图像采集系统
基于STM32的无线图像实时采集传输系统
• 116•利用STM32单片机为控制芯片驱动OV2640模块，实现图像采集，通过wifi 模块把采集的图像通过TCP 协议传输给移动端手持Android 设备。
Qt 开发软件通过socket 接口编程设计出了app 用于图像实时显示OV2640模块采集的图像。
实验结果表明图像传输稳定，可以实现实时的无线图像传输。
OV2640模块可以和其它设备组合，对未来图像类设备有很好的应用潜力。
图像传输应用广泛，在安防设备上可以通过摄像头监控家门、小区等，对犯罪侦查、丢失物品寻找等起到很大作用。
在人工智能领域，需要识别特定事物，比如人脸识别、物体识别等，需要采集很多的图像样本，离不开图像采集技术。
在没有线的束缚下，摄像头和显示终端分离，无线图像传输在日常生活中也有很大的实用性，例如可以在忙着洗衣做饭的时候监控小孩的实时举动，可以查看特定角落的实时画面。
本文探索了图像监控的关键技术图像采集和传输，并通过wifi 模块由TCP 协议实现无线图像传输。
在没有线的束缚下，摄像头和显示终端分离。
在wifi 信号覆盖范围内可以实时探索看不到的或者人类不方便探索的角落。
1 无线图像传输系统无线图像传输系统分为图像采集部分、数据传输部分和终端显示部分。
三者关系如图1所示。
的滤波器，逐行排列，形成方形采集阵列，BG/GR 形式构成的像素大约可以达到200w 个。
在采集光的时候也是逐行扫描采集，直到扫描完成。
其中内部集成了数字图像处理模块，可以直接输出JPEG, GRB422和YCbCr 等数据格式。
Ov2640模块使用的是正点原子的A TK-OV2640摄像头模块。
它共有18个引脚。
其中最重要的是SCCB 总线和HREF 行同步线，VSYNC 场同步线和8位并行数据线。
SCCB 总线和I2C 总线类似用于单片机向Ov2640模块发送控制命令。
在图像采集开始之后，模块会产生采集输出时序。
HREF 输出高电平时，根据时钟进行像素数据的读取，HREF 线变为低电平时读取的数据无效，循环采集直到采完一帧为止。
PACS系统
PACS系统PACS系统是通过计算机网络来实现医学图像的获取、存储、传送和管理的综合系统。
它基本上替代了传统上对影像胶片的各种繁复操作。
该系统在国外于80年代开始起步，在90年代初趋于成熟，目前已在临床中广泛应用。
一、简介PACS系统分为八个部分：影像实时采集，影像分析，影像查询、管理、存储，图文编辑及打印、会诊中心、远程会诊和系统管理。
其中以影像实时采集最为关键，目前国外产品在影像采集方面基本上都是采用基于国际标准的DICOM3接口的医疗设备或者CR设备，而我国大部分医院的现状是仅有相当少的一部分设备具有DICOM3接口，其余绝大部分都是模拟信号设备或者照相设备。
基于这种情况，力争能使现有的设备尽可能多地上网。
我们的PACS系统制定如下的方案：对于具有DICOM3接口的采用数字方式无损采集：对于非DICOM3接口的模拟设备，采用模拟视频的方式采集：对于某光照相设备以及外来胶片、历史胶片，采用扫描的方式采集，将这三种方式综合在整个系统中。
这样在有效地支持DICOM3的同时覆盖所有医学影像设备。
二、系统方案本系统包括七个子系统，分别如下：1．影像实时采集子系统该系统把各种医疗设备中的图像信息采集到计算机中。
根据系统设计，我院采用数字（DICOM3、Ethernet）、模拟视频和扫描三种采集方式。
在数字方式下，本系统实现了不用人工操作的情况下实时自动采集的功能，采集到的基于DICOM3图像没有任何损失，图像的显方式、操作方式也与医疗设备中的一致。
在模拟视频采集方式下，电脑实时捕获的影像视频信号，经过转换将医疗设备的模拟图像转换成统一格式的电脑数字图像。
在扫描方式下，我们发现扫描仪本身的应用程序并不能很好地适合医疗影像的操作，为此我院与北京化元技术有限公司合作设计专门针对医疗影像的扫描应用，使得扫描操作完全嵌入整个系统，不用人工分别操作；对一张胶片多张图像的情况能够通过计算机自动切图；对于尺寸超过扫描仪幅面的胶片，能够在计算机中自动拼接，不会产生缝隙。
