV ； 2、配准时间1秒左右，精度小于1个像素。 四、进度和要求 第1-2周：初步查阅与本次毕设有关的背景知识、论文以及书籍，并进行分析、 总结，理解所研究的问题。 第3-4周：学习掌握OpenCV 、图像配准的相关知识。 第5-6周：实现Harris 角点,ORB 或者BRIEF 法对图像特征进行提取。 第7-8周：确定特征匹配算法。 第9-10周：用OpenCV 实现算法的程序。 第11-12周：用OpenCV 实现算法的程序。 第13-14周：程序测试。 第15-16周：撰写毕业设计论文，准备论文答辩。 五、主要参考书及参考资料 [1] 田伟刚。基于点特征的多源遥感图像配准技术。西北工业大学硕士学位论 文，2008年 设计 论文
[2] 苑津莎，赵振兵，高强等。红外与可见光图像配准研究现状与展望。激光与 红外，2009，39(7)：693-699 [3] C. Harris，M. Stephens．A combined corner and edge detector．In：Proceedings of the Fourth Alvey Vision Conference．Manchester：the University of Sheffield Printing Unit，1988，pp147~151 [4] S.M. Smith，J.M. Brady．SUSAN-A new approach to low level image processing．Journal of Computer Vision，1997，23：pp45~78 [5] S. Ranade，A. Rosenfeld．Point pattern matching by relaxation．Pattern Recognition，1980，12：pp269~275 [6] D. P. Huttenlocher，G. A. Klanderman，W. J. Rucklidge．Comparing images using the Hausdorff distance．IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence，1993，15(9)：pp850~863 [7] M. P. Dubussion，A. K. Jain．A modified algorithm using robust hausdorff distance measures．Proc. of 12th Int. Conf. on Pattern Recognition，Jerusalem，Israel，1994：pp566~568 [8] D.G. Sim，O.K. Kwon，R.H. Park．Object matching algorithm using robust Hausdorff distance measures．IEEE Trans. on Image Process，1999，8(2)：425~429 [9] 周成平，蒋煜，李玲玲等。基于改进角点特征的多传感器图像配准。华中科 技大学学报，2005，33(11)：pp1~4 学生学号 __________ 学生姓名 指导教师 __________ 系主任
本科毕业设计论文题目红外和可见光图像融合算法研究 专业名称 学生姓名 指导教师 毕业时间
毕业 任务书 一、题目 红外和可见光图像融合算法研究 二、指导思想和目的要求 本题目来源于科研，主要研究红外和可见光图像的特点，学习适合于红外和可见光图像融合的算法，进而编程实现相关算法。希望通过该毕业设计，学生能达到： 1．利用已有的专业知识，培养学生解决实际工程问题的能力； 2．锻炼学生的科研工作能力和培养学生团队合作及攻关能力。 三、主要技术指标 1．学习红外和可见光图像的特点； 2．研究红外和可见光图像的像素级融合算法； 3．编程实现红外和可见光图像的融合。 四、进度和要求 第01周----第02周： 参考翻译英文文献； 第03周----第04周： 学习红外和可见光图像的特点； 第05周----第08周： 研究红外和可见光图像融合的算法； 第09周----第14周： 编写红外和可见光图像融合程序； 第15周----第16周： 撰写毕业设计论文，论文答辩。 五、主要参考书及参考资料 1. 敬忠良. 图像融合——理论与应用. 高等教育出版社. 2. 郭雷. 图像融合. 电子工业出版社. 3. 匡艳. 可见光与红外图像融合技术研究. 电子科技大学硕士学位论文. 4. 童明强. 红外图像与可见光图像融合的研究. 天津理工大学硕士学位论文. 学生 指导教师 系主任 设计 论文
