图像传感技术中的图像信号处理

图像传感器综述.

图像传感器综述通过前几篇文章，相信大家可能对数码图像和色彩有了一定的认识。从这篇文章开始，我们将会对大家拍摄使用的“武器”－－数码相机进行全方位的介绍。首先我们来了解一下数码相机的核心部件－－图像传感器。一、图像传感器的历史与传统相机不同，数码相机并不是使用胶片来感光，而是使用图像传感器来捕捉图像。图像传感器的历史可以说非常的悠久：早在1873年，当时科学家约瑟·美(Joseph May及伟洛比·史密夫(WilloughbySmith就发现了硒元素结晶体感光后能产生电流，这是电子影像发展的开始。以后陆续有组织和学者研究电子影像，发明了几种不同类型的图像传感器。其中重要的发明有20世纪50年代诞生的光学倍增管(Photo Multiplier Tube，简称PMT和70年代出现的电荷耦合装置(Charge Coupled Device，简称CCD。 20世纪末，又有三种新型的图像传感器问世了，它们分别是互补氧化金属半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS、接触式图像传感器(Contact lmage Sensor，简称CIS和LBCAST传感器系统(Lateral Buried Charge Accumulator, Sensing Transistor Array。二、PMT PMT是最早出现的图像传感器，从五十年代发展到现在，技术已经非常成熟，是目前性能最好的传感器。它就像一个圆柱体小灯泡，直径约一寸，长度约二寸；内置多个电极，将进入的光信号转化为电信号，即使很微弱的光线也可准确补捉。其最高动态范围可达4.2，相对于其它类型只能达到3.2-3.6的传感器，PMT要胜出不少；而且它非常耐用，可以运作十万小时以上。但是由于其造价相当高，只能应用于专业的印刷、出版业扫描仪及工程分析仪等。类似小灯泡的传感器“PMT”

数字视频技术总复习题

数字视频技术总复习题一基本概念填空题 1 摄像机在拍摄时，通过光敏器件，将光信号转换为电信号，这种电信号就是（RGB）信号。 2 模拟彩色电视机的制式主要有（NTSC制、PAL制和SECAM制）；中国、朝鲜等国家采用（PAL）制式彩色电视机标准。 3 电视机的扫描方式有（隔行扫描和非隔行扫描（逐行扫描））之分。 4 行频f H是指（每秒钟扫描多少行）；场频f f是指（每秒钟扫描多少场）；每秒扫描多少帧称为（帧频）f F。 5 PAL制式电视的场扫描频率是（50 Hz）,周期为（20 ms）；帧频是25 Hz，是场频的（一半），周期为（40 ms）。 6 彩色电视中，用Y、C1, C2彩色表示法分别表示亮度信号和两个色差信号，C1，C2的含义与具体的应用有关。在NTSC彩色电视制中，C1，C2分别表示（I、Q）两个色差信号；在PAL彩色电视制中，C1，C2分别表示（U、V）两个色差信号；在CCIR 601数字电视标准中，C1，C2分别表示（Cr，Cb）两个色差信号。 7 电视图像数字化常用的方法有两种，一种是（从复合彩色电视图像中分离出彩色分量，然后数字化）；另一种是（用一个高速A/D转换器对彩色全电视信号进行数字化，然后在数字域中进行分离，以获得所希望的YCbCr，YUV，YIQ 或RGB分量数据）。 8 NTSC制、PAL制和SECAM制共同的电视图像采样频率是fs=（13.5MHZ）。 9 目前数字电视图像使用（MPEG-2）video标准。 10 目前传输数字电视的主要方式是（卫星，地面广播和电缆）；用它们传输的电视分别称为（卫星数字电视、地面数字电视和有线数字电视）。 11 数字彩色电视机的制式主要有（ATSC DTV、DVB和ISDB）。中国等国家采用（欧洲DVB）制式数字彩色电视机标准。 12 数字电视的视频接口主要有（DVI、HDMI、UDI和DisplayPort）四种接口。 13 模拟电视信号转换为数字电视信号的过程是（模拟/数字转换编码过程），称可为（PCM调制脉冲编码调制），由（A/D转换器实现)。数字电视信号转换为模拟信号则称（PCM解调过程），由（D/A转换器实现）。 14全数字电视系统的信源编码采用（MPEG-2标准对数字化视频信号进行）压缩编码，其目的是（降低数字信号的传输码率）。 15全数字电视系统压缩编码后的数字视频信号在调制前，为了保证在传输工程中尽可能减少差错，通常还要加入（用于纠错的RS码和卷积码）。其目的是（提高数字信号的传输的可靠性）。 16 为了在编码中实现最大的压缩比，MPEG使用三种类型的图像，分别是（I 帧、P帧和B帧）。 17 VCD视频压缩采用（MPEG-1）标准，图像分辨率为（352×240）；DVD视频压缩采用（MPEG-2）标准，图像分辨率为(720×480). 18 信息熵表示的是（信源产生信息量的大小）。信息熵越大，不确定度越大，所含信息越多。