基于CCD的图像采集和处理系统
基于CCD的图像采集和处理系统一、概述随着科技的快速发展，图像采集和处理技术在许多领域，如医疗、工业、安全监控等，都发挥着越来越重要的作用。
基于电荷耦合器件（CCD）的图像采集和处理系统以其高分辨率、高灵敏度和低噪声等优点，在科研、工业生产和日常生活中得到了广泛应用。
电荷耦合器件（CCD）是一种能够将光信号转换为电信号的半导体器件，其内部由大量紧密排列的光敏元件（像素）组成。
当光线照射到CCD表面时，每个像素会根据光线的强弱产生相应的电荷，通过后续电路的处理，可以将这些电荷转换成数字信号，从而实现对图像的捕捉和存储。
基于CCD的图像采集和处理系统主要由光学系统、CCD传感器、模数转换电路、图像处理软件等部分组成。
光学系统负责将目标景物的光线引导到CCD传感器上CCD传感器将光信号转换为电信号模数转换电路将模拟信号转换为数字信号，以便后续处理图像处理软件则负责对采集到的图像进行各种增强、分析和识别等操作，以满足不同应用的需求。
本文将对基于CCD的图像采集和处理系统的基本原理、组成结构、关键技术以及应用领域进行详细介绍，旨在为相关领域的研究人员、工程师和技术人员提供有益的参考和借鉴。
同时，也期望通过本文的探讨，能够推动基于CCD的图像采集和处理技术的进一步发展和应用。
1. 图像采集与处理技术的发展背景随着科技的飞速发展，图像采集和处理技术已成为现代社会不可或缺的一部分。
从早期的模拟信号处理技术，到现代的数字信号处理技术，图像采集和处理技术经历了巨大的变革。
在这个过程中，电荷耦合器件（ChargeCoupled Device，简称CCD）的发明和应用，极大地推动了图像采集和处理技术的发展。
图像采集技术是对真实世界中的光信号进行捕捉和转换的过程，而处理技术则是对这些信号进行增强、分析和理解的操作。
早期的图像采集设备，如摄像机，大多采用模拟信号处理技术，其精度和稳定性有限。
随着数字技术的崛起，尤其是计算机技术的快速发展，数字图像采集和处理技术逐渐取代模拟技术，成为主流。
基于Linux平台的图像采集系统的设计与实现
系统 ，而 Ｌｎ ｘ系统作为一个开放 的操作 系统具有 独立性 、 ｉｕ
创新性 、可扩展性 等优点 ，适合 开发 独立 的具有创 新性 的
图像采集系统＿ ，但 由于 Ｌｎ ｘ系统是源码开放 ，没有 一 ７ 。 ｉｕ
－
７作模 型并且设计 实现 了系统 的硬件平 台和软件平 台，实验 结果表 明，该 系统可 以安全 可靠的控制全 方位 转动的摄像机 对 － －
环境信 息进行 高清晰 图像采集 ，有效的提 高了图像采集速 度和准确 性。
关 键 词 ：Ｌｎ ｘ 台 ； 图像 采 集 ；视 频 处 理 ；模 块 化 ；可扩 展 性 ｉｕ 平 中 图法 分 类 号 ： ３ ２ １ ＴＰ ０ ． 文献 标 识 号 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ —０ ４ （０ ２ ６２ ３ —４ ０ ０７ ２ ２ １ ）０ —３ ４０
后来 随着计算机 技术 的发展 ，采 集卡作 为 图像 采集 系统不 可缺少 的硬件逐 渐被应 用在 图像采集 系统 中 ，利用 图像采 集 卡可以轻松 的将模 拟摄像 机 的图像信 号采集 进来 进行处
理 ，采集卡 的软件界 面也很轻松 的应用 在图像采集 系统 中， 所以利用采 集卡 和模 拟摄像 机可 轻松 的完成 图像采 集 系统 的设计 ，模 拟摄 像机 的 图像 采集技 术成熟 易实 现 ，但 图像 采集的速度慢 、抗干扰 能力 差 ，由于 噪声多 造成采 集 的图 像不清晰 ，操作 不方便 ，由于这 些缺 点这种技 术 已渐渐 的
在早期的 图像采集 系统 的研究 中，由于 硬件大 多采 用 的是装有 Ｃ ＭＯＳ芯片的摄像机 ，由于 Ｃ Ｓ芯 片只能采集 ＭＯ 模拟信号 ，所 以要使 用模Байду номын сангаас摄 像机 进行 图像采 集系统 的研 究 ，还需要额 外 的对模 拟 信号 进行 处 理 以得 到 数 字信 号 。
图像采集与图像采集系统概述
图像采集示意图
coms图像采集系统原理.