摘要 红外技术作为人类认识自然、探索自然的一种新的现代工具，已经被各国普遍的应用于生物、医学、地学等科学领域以及军事侦察方面。红外图像直接反映了物体表面温度分布情况，但由于目标的红外辐射十分复杂，而且影响目标红外辐射的因素很多，红外热图像的清晰度远不如可视图像。可见光图像能够很好的描绘场景中各个物体的外形结构，具有较好的轮廓表现力，所以将红外和可见光图像融为一体有非常好的效果。而通过图像融合是实现这一效果的有效方法，融合后的图像可信度更高，模糊较少，可理解性更好，更适合人的视觉及对源图像的进一步分析、理解以及目标检测、识别或跟踪。图像融合充分利用了多个被融合图像中包含的冗余信息和互补信息，同时又不同于一般意义上的图像增强，它是计算机视觉、图像理解领域的一项新技术。 本文针对红外和可见光图像融合算法进行了研究。通过使用计算机图像处理方法，对同一场景的红外图像和可见光图像进行融合处理，得到一副单一的融合图像，它成功包含了两副源图像的信息。本文主要研究了利用MATLAB软件实现对红外和可见光图像的处理和融合，采用对应像素取大值、取小值、平均值，区域能量、区域对比度比较的融合方法，并且对融合结果图像使用信息熵、标准差、平均梯度、空间频率的评价指标进行了分析比较。结果表明，融合结果图像既保留了可见光图像的清晰的轮廓信息，同时也显示了目标物体的表面温度分布情况。 关键字：图像融合，红外图像，可见光图像，MATLAB软件
（ 二 〇 一 二 年 六 月 本科毕业设计说明书 题 目：基于单片机的图像处理采集系统设 计与实现 学生姓名： 学 院： 系 别： 专 业： 班 级： 指导教师：
摘要 传统的工业级图像处理采集系统大多是由CCD摄像头、图像采集卡和PC机组成，虽已得到了广泛的应用，但是它具有结构复杂，成本高，体积大，功耗大等缺点。随着单片机的迅速发展，开发一种智能控制及智能处理功能的微型图像处理采集系统成为可能，并且也克服了传统图像处理采集系统的诸多缺点。 本设计提出了基于单片机的图像采集系统，该系统主要由四大模块组成：第一个是单片机控制模块，对摄像头进行控制；第二个是摄像头模块，即进行图像拍摄和取图；第三个是Zigbee无线传输模块，功能是将图像传送到上位机；最后是上位机，实现图像显示功能。其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高，使用环境广泛及成本低等。利用Proteus和Keil进行仿真调试，可以看到设计内容的运行结果，验证系统运的行正确及稳定性，并且实现了图像处理采集功能，所以具有一定的实用和参考价值。 关键词：单片机；Proteus；图像采集
Abstract The traditional industrial image processing collection system by CCD camera, mostly image collection card and PC unit into, although already a wide range of applications, but it has the structure is complex, high cost, big volume and shortcomings, such as big power consumption. With the rapid development of the single chip microcomputer, the development of a kind of intelligent control and intelligent processing function of micro image processing collection system possible, and also overcome traditional image processing collection system of many of the faults. This design is put forward based on SCM image acquisition system, the system consists of four modules: the first one is the single chip microcomputer control module, the camera to control; The second is a camera module, the image shoot and take diagram; The third is Zigbee wireless transmission module, the function is will images to PC; Finally the PC, realize image display function. Its advantage is hardware circuit is simple, software perfect function, control system and reliable, high cost performance, use extensive and environment cost low status. Use Proteus and Keil simulation commissioning, can see the operation of the design content, as demonstrated the correct and do the system stability, and realize the image processing collection function, so has certain practical and reference value. Keywords:Single-Chip Microcomputer;Proteus; Image Capture