信号处理电子电路图全集

信号处理电子电路图全集一．波形发生器电路图交流驱动电路实现的基本要求是要在选通像素点两端施加交变脉冲信号，而在非选通端加零偏压或负偏压。为了增加电路应用的灵活性，并且为研究OLED的驱动信号变化对于其性能的影响提供方便，要求交流驱动电路的相位和占空比可调。为此，本文设计了一个可以灵活控制的波形信号发生器，其结构为图1所示的一个由双D型触发器构成的振荡器。该振荡器的起振、停止可以控制，输出波形的相位和占空比也可以调节，其工作波形如图2所示。二．红外接收头的构造红外接收电路通常由红外接收二极管与放大电路组成，放大电路通常又由一个集成块及若干电阻电容等元件组成，并且需要封装在一个金属屏蔽盒里，因而电路比较复杂，体积却很小，还不及一个7805体积大！ SFH506-38与RPM-638是一种特殊的红外接收电路，它将红外接收管与放大电路集成在一体，体积小（大小与一只中功率三极管相当），密封性好，灵敏度高，并且价格低廉，市场售价只有几元钱。它仅有三条管脚，分别是电源正极、电源负极以及信号输出端，其工作电压在5V左右.只要给它接上电源即是一个完整的红外接收放大器，使用十分方便。它的主要功能包括放大,选频,解调几大部分,要求输入信号需是已经被调制的信号。经过它的接收放大和解调会在输出端直接输出原始的信号。从而使电路达到最简化！灵敏度和抗干扰性都非常好，可以说是一个接收红外信号的理想装置。 · [图文] T形R-2R电阻网络D/A转换电路

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图像信号处理实验指导书.

《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。

信息熵在图像处理中的应用

信息熵在图像处理中的应用摘要：为了寻找快速有效的图像处理方法，信息理论越来越多地渗透到图像处理技术中。文章介绍了信息熵在图像处理中的应用，总结了一些基于熵的图像处理特别是图像分割技术的方法，及其在这一领域内的应用现状和前景同时介绍了熵在织物疵点检测中的应用。 Application of Information Entropy on Image Analysis Abstract ：In order to find fast and efficient methods of image analysis ，information theory is used more and more in image analysis ．The paper introduces the application of information entropy on the image analysis ，and summarizes some methods of image analysis based on information entropy ，especially the image segmentation method ．At the same time ，the methods and application of fabric defect inspection based on information entropy ale introduced ．信息论是人们在长期通信实践活动中，由通信技术与概率论、随机过程、数理统计等学科相结合而逐步发展起来的一门新兴交叉学科。而熵是信息论中事件出现概率的不确定性的量度，能有效反映事件包含的信息。随着科学技术，特别是信息技术的迅猛发展，信息理论在通信领域中发挥了越来越重要的作用，由于信息理论解决问题的思路和方法独特、新颖和有效，信息论已渗透到其他科学领域。随着计算机技术和数学理论的不断发展，人工智能、神经网络、遗传算法、模糊理论的不断完善，信息理论的应用越来越广泛。在图像处理研究中，信息熵也越来越受到关注。 1 信息熵 1948年，美国科学家香农(C ．E ．Shannon)发表了一篇著名的论文《通信的数学理论》。他从研究通信系统传输的实质出发，对信息做了科学的定义，并进行了定性和定量的描述。他指出，信息是事物运动状态或存在方式的不确定性的描述。其通信系统的模型如下所示：图1 信息的传播信息的基本作用就是消除人们对事物的不确定性。信息熵是信息论中用于度量信息量的一个概念。假定X 是随机变量χ的集合，p （x ）表示其概率密度，计算此随机变量的信息熵H （x ）的公式是 P （x ，y ）表示一对随机变量的联合密度函数，他们的联合熵H （x ，y ）可以表示为信息熵描述的是信源的不确定性，是信源中所有目标的平均信息量。信息量是信息论的中心概念，将熵作为一个随机事件的不确定性或信息量的量度，它奠定了现代信息论的科学理论基础，大大地促进了信息论的发展。设信源X 发符号a i ，的概率为Pi ，其中i=1，2，…，r ，P i >O ，要∑=r i Pi 1=1，则信息熵的代数定义形式为：

CameraCube新型图像传感技术.