coms .
图 像 采 集 系 统 原 理
图像采集基本知识 视频采集 •即将视频转换成PC机可使用的数字格式。 微视专业图象采集卡是将视频信号经过AD转换后，经过PCI总线实时传到内存 和显存。 •在采集过程中，由于采集卡传送数据采用PCI Master Burst方式，图象传送速 度高达33MB/S，可实现摄像机图像到计算机内存的可靠实时传送，并且几乎不 占用CPU时间，留给CPU更多的时间去做图像的运算与处理。 •图象速率及采集的计算公式 •帧图像大小（Image Size）：W×H（长×宽）---您必须首先了解：需要采集 多大的图象尺寸？ • 颜色深度∶d（比特数）---希望采集到的图象颜色（8Bit灰度图象还是 16/24/32Bit真彩色） 帧 速∶f---标准PAL制当然就是25帧，非标准就没准了！500-1000帧都有可能 数 据 量∶Q（MB）---图象信号的数据量
4、分辨率：采集卡能支持的最大点阵反映了其分辨率的性能。一般采集卡能支持 768*576点阵，而性能优异的采集卡其支持的最大点阵可达64K*64K。单最大点数和 单帧最大行数也可反映采集卡的分辨率性能。 5、采样频率：采样频率反映了采集卡处理图像的速度和能力。在进行高度图像采集 时，需要注意采集卡的采样频率是否满足要求。 6、传输速率：主流图像采集卡与主板间都采用PCI接口，其理论传输速du132MB/S 。 随着数字化信息的快速发展，图像采集卡在监控、远程教学、大屏拼接、医疗等众 多行业中都有着广泛的应用。
• 视频采集卡是我们进行视频处理必不可少的硬件设备，是视频数字化合数字 • 化视频编辑后期制作中必不可少的硬件设备。通过视频采集卡，可以把摄像 • 机拍摄的视频信号从摄像带上转存到计算机中，利用相关的视频编辑软件 • ， • 对数字化的视频信号进行后期编辑处理，比如剪切画面，添加滤镱，字幕和 • 音效，设置转场效果以及加入各种视频特效等等，最后将编辑完成的视频信 • 号转换成标准的VCD，DVD以及网上流媒体等格式，方便传播和保存
静态图像信息采集系统设计与实现
人 工 智 能 及 识 别 技 术
Ｋｅ ｒ ｓ ａ ｒ Ｉ ｇ ｐｕ ｅ Ｄｅｐ ｉ ＡＰ ； ｌ ｐｎ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｃ ｍｅａ； ｍａ ｅＣａ ｔｒｄ； ｌｈ ； ｉ ｃｉ ｉｇ ｐ
ｌ 引言
在工作生活中经常要用到 Ｑ Ｑ等聊 天工具 ，这 些聊 天工具
寸 ） 的图 片 。
（）实现图片保存 ，设计 的抓图窗 口如图 １ ３ 所示 。
下 该 时刻 对 方 的 形 象 。
其实 ，摄像头 作为一个 影像捕 捉工具 ，也经 常应用在 数 据库系统 的照片采集工作中。Ｄ ｌｈ是数据库开发的利器 ，利 ｅｐ ｉ 用它进行数据 库应用系 统前端开发 ，效率相 当高 。那么 ，在 Ｄｌ ｉ ｅ ｈ 中如何实现摄像头静 态图像抓取 、裁剪 和保存 功能呢 ？ ｐ
文中将提供一个完整的解 决方 案。
２ 实现
２１ 硬 件 ．
计算机、摄像头 。
２２ 软 件 ．
图 １
２ ． 打开摄像头 ．１ ３
摄像 头驱动 程序 、后 台数 据库 （ 比如 Ｓ ＬＳｒｅ２ ０ ） Ｑ ｅ ｒ００ 、 ｖ 前端开发工具 Ｄ ｌｈ。 ｅｐ ｉ
２３ 实 施 步 骤 ．