项目编号:中大招（特）[2011]023号 项目名称：中山大学公卫学院激光共聚焦扫描显微镜采购项目 附件: 激光共聚焦扫描显微镜，1套，要求如下： （一）光学共聚焦扫描系统： 1) 检测成像通道：物理通道数5个，其中荧光通道4个，透射光DIC通道不少于1个。 2) 荧光检测通道均可使用狭缝光谱扫描技术，可进行400～800nm连续无极的光谱扫描； 3) 荧光检测器的要求：有1个荧光通道采用磷砷化镓（GaAsP）超高灵敏度探测器；对极弱荧光信号或者单分子荧光信号可进行检测。另外，荧光检测器提供2个的大靶面探测器（PMT）。 4) 采用单针孔, 各通道扫描图像无错位问题； 5) 激光能快速的双向来回扫描，在扫描完的回程中可进行图象采集，便于快速的FRAP试验； 6) 自动焦面控制系统，通过850nm的LED光对焦面进行实时自动校准； 7) 扫描图像分辨率（不管是二维还是三维图象）均可达到8192X8192以上，线扫描速度可达2800线/秒； 8) 扫描镜：扫描镜采用X2Y三镜扫描； 9) 扫描旋转：自由旋转200°，可在扫描过程中任意旋转； 10) 扫描视场：22mm； 11) 扫描速度: 5帧/秒(512x512 象素)； 12) 共聚焦分析软件系统能控制快速制冷CCD，在不开激光的情况下，共焦软件系统能与CCD、显微镜、快速外置滤块转盘、荧光光源、CO2系统组成完整的活细胞观察系统； （二）激光器及相关配置： 由AOTF声光调制器控制所有激光谱线: Ar：458/476/488/514 nm 65mW，有4条谱线； HeNe: 543 nm 1mW， HeNe: 633 nm 10mW。 近紫外激光器：405nm 50mW （三）智能型倒置显微镜主机配置： 1) 采用全自动研究级倒置荧光显微镜。由计算机的激光共聚焦扫描软件系统全自动控制；含明场、荧光、DIC、等基本功能 2) 显微镜通过一个智能外置控制器控制，快速方便，无需接触显微镜，减少样品的污染机会和显微镜震
《光电仪器系统设计》复习 注：以下题目的答案仅供参考，部分题目的答案可能不够完整与严格。 第一章概论 一、什么是光电仪器，其基本作用有那些？ 以光学原理为基础，综合采用电子、计算机、机械等其他技术的各类仪器，用于对物质实体及其属性进行观察、监测、测定、验证、传输、变换、显示、分析处理与控制。 二、光电仪器的基本构成包括哪几部分，涉及哪些内容？ 光电仪器的构成——三大部分 ●机械部分：仪器的传动机构、联接机构、调整机构和壳体等 ●电子与微机控制部分：各种电子线路、照明、显示和计算机控制等 ●光学部分：由各种透镜、棱镜、平面镜、光栅和光纤等元件组合而成 三、光电仪器设计的指导思想是什么？ (1) 仪器的性能指标确定要合理，综合考虑应用场合和整体性能 (2) 经济性：不盲目追求复杂、高级方案，尽可能采用最简单、最经济的设计方案满足所提出的功能要求。 (3) 可靠性：可靠性差，就没有使用价值。 (4) 环保与安全性：不污染环境，对操作人员没有伤害。 (5) 效率：尽可能提高测量速度 (6) 寿命：充分考虑器件的寿命，易耗元件的更换，维护的方便。 (7) 封装和造型：总体结构安装、部件建的造型、细部美化等都要考虑，尽量使产品。 (8) 操作方便：操作要符合人们的习惯，尽可能节省人的体力和脑力。 四、光电仪器设计的原则是什么？ (1) 从原理上提高性能的原则 (2) 精度匹配原则：在分析基础上，对各部分精度分配恰当 (3) 最短传动链原则：影响精度的测量和传动链最短，零部件最少 (4) 零部件的标准化、系列化和通用化原则
(5) 便于加工和生产的原则 (6) 最佳性价比的原则 五、光学仪器如何进行分类？ ①按光学工作原理： ●反射原理：采用各种反射镜及其组合：潜艇观察镜、反光镜等 ●成像原理：显微、望远、投影、照相、OCT等 ●物理光学：干涉、衍射、偏振等 ●导波光学：纤维光学和波导光电仪器等 ②按经典光学应用分类： ●观察仪器：望远镜、显微镜等 ●测量仪器：测距仪、干涉仪、OCT等 ●瞄准： ●摄像：照相机 ③按光谱波段分类： ●可见光仪器：目视光学仪器、可见光成像仪器 ●红外光学仪器：红外夜视仪器、空间红外探测仪器 ●紫外光学仪器：紫外成像仪器、光刻机器 ④按现代光学用途分类： ●民用光电仪器：普通目视光学仪器、可见光成像仪器、CCD观察及成像仪器等 ●军用光电仪器：观测仪器、头盔夜视仪、空间红外探测仪器、各种军用装备等 ●空间光电仪器：飞机机载光电仪器、卫星光电仪器 六、光学仪器设计包括哪些程序？ (1) 确定设计任务：根据用户需求、发展要求来确定 (2) 调研：了解国内外同类产品、性能和特点 (3) 分析设计任务，制定设计任务书 (4) 方案设计： ①实现功能分析；