CameraCube新型图像传感技术随着消费者对于体积更小、功能更丰富的可携式装置需求日益殷切，数码图像市场也持续展现微型化的趋势。这个趋势也为更为轻薄短小的高品质低成本行动相机带来了更大的需求。为了因应成熟数码图像市场的需求，一些图像传感器厂商也加快速度提升其画素、镜头与封装技术的核心能力。图1行动电话用相机的尺寸与成本均已大幅降低 CameraCube技术简介过去感测器与镜头制造厂商在组装模组时，均将感测器与镜头视为独立的元件而分头研发。虽然今天大多数的镜头厂商都使用自动化生产设备，但组装镜头的一般制程在近年来却没有显著的变化，制程在精密度上也已经达到了极限。与制程相关的精密度会直接影响产品的成本与图像品质。 CameraCube技术由OmniVision推出，该技术运用了其于CSP与晶圆层级光学元件的丰富经验，使用了新的制程。相对于传统模件一次制作一个或少量元件，本制程可以同时制造生产数千个镜头。个别镜头元件会与作为限制进光量(aperture stop)和滤色镜(filter)的多层原料结合，以制成一组光学镜头。在切割并与感测器组装之后，此装置将会经历一个额外的制程步骤，以保护装置不受电磁波干扰(EMI)和静电放电(ESD)的损害。促成此技术的重要元件即CSP。CSP晶圆能作为所有镜头结合的基质，此制程不但仰赖半导体产业的精密度，同时也仰赖进阶的模型制作与制程开发，以实现高精密度的复制光学元件。图2 传统的相机模组相较于简单的CameraCube装置拥有过高的复杂性、过大的BOM和体积。图中的两种装置以同一比例显示 OVM6680与OVM7690这两款CameraCube产品就是可回焊式完全相机解决方案。OVM6680和OVM6680都是将单晶片图像感测器、嵌入式处理器和晶圆层级光学元件等全方位功能封装于一个轻薄短小的整合元件当中。OVM6680以一个F/2.8 74° FOV镜头提供400×400画素的解析度。OVM7690透过F/3.0 64° FOV镜头提供640×480画素解析度。OVM6680的最高运作速度达每秒30帧数(fps)。图3 数以千计的CameraCube装置可以透过共同半导体工具同时生产制造 OVM7690具有极小的占用面积和z-height(2.5mm× 2.9mm×2.5mm)。所有需要的图像处理功能，包括曝光、gamma值、白平衡、色彩饱和度和色调控制都可以透过SCCB介面进行设定，消除固定图像杂讯、拖影和晕光等图像瑕疵问题，产生干净、完全稳定的彩色图像。

应用Matlab对图像信号进行频谱分析及滤波

应用Matlab对图像信号进行频谱分析及滤波实验目的 1.巩固所学的数字信号处理理论知识，理解信号的采集、处理、传输、显示和存储过程; 2.综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力; 3.学习资料的收集与整理,学会撰写课程设计报告。实验环境 1.微型电子计算机(PC）； 2.安装Windows 10操作系统,MATLAB7.0，Formatfactory,绘画板等开发工具。实验原理在Matlab软件平台下，读取和显示彩色图像数据的相关函数和调用方法如下: 实验内容和任务要求 1.选取一张彩色图像（注意不能出现雷同，否则记为0分），提取图像的灰度值，并显示出灰度图像. 2.在图像中增加正弦噪声信号(自己设置几个频率的正弦信号），显示出加入噪声信号后的灰度图像。 3.给定滤波器的性能指标,分别设计FIR和IIR数字滤波器，并画出滤波器的幅频响应曲线。 4.用自己设计的滤波器对含噪声图像信号进行滤波，显示出滤波后的灰度图像。 5.对原始灰度图像、加入噪声信号的灰度图像和滤波后的灰度图像进行频谱分析和对比，分析信号的变化.

实验分析本实验要求用Matlab软件完成对图像信息的处理. 对于任务1,这里采用了一张jpg格式的张学友新专辑《醒着做梦》的封面图片,保存在Matlab的work文件夹下。采用imread(）函数读取,并利用rgb2gray（)函数将其转化为二维的灰度图像(原始的数据类型是unit8型,需要将其转化为可用于计算的double类型）,并利用imshow（）函数将其显示出来; 对于任务2，在加入噪声前,需要先将二维数据利用循环嵌套语句转化为一维数据，然后加入三个高频噪声，再利用循环嵌套语句转化为二维的数据,利用imshow(）函数显示出来；对于任务3，这里分别设计了满足一定指标的IIR低通滤波器（巴特沃斯)和FIR 低通滤波器（哈明窗）并对其相关指标进行了分析。对于任务4，利用任务3中设计好的两个滤波器分别对加噪后的灰度图像进行滤波（filter()函数），并分别显示滤波后的灰度图像；对于任务5，利用快速傅里叶变换算法(FFT）对各阶段数据分别进行频谱分析，并将它们的频谱绘制在同一张图上作为对比。 Matlab代码 clc；close all；clear all; ％%图像的读取以及转换 x=imread（'hh.jpg'）;%读取jpg图像 x1=rgb2gray(x）；％生成M*N的灰度图像矩阵［M，N]=size（x1);％求图像规模％%生成原始序列并求频率响应 x2=im2double（x1）； x3=zeros（1,M＊N);％初始化 for i=1:M for j=1:N x3（N＊（i-1)+j）=x2（i，j)； end end ％将M*N维矩阵变成1维矩阵 fs=1000；％扫描频率1kHz T=1/fs；％扫描时间间隔