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｃａ ｒ ｓ ｕ ｅ ｏ ｃ ｐ ｕ ｅ ｉ ｇ ｓ ｏ ｈ ｏ ｌ．Ｄ ｌ ｈ ｓ ｃ ｍｍｏ ｌ ｓ ｄ ａ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｔ ｌｉ ｒ ｎ ｆｔ ｅ ｍｅ ａ ｉ ｓ ｄ ｔ ａ ｔ ｒ ｍａ ｅ ｆｔ ｅ ｔ ｏｓ ｅ ｐ ｉｉ ｏ ｎ ｙ ｕ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｏ ｎ ｆｏ ｔｏ ｈ
电脑编程技巧与维护
静态 图像信息采集 系统 设计与实现
姚 文声
（ 济南铁路高级技工学校 ，济南 ２ ０ ） ５ １７ １
图像采集系统
图像采集系统
图像采集系统是一种用来获取图像信息的设备或系统。
它通常由一个图像传感器、图像处理器和图像存储器组成。
图像传感器是图像采集系统的核心部件，它能够将光信号转换成电信号。
常用的图像传感器包括CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器。
图像处理器是用来处理和分析采集到的图像数据的部件，它可以对图像进行增强、滤波、分割、压缩等处理操作，以提高图像质量或提取图像特征。
图像存储器用来存储采集到的图像数据，常见的存储介质包括硬盘、固态硬盘和内存卡等。
图像采集系统广泛应用于各个领域，如医学影像、工业检测、安防监控、航空航天等。
它能够实时采集和处理图像数据，为后续的分析和决策提供基础。
图像采集与图像采集系统概述资料
图像采集示意图
coms图像采集系统原理.
coms .图 像 Fra bibliotek 集 系 统 原 理
图像采集基本知识 视频采集 •即将视频转换成PC机可使用的数字格式。 微视专业图象采集卡是将视频信号经过AD转换后，经过PCI总线实时传到内存 和显存。 •在采集过程中，由于采集卡传送数据采用PCI Master Burst方式，图象传送速 度高达33MB/S，可实现摄像机图像到计算机内存的可靠实时传送，并且几乎不 占用CPU时间，留给CPU更多的时间去做图像的运算与处理。 •图象速率及采集的计算公式 •帧图像大小（Image Size）：W×H（长×宽）---您必须首先了解：需要采集 多大的图象尺寸？ • 颜色深度∶d（比特数）---希望采集到的图象颜色（8Bit灰度图象还是 16/24/32Bit真彩色） 帧 速∶f---标准PAL制当然就是25帧，非标准就没准了！500-1000帧都有可能 数 据 量∶Q（MB）---图象信号的数据量
图像采集 (image acquisition)
1.什么是图像采集及分类
2.图像采集基本知识 3. 图像采集原理及技术参数
4. 图像采集卡的技术参数
5.图像采集各种技术及应用
人类获取的外界信息约有60％来自于视觉图象，如何获取和处理视觉信息是 非常重要的。多媒体通信、高清晰度电视以及图像处理、模式识别和计算机视觉 等众多领域都对视频图像的采集与处理提出了越来越高的要求。显然视频图像采 集技术的研究具有重要的意义。 图像采集(image acquisition)是指摄像机摄取图像增强器的光学图像转换为视 频信号,传送至图像采集卡进行数字化,形成数字图像数据,供计算机进行处理和 保存的过程.图像采集有两个指标即灰度等级和采集分辨率 :将通过视觉传感器 采集的光信号转或全电视换成电信号，在空间采样和幅值量化后，这些信号就 形成了一幅数字图像。 