DSP图像采集处理系统设计实例 本章将介绍基于TI C6000系列DSP芯片的图像采集处理系统实例。第一节介绍图像处理系统的应用。第二节介绍图像采集系统的基本结构，着重分析如何平衡需求和成本的设计方法。第三节介绍系统的硬件设计，分析DSP和图像采集芯片的接口、电气知识等，给出了设计方案。最后介绍系统的软件设计，主要介绍本系统的软件设计方案，同时也重点介绍TI的图像库。 1 图像采集处理系统的应用 数字图像处理技术是计算机图形深入应用和高层应用的一个极其广泛的领域，它把来自照相机、摄像机或者传真扫描装置、医用CT机、x光机等的图像，经过数学变换后得到数字图像信息，再由计算机进行编码、滤波、增强、复原、压缩、存储等处理，最后产生可视图像，这种技术称为图像处理(Image Processing)。图像处理技术在通信科学、生产与管理、多媒体技术、高清晰度电视、医用图像处理、商品电子化、目标跟踪等领域得到了广泛的应用。在通信事业上，传统的图像信息传输是以模拟图像信号形式出现的。为了提高信息传输的质量和速度，近来数字图像信号处理与传输技术正在迅猛发展，并逐步取代传统的模拟信号处理与传输技术。目前，“信息高速公路”成了发达国家的热门课题，其中数字图像处理技术则成为它的极其重要的部分。而且，数字图像处理技术还与当前乃至21世纪的一些关键电子技术及电子产品密切相关。 目前数字图像处理技术几个引人瞩目的高科技领域包括： 1．高清晰度电视(HDTV) 高清晰度电视是当今国际高科技竞争的制高点之一，占领这个制高点者，必将拥有巨大的经济效益。目前主要有两种发展模式：一是日本、西欧等国家在现有的基础上进行改良；二是美国推出的全数字HDTV，1992年美国推出了4种全数字HDTV，它们的关键技术是在视频图像信号处理上采用最先进的信源图像压缩编码技术。然而，其价格上分昂贵，难以真正商品化。这种状况的丰要原因是压缩编码方法的效率不高。 2．商业电子化 20世纪90年代，由于美国商品零售业的发展，出现了新兴的零售连锁集团，它凭借现代化的计算机管理信息系统所带来的零库存、低成本和低售价，迅速占领了市场，成为美国商品零售业的首批巨人。“这种商业电子化”大市场吸引着越来越多的创业者、高科技公司，以致一些世界性大公司纷纷涉足于这一领域。 商业零售业作为市场流通的枢纽与各行各业密切相关，它使得商业电子化成为一项复杂的系统工程，它不仅仅使商场收款机电子化，而且它还使商场网络化、货币支付电子化甚至订货电子化等。在商业电子化过程中，商品信息的处理、存储与传输是十分重要的环节。
多光谱可见光遥感图像压缩系统设计 摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V电源，TSMC 0．18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。关键词：Butte 近年来，随着航天遥感技术的发展空间遥感数据量日益庞大，图像数据量的巨大带来传输的瓶颈。同时，空间相机图像细节丰富，卫星飞行高度通常几百千米以上，对地面覆盖范围广，地面上的小目标在卫星成像后，通常只有几个像素，因此研究空间相机图像压缩系统具有重要意义。由于JPEG2000标准采用了许多新的压缩编码技术；全帧离散小波变换、整数DWT滤波器、带中央死区的均匀量化器实现嵌入式编码等。由此得到最佳的嵌入式码流，改进了抗误码能力和部分空间随机存取能力，简化了某些几何操作，得到常灵活的码流语法，其在遥感图像压缩中的应用也受到重视，因此，本文研制了基于 JPEG2000的空间相机图像压缩系统。 1 JPEG2000图像压缩标准 JPEG2000是JPEG工作组制定的静止图像压缩编码的国际标准， JPEG2000采用全帧离散小波变换(DWT)，DWT自身具有多分辨率图像表示性能，而且在大范围内去除图像的相关性，将图像能量更好集中，使压缩效率得到提高；由于使用整数DWT滤波器，在单一码流中可以同时实现有失真和无失真压缩；通过使用一种带中央“死区”的均匀量化器实现嵌入式编码。由此得到最佳的嵌入式码流，改进的抗误码能力，部分空间随机存取能力，简化了某些几何操作，得到了活跃的码流语法。JPEG2000图像压缩标准主要特征： 1)良好的低比特率压缩性能这是JPEC2000最主要的特征。之前的JPEG标准，对于细节分量多的灰度图像，当压缩码率低于0．25 bpp时，视觉失真大。JFPEG2000格式的图片压缩比可以在JPEG的基础上再提高10％～30％，而且压缩后的图像显得更细腻平滑。尤其在低比特压缩码率下，具有良好的性能，以适应窄带网络、移动通信等带宽有限的应用需要。 2)累进式传输现采用JPEG压缩的图像下载时是按“块”传输，因此只能一行一行显示，而采用JPEG2000格式的图像支持累进传输(Prog-ressive Transmission)。累进式图像传输允许图像按照所需的分辨率或像素精度进行编码和重构。用户根据需要，对图像传输进行控制，在获得所需的图像分辨率或质量要求后，在不必接收解码整个图像的压缩码流情况下，便可终止解码。 3)码流的随机访问和处理这一特征允许用户在图像中随机地定义感兴趣的区域，使得这一区域的图像质量高于其他图像区域；码流的随机处理允许用户进行旋转、移动、滤波和特征提取等操作。