HD-SDI数字视频信号处理及传输的FPGA设计与实现

《单片机原理与接口技术》期中论文论文题目HD-SDI数字视频信号处理及传输的FPGA设计与实现姓名学号学院电气工程学院专业班级2008级通信工程

目录引言 (3) 1.HD-SD I卡电路结构 (4) 2.HD-SD I数字行、场定时关系 (5) 3.视频数据的提取及处理 (9) 4.DMA控制模块 (13) 5.PLX9656局部总线到Avalon总线转换模块 (13) 6.实验调试 (14) 7.结束语 (15) 参考文献: (16)

HD-SD I数字视频信号处理及传输的FPGA设计与实现专业：通信工程姓名：黄鑫摘要：设计了一种符合SMPTE292M标准的高清晰度数字电视信号采集传输用的HD-SD I卡,介绍了其电路结构,对HD-SD I中的视频数据、视频定时基准码、行号数据、校验码进行了分析,并就数字视频识别和提取模块、DMA传输模块和PLX9656 局部总线到Avalon总线的转换模块进行了设计。FPGA采用Altera公司的StratixEP1S25,实验调试结果表明, HD-SD I数字视频信号处理及传输工作稳定可靠。关键词:高清晰度电视; 比特串行数字接口; HD-SD I; 现场可编程门阵列 FPGA design and implementation of HD-SD I digital video signal processing and transport Abstract: This paper designed a newly developed SDI card for HDTV of SMPTE292M, and gave the construction of the HD-SD I card’s circuits. Gave detailed analyses of video data, timing reference codes, line number data, DMA transport，conversion between PLX9656 local bus and Avalon bus. This paper also p resented the design of these model.The design adopted Altera’s Stratix EP1S25 as FPGA, and experimental results show that the processing and transport of HD-SD I card isstabilization and trustiness. Key words: HD-SD I; FPGA; bit-serial digital interface

图像传感器

图像传感器一、前言在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到cm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。二、CCD图像传感器 1、CCD图像传感器的简介 CCD，英文全称：Charge-coupled Device，中文全称：电荷耦合元件。可以称为CCD图像传感器。CCD 是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。机械量测量中有关形状和尺寸的信息以图像方式表达最为方便。目前较为实用的图像传感器为电荷耦合器件（Charge Couple Device简称CCD）。它分为线阵CCD和面阵CCD两种。前者用于尺寸和位移的测量，后者用于平面图形、文字的传递等。目前面阵CCD已作为固态摄像器用于可视电话和闭路电视等，在生产过程的监视和楼宇安保系统等领域的应用也日趋广泛。 2、CCD图像传感器基本工作原理原理：以市面上常见的IL 型CCD 为例，曝光之后所有产生的电荷都会被转移到邻近的移位暂存器中，并且逐次逐行的转换成信号流从矩阵中读取出来。这些强弱不一的讯号，会被送入一个DSP 也就是数位影像处理单元。在这个单元之中有一个A/D 类比数位讯号转换器。这个转换器能将信号的连续范围配合色块码赛克的分布，转换成一个2D的平面表示系列，它让每个画素都有一个色调值，应用这个方法，再由点组成网格，每一个点（画素）现在都有用以表示它所接受的光量的二进位数据，可以显示强弱大小，最终再整合影像输出。性能（以三种常见CCD为例）（1）Interline 型CCD 的优点在于曝光后即可将电荷储存于暂存器中，元件可以继续拍摄下一张照片，因此速度较快，目前的反应速度以已经可达每秒15张以上。但IL 的缺点则是暂存区占据了感光点的面积，因此动态范围（Dynamic Range - 系统最亮与最暗之间差距所能表现的程度）较小。不过，由于其速度快、成本较低，因此市面上超过86％以上的数位相机都以IL 型CCD 为感光元件；（2）Full-Frame 全像CCD是一种架构更简单的感光设计。有鉴于IL 的缺点，FF改良可以利用整个感光区域（没有暂存区的设计），有效增大感光范围，同时也适用长时间曝光。其曝光过程和Interline 相同，不过感光和电荷输出过程是分开。因此，使用FF CCD的数位相机在传送电荷资讯时必须完全关闭快门，以隔离镜头入射的光线，防止干扰。这也意味着FF 必须使用机械快门（无法使用IL 的电子CLOCK 快门），同时也限制了FF CCD的连续拍摄能力。Full-Frame CCD 大多被用在顶级的数位机背上。（3）Frame-Transfer 全传CCD的架构则是介于IL 和FF 之间的产品，它分成两个部分上半部分是