通常，图象采集可以分成两类：一类是静态图象采集，也就是拍摄照片，以 得到某个时刻的图象为目的；另外一类是动态图象采集，也就是拍摄视频，以获 得某个时段的连续图象为目的 。 静态图象采集可以通过普通的相机拍摄，而后通过扫描把图象数据转化成数 字信息存储，而这些年数码相机的快速发展，使得数码相机在快速的普及，数码 相机直接把拍摄的图片以数字方式存储在相机的存储卡中，用数码相机拍摄照片 后，可以把存储卡里的照片直接拷贝、传输到电脑上，做备份和后期处理。 使用数码相机得到图象数据，然后传输到电脑上处理，这个过程图象拍摄和 图象处理分析是分离的，使得如果系统需要对图象的分析结果做实时快速响应， 变得不可能。
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图像采集系统
图像的直方图
彩色图像的分波段直方图
图像采集系统
1.6 图像属性
▪ 像素 ▪ 灰度 ▪ 分辨率
▪ 像素个数（采样） ▪ 灰度等级或图像深度、图像像采集系统
图像属性
▪ 通道个数：单色和彩色 ▪ 单色图像
▪ 亮度 ▪ 对比度
▪ 彩色图像：
图像采集系统
量化
图像采集系统
量化
▪ 量化等级越多，所得图像层次越丰富，灰度分辨 率高，图像质量好，但数据量大；
▪ 量化等级越少，图像层次欠丰富，灰度分辨率低， 会出现假轮廓现象，图像质量变差，但数据量小。
图像采集系统
1.5 图像的直方图
灰度直方图反映的是一幅图像中各灰度级像素出现的频 率。以灰度级为横坐标，纵坐标为灰度级的频率，绘制频率 同灰度级的关系图就是灰度直方图。它是图像的一个重要特 征，反映了图像灰度分布的情况，频率的计算式为
能量关系 f(x，y)---理想成像面坐标点（x，y） 的亮度 i(x，y)---照度分量 r(x，y)---反射分量，则
f(x，y)＝i(x，y)×r(x，y) 其中 ：0< i(x，y)< ∞ ，图0像<采r集(x系，统y)<1
成像模型
1.3 数字图像
图像数字化是将一幅画面转化成计算机能处理的形式。具体 来说，就是把一幅图画分割成的一个个小区域（像素），并 将小区域的灰度用整数来表示，形成一幅点阵式的数字图像。 包括采样和量化两个过程。
▪ RGB三原色表示 ▪ HSI表示: (HSV)
▪ 色调 Hue：光谱频率 ▪ 饱和度 Saturation ▪ 亮度 Intensity
图像采集系统
2 数字图像的采集
光源
镜头 图像平面
图像采集系统
物体
成像原理
图像采集系统
光电转换与数字化
光子 曝光期间，落在图像传感器上 产生电荷 转换为电压 放大 数字化（采样和量化） 形成数字图像
▪ 采样间隔越小，所得图像像素数越多，空间分辨 率高，图像质量好，但数据量大。
图像采集系统
量化(Quantization)
经采样图像被分割成空间上离散的像素，但其灰度是连续的，还 不能用计算机进行处理。将像素灰度转换成离散的整数值的过程叫 量化。
表示像素明暗程度的整数称为像素的灰度级（或灰度值或灰度）。 一幅数字图像中不同灰度级的个数称为灰度级数，用G表示。
255 240 240 0 160 80 0 80 160
R 255 0
80
G 255
255 160
B
0
0 240
255 0 0
0 255 0
255 255 255
图像采集系统
1.2 成像模型
位置关系
3-D客观场景到2-D成像 平面的中心投影。物方点 空间坐标与对应的像方点 坐标满足几何透视变换关 系（共线条件）。