图像信号处理电路故障分析思路与检修技巧

图像信号处理电路故障分析思路与检修技巧顾名思义，图像信号处理电路处理的是图像信号。在彩电维修过程中，电视机表现出什么样的故障现象，才能判定故障与图像信号处理电路有关或在图像信号处理电路呢?吾以为，电视机出现有光栅、有字符、无图像或图像不正常现象，均可判定图像信号处理电路可能存在故障。彩色电视机中的图像信号处理电路涉及的电路较多，电视机的功能不同、屏幕尺寸大小不同，图像信号处理电路的组成和电路也存在很大差异。如果对不同时期的彩色电视机图像信号处理电路加以比较分析，会发现彩色电视机中的图像信号处理电路由基本电路和附加电路组成。基本电路是电视机不可缺少的电路，电视机有了基本电路，就可以重现图像和声音；电视机图像信号处理电路设计附加电路的目的，是为了改善图像质量、增加电视机的功能。图像信号处理电路基本电路由高频调谐器、幅频特性选择电路、图像中频信号放大和视频检波电路、亮度信号和色度信号处理电路、视频信号放大电路组成。早期的彩色电视机，如长虹M11(代表机型有CK53A、C1742等)机芯，由于电视机功能简单，屏幕尺寸也不大，图像信号处理电路就只有基本电路。随着电视技术的发展和电视机功能的增加，现代彩色电视机已在原基本电路的基础上，增加了不少附加电路。当然，电视机功能不同、屏幕尺寸大小不同，增加的附加功能也不一样。图(3)为长虹CN-9 机芯(21")彩电图像信号处理电路组成框图。图中的高频调谐器、幅频特性选择电路、图像中频信号放大和视频检波电路、亮度信号和色度信号处理电路、RGB 矩阵和视频信号放大电路为基本电路，第二伴音选择和吸收、TV/AV切换开关电路为附加电路。图像信号处理基本电路中的高频调谐器，其作用是对射频电视信号进行放大、混频，它输入为不同频率的射频电视信号，输出为固定频率的图像中频信号。在目前的彩电维修行业中，彩电维修人员对高频调谐器均不进行维修，所以，彩电维修初学者没有必要对高频调谐器内部电路的电路结构和工作过程进行详细了解和掌握，关心的应是它的结果，即正常的高频调谐器需要什么样的外部条件，才能将接收下来的射频电视信号，转换成图像中频信号。目前彩色电视机中所使用的高频调谐器，有电压合成式和频率合成式两种。高频调谐器不同，需要外电路为其提供的工作条件也不一样。电压合成式高频

信号处理系统的结构及在图像处理中的应用

信号处理系统的结构及在图像处理中的应用摘要: 本文主要介绍了信号处理系统的结构，以及基于DSP的数字信号处理系统在图像处理中的典型应用。现代信息技术的迅猛发展,使得待处理的信息量急剧增加,图像处理方面的研究与应用,尤其是实时图像处理引起了更广泛的关注。近年来,DSP技术的发展不断将数字信号处理领域的理论研究成果应用到实际系统中,并且推动了新的理论和应用领域的发展,对图像处理等领域的技术发展也起到了十分重要的作用。关键词：信号处理系统DSP图像处理 Abstract： This paper mainly introduces the structure of the signal processing system, and digital signal processing system based on DSP in the typical application in image processing. The rapid development of modern information technology, has sharply increased the amount of information to be processed, the research and application of image processing, especially the real-time image processing has attracted wider attention. In recent years, the development of DSP technology to put theoretical research achievements in the field of digital signal processing is applied to the actual system, and promote the development of the new theory and application field, the technique development of image processing and other fields has played a very important role Key words: The signal processing system DSP image processing 第一章信号处理系统的结构 1.1 信号处理系统的构成典型的信号处理系统主要由传感器(输出电压、电流、电阻、电容、光功率)、信号形式变换电路（转换为电压既模拟信号）、信号调理电路（放大、滤波、前后级匹配）、模数转换、数字信号处理系统、数模转换或数字输出、信号调理电路、信号形式变换电路等组成。典型的信号处理系统示意图

图像传感技术中的图像信号处理

图像传感技术中的图像信号处理发表时间：2017-11-06T18:33:39.203Z 来源：《电力设备》2017年第16期作者：左远洋 [导读] 摘要：21世纪以来，随着计算机技术的不断推进，图像处理技术逐渐进入到人们的视野当中，并受到人们的广泛关注。如今，图像处理技术已经被广泛运用到建筑设计、机械设计、土木工程、数字娱乐等各个领域，大大促进了社会经济发展。图像处理技术依赖于图像信号处理设备，但在实际应用过程中，其设备常常会受到各种环境等因素的影响，从而达不到预计的图像处理效果。对此，本文对图像传感技术中的图像信号处理进行了重点分析和探讨。（广东美的厨房电器制造有限公司）摘要：21世纪以来，随着计算机技术的不断推进，图像处理技术逐渐进入到人们的视野当中，并受到人们的广泛关注。如今，图像处理技术已经被广泛运用到建筑设计、机械设计、土木工程、数字娱乐等各个领域，大大促进了社会经济发展。图像处理技术依赖于图像信号处理设备，但在实际应用过程中，其设备常常会受到各种环境等因素的影响，从而达不到预计的图像处理效果。对此，本文对图像传感技术中的图像信号处理进行了重点分析和探讨。关键词：图像传感技术；图像信号处理；基本功能 1.前言所谓的图像处理技术又称之为影像处理技术，主要是指利用计算机来对图像进行深层次的研究和分析，以达到所预计的目的和结果。一般来讲，图像处理指的是数字图像处理，需要通过特殊的图像信号处理设备来进行具体操作，最为常见的就是视频监控系统。目前，视频监控已经开始步入第三代全数字网络视频监控时代，大大拓宽了视频监控范围，提高了监控效率，但是由于数字产品受外界环境影响较大，因此经常达不到预计的监控效果[1]。针对这一情况，许多图像处理技术人员开始重点关注图像传感技术中的图像信号处理，以寻求更好的优化解决措施。 2.图像传感技术中图像信号处理的基本功能分析 2.1噪声去除若想获得高质量的图像，则必须要图像进行严格的噪声去除技术处理。图像产生噪声的主要源头是信号的获取和传输，由于在获取和传输图像信号时，图像传感器常常会受各种外界因素的影响，从而产生噪声，造成画面缺失，进而影响图像的整体质量，因此去除图像噪声十分必要。一般来讲，图像噪声可以分为外部噪声、内部噪声、平稳噪声、非平稳噪声等，只有找到噪声的具体来源，才能采用有效的噪声去除方法。传统的图像除噪方法为空间除噪法，具体包括均值滤波法和中值滤波法，它们虽然能够去除图像噪声，但在使用时不可避免的会出现许多弊端。比如均值滤波可以将噪声进行平滑处理，但在一定程度上会有损边缘画面质量，为解决这种现象，通常采用较小的滑窗对图像画面进行处理；中值滤波与均值滤波处理方法较为相似，唯一不同的是中值滤波所采用的滑窗像素以所有像素的中间值为标准，这在一定程度上依然会模糊边缘画面，降低画面质量。针对这一不足，目前已经发展出一种基于bayer模式的双边自适应滤波器，它只需对二维灰度图像进行滤波处理，这既能够有效去除图像噪声，又可以最大程度的确保图像的完整性[2]。 2.2自动曝光技术在日常拍照时经常会由于拍照场景的变换和过度导致画面不清晰，画质较低，无法真实反映拍照现场的情况，对此可以采用自动曝光技术来对画面进行一定的调整和处理。该技术的使用原理是根据特殊的算法来对已拍好的图片信息进行统计，以此来判断图片是否存在强烈的光感变化，从而确定具体的曝光时间和曝光强度，以免出现曝光不足或曝光过度现象，这样一来就可以很大程度的提高图片的画面质量。 2.3自动聚焦控制技术自动聚焦技术是图像处理技术的一种，它广泛应用于照相机、摄像机等精密仪器当中。以摄像机为例，其自动聚焦对象主要为运动着的物体，因此对于聚焦速度有着严格的要求。此外，自动聚焦之后输出的图像必须要符合人们的视觉要求，达到这些标准才能对物体进行准确的拍摄。然而对于摄像机来说，视频序列的物体和场景都是时刻变化着的，这就大大增加了自动聚焦难度，甚至难以进行聚焦，所以要想拍摄出完美的视频画面，就必须要增强自动聚焦能力，具体要符合以下几点要求：1）聚焦收敛既要速度快又要聚焦准确；2）所成图像的清晰度必须要保持单向变化。只有做到这些要求，才能在聚焦收敛之后获取一个清晰的图像画面。 3.图像传感技术中图像信号处理的特性分析随着图像处理技术的快速发展，现在大多的图像处理技术都已经具备了抗干扰的特性功能，这使得在特定环境下可以获取到质量较高的监控图像，例如3D数字降噪功能有助于消除低照度场景图像中产生大量的噪声；宽动态功能不仅利于体现图像暗处的细节而且也不会导致图像明处产生过曝的现象；用实时视频透雾功能获取到的图像除了准确性较高外，图像看上去也更加自然[3]。下面将主要介绍这些特性功能的具体算法。 3.1 3D数字降噪算法由于客观条件的限制，视频图像的噪声往往很大，因此视频图像的降噪对提升视频图像的质量就显得格外重要。在视频图像降噪算法中，时域降噪要比传统的空间降噪更有利于保护图像的边缘和细节，所谓的3D数字降噪算法就是结合空域降噪技术和时域降噪技术。众所周知，每一帧间图像内容的相关性较强，在时域上，以运动估计为基础，同时在当前帧的上一帧和下一帧中搜索匹配块，并对搜索到的匹配块使用运动强度检测。若检测显示运动强度过小，则需用时域滤波对其进行处理，若强度较大，则用空域滤波对其处理。通过在视频图像中结合使用时域和空域降噪算法，能够对视频图像中的噪声进行有效的消除，从而在较大程度上提升了视频图像的质量。 3.2 宽动态算法所谓的宽动态技术是指在强背光环境下，能够让摄影机捕捉到目标的技术。从相关文献上来看，宽动态算法有很多，但从严格意义上来说，目前只有2种宽动态处理算法，其余的都是这2种处理算法的衍生算法[4]。这2种算法分别是：其一，使用LZ77等压缩算法把宽动态图像的原始数据压缩到低动态范围内，但在压缩过程中尽量不要破坏图像的细节和对比度；其二，利用CLAHE等图像增强算法对原本低动态范围内的图像进行增强处理，从而使得图像中的细节和对比度能够得到较大的提升。值得注意的是这2种算法的处理数据不同，前一种算法的数据是图像的原始数据，而后一种算法的数据是低动态范围的图像数据。宽动态算法的依据是先将长、短曝光分别用于低光照和强