灰度级数就代表一幅数字图像的层次。图像数据的实际层次越多 视觉效果就越好。一般来说，G=2g，g就是表示存储图像像素灰度 值所需的比特位数。若一幅数字图像的量化灰度级数G=256=28级， 灰度取值范围一般是0~255的整数，由于用8bit就能表示灰度图像 像素的灰度值，因此常称8 bit 量化。
与距离的平方成反比衰减
图像采集系统
3.2 什么是照明
光源与被测物之间的相互作用 Interaction of light and matter
图像采集系统
光源与物体之间的相互作用
▪ 能量的变换（反射、散射、投射和吸收） ▪ 几何关系（距离和方向） ▪ 光谱特性与颜色 ▪ 持续时间（闪光灯）
图像采集系统
能量的变换
能量关系 f(x，y)---理想成像面坐标点（x，y） 的亮度 i(x，y)---照度分量 r(x，y)---反射分量，则
f(x，y)＝i(x，y)×r(x，y) 其中 ：0< i(x，y)< ∞ ，图0像<采r集(x系，统y)<1
3.3 为什么要使用照明
第2
图像采集系统
2015
图像采集系统
主要内容
▪ 内容讲授
▪ 什么是数字图像 ▪ 图像的采集过程 ▪ 光源、镜头和相机系统 ▪ 系统选型
图像采集系统
动手采集一幅图像
图像采集系统
图像采集的流程
图像采集系统
1 理解数字图像：数据矩阵
图像采集系统
位置与明暗
1.1 图像坐标系与矩阵表示
x
y
图像采集系统
二维函数
彩色图像：三个矩阵
人眼的视网膜上存在有大量能在适当亮度下分辨颜色的锥状 细胞，它们分别对应红、绿、蓝三种颜色，即分别对红光、 绿光、蓝光敏感。由此，红（R ）、绿（G ）、蓝（B ）这 三种颜色被称为三基色。
图像采集系统
彩色图像：三个矩阵
彩色数字图像可以用三个矩阵表示，其中R、B、G是由不 同的矩阵来描述。
光纤卤素灯（图像F采i集b系e统r Halogen Lamp）
人工光源
▪ 气体发光光源：电流流经气体或金属蒸气， 使之产生气体放电而发光的光源，分为弧 光放电和辉光放电两种。
荧光灯
氙灯（Xenon Lamp）图像采集系统（Fluorescent Lamp）
人工光源
▪ 固体发光光源：在电场作用下，使固体物 质发光的光源，电能直接转变为光能。
▪ 体积小、重量轻 ▪ 寿命长 ▪ 响应速度快 ▪ 直流供电容易控制 ▪ 功耗小 ▪ 受环境温度影响
发光二极管 L图E像D采集系统
人工光源
▪ 激光光源：利用激发态粒子在受激辐射作 用下发光的电光源。
半导体激光器 图像采集系统
激光三角测头
光源的光谱特性
汞灯 荧光灯
卤素灯
氙灯
图像采集系统
光源的强度
图像采集系统
对应扫描线的行 像素
采
量
逐
样
化
行
扫描行像素
扫 描
...
灰度整数值
数字化
图像采集系统
采样(sampling)
将空间上连续的 图像变换成离散 点的操作称为采 样。
图像采集系统
采样
图像采集系统
采样
▪ 一般来说，采样间隔越大，所得图像像素数越少， 空间分辨率低，质量差，严重时出现像素呈块状 的国际棋盘效应；
图像采集系统
相机内部
图像采集系统
3 照明（Illumination）与光源
3.1 光源 3.2 照明 3.3 使用照明的目的 3.4 如何构建合适的照明？
图像采集系统
3.1 关于光源
光是一定波长范围内的电磁辐射
图像采集系统
光谱
图像采集系统
人工光源
▪ 热辐射光源：电流流经导电物体，使之在 高温下辐射光能的光源。