视觉传感技术的应用及工作原理

视觉传感技术的应用及工作原理视觉传感技术是传感技术七大类中的一个，视觉传感器是指通过对摄像机拍摄到的图像进行图像处理，来计算对象物的特征量(面积、重心、长度、位置等)，并输出数据和判断结果的传感器。视觉传感器是整个机器视觉系统信息的直接来源，主要由一个或者两个图形传感器组成，有时还要配以光投射器及其他辅助设备。视觉传感器的主要功能是获取足够的机器视觉系统要处理的最原始图像。视觉传感的工作原理视觉源于生物界获取外部环境信息的一种方式，是自然界生物获取信息的最有效手段，是生物智能的核心组成之一。人类80%的信息都是依靠视觉获取的，基于这一启发研究人员开始为机械安装“眼睛”使得机器跟人类一样通过“看”获取外界信息，由此诞生了一门新兴学科——计算机视觉，人们通过对生物视觉系统的研究从而模仿制作机器视觉系统，尽管与人类视觉系统相差很大，但是这对传感器技术而言是突破性的进步。视觉传感器技术的实质就是图像处理技术，通过截取物体表面的信号绘制成图像从而呈现在研究人员的面前。视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计的像素。图像的清晰和细腻程度通常用分辨率来衡量，以像素数量表示。在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较，以做出分析。例如，若视觉传感器被设定为辨别正确地插有八颗螺栓的机器部件，则传感器知道应该拒收只有七颗螺栓的部件，或者螺栓未对准的部件。此外，无论该机器部件位于视场中的哪个位置，无论该部件是否在360 度范围内旋转，视觉传感器都能做出判断视觉传感技术的出现解决了其他传感器因场地大小限制或检测设备庞大而无法操作的问题，由此广受工业制造界的欢迎。视觉传感技术包括3D视觉传感技术，3D视觉传感器具有广泛的用途，比如多媒体手机、网络摄像、数码相机、机器人视觉导航、汽车安全系统、生物医学像素分析、人机界面、虚拟现实、监控、工业检测、无线远距离传感、显微镜技术、天文观察、海洋自主导航、

智能的视觉传感器技术及应用【深度解析】

智能的视觉传感器技术及应用内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 视觉传感技术是传感技术七大类中的一个，视觉传感器是指：通过对摄像机拍摄到的图像进行图像处理，来计算对象物的特征量（面积、重心、长度、位置等），并输出数据和判断结果的传感器。一、视觉传感器概述视觉传感技术是传感技术七大类中的一个，视觉传感器是指：通过对摄像机拍摄到的图像进行图像处理，来计算对象物的特征量（面积、重心、长度、位置等），并输出数据和判断结果的传感器。二、分类 1、3D视觉传感技术 3D视觉传感器具有广泛的用途，比如多媒体手机、网络摄像、数码相机、机器人视觉导航、汽车安全系统、生物医学像素分析、人机界面、虚拟现实、监控、工业

检测、无线远距离传感、显微镜技术、天文观察、海洋自主导航、科学仪器等等。这些不同的应用均是基于3D视觉图像传感器技术。特别是3D影像技术在工业控制、汽车自主导航中具有急迫的应用。 2、智能视觉传感技术智能视觉传感技术下的智能视觉传感器也称智能相机，是近年来机器视觉领域发展最快的一项新技术。智能相机是一个兼具图像采集、图像处理和信息传递功能的小型机器视觉系统，是一种嵌入式计算机视觉系统。它将图像传感器、数字处理器、通讯模块和其他外设集成到一个单一的相机内，由于这种一体化的设计，可降低系统的复杂度，并提高可靠性。同时系统尺寸大大缩小，拓宽了视觉技术的应用领域。智能视觉传感器的易学、易用、易维护、安装方便，可在短期内构建起可靠而有效的视觉检测系统等优点使得这项技术得到飞速的发展。三、视觉传感技术的实现基础视觉传感器的图像采集单元主要由CCD/CMOS像机、光学系统、照明系统和图像采集卡组成，将光学影像转换成数字图像，传递给图像处理单元。通常使用的图像传感器件主要有CCD图像传感器和CMOS图像传感器两种。下面将介绍两种传感器的实现原理及优缺点。类别CCD CMOS 生产线专用通用成本高低

图像传感器参数你知多少

图像传感器参数你知多少图像传感器的功能是光电转换，关键的参数有像素、单像素尺寸、芯片尺寸、功耗；技术工艺上有前照式（FSI）、背照式（BSI）、堆栈式（Stack）等。本篇就由仪器仪表商情网为您详细介绍传感器的参数知识。一、图像传感器架构图像传感器从外观看分感光区域（Pixel Array），绑线Pad，内层电路和基板。感光区域是单像素阵列，由多个单像素点组成。每个像素获取的光信号汇集在一起时组成完整的画面。 CMOS芯片由微透镜层、滤色片层、线路层、感光元件层、基板层组成。由于光线进入各个单像素的角度不一样，因此在每个单像素上表面增加了一个微透镜修正光线角度，使光线垂直进入感光元件表面。这就是芯片CRA的概念，需要与镜头的CRA 保持在一点的偏差范围内。电路架构上，我们加入图像传感器是一个把光信号转为电信号的暗盒，那么暗盒外部通常包含有电源、数据、时钟、通讯、控制和同步等几部分电路。可以简单理解为感光区域（Pixel Array）将光信号转换为电信号后，由暗盒中的逻辑电路将电信号进行处理和一定的编码后通过数据接口将电信号输出。二、图像传感器关键参数 1、像素：指感光区域内单像素点的数量，比如5Maga pixel，8M，13M，16M，20M，像素越多，拍摄画面幅面就越大，可拍摄的画面的细节就越多。 2、芯片尺寸：指感光区域对角线距离，通常以英制单位表示，比如1/4inch，1/3inch，1/2.3inch等。芯片尺寸越大，材料成本越高。 3、单像素尺寸：指单个感光元件的长宽尺寸，也称单像素的开口尺寸，比如1.12微米，1.34微米，1.5微米等。开口尺寸越大，单位时间内进入的光能量就越大，芯片整体性能就相对较高，最终拍摄画面的整体画质相对较优秀。单像素尺寸是图像传感器一个相当关键的参数。其他更深入的参数比如SNR，Sensitivity，和OB Stable等在这里不做介绍，朋友们可以研究探讨。三、前照式（FSI）与背照式（BSI）传统的CMOS图像传感器是前照式结构的，自上而下分别是透镜层、滤色片层、线路层、感光元件层。采取这个结构时，光线到达感光元件层时必须经过线路层的开口，这里易造成光线损失。而背照式把感光元件层换到线路层的上面，感光层只保留了感光元件的部分逻辑电路，这样使光线更加直接的进入感光元件层，减少了光线损失，比如光线反射等。因此在同一单位时间内，单像素能获取的光能量更大，对画质有明显的提升。不过该结构的芯片生产工艺难度加大，良率下降，成本相对高一点。四、堆栈式（Stack）堆栈式是在背照式上的一种改良，是将所有的线路层挪到感光元件的底层，使开口面积得以最大化，同时缩小了芯片的整体面积。对产品小型化有帮助。另外，感光元件周边的逻辑电路移到底部之后，理论上看逻辑电路对感光元件产生的效果影响就更小，电路噪声抑制得以优化，整体效果应该更优。业内的朋友应该了解相同像素的堆栈式芯片的物理尺寸是比背照式芯片的要小的。但堆栈式的生产工艺更大，良率更低，成本更高。索尼的IMX214（堆栈式）和IMX135（背照式）或许很能说明上述问题。