图像采集与图像采集系统概述资料
医学影像信息处理系统(PACS)
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▪ 由于医学图像数据量大，需要大容量的存储设备，高
性能的显示设备和高速的计算机网络，高昂的费用曾经 是建立PACS的主要障碍。随着计算机技术的发展，计算 机和通讯设备的性能价格比迅速提高，高性能的计算机 设备的价格已经可以逐步为一些经济条件较好的医院所 接受。这为数字化医学影像存储和传输奠定了基础。在 经济上和医疗质量上不断增长的要求下，使医院对PACS 的需求也不断提高。
盘阵列是进行在线存储的首选设备，一般可以使用RAID的方式将数个硬盘组 成具有一定冗余的硬盘系统，它具有速度高、存取方便、可靠性好、价格较 低的特点。通常每兆字节的存储费用仅在0.2元左右。 ▪ 激光照相机也是PACS中常用的设备，国内很多大医院已经为CT、MRI等大型 设备配备了激光照相机用于产生胶片，这些设备同样可以与PACS连接。 ▪ 在医院建立的PACS所使用的其他设备，如微机、图形工作站、网络交换机等 等，都是目前通用的计算机和通讯设备。目前计算机的高速发展，通用设备的 性能也越来越高，已经能够满足大部分建设PACS的需求。
▪ 在80年代中后期所研究的医学影像系统主要采用的是专用设备，整个系统的 价格非常昂贵。到90年代中期，计算机图形工作站的产生和网络通讯技术的 发展，使得PACS的整体价格有所下降。进入90年代后期，微机性能的迅速 提高，网络的高速发展，使得PACS可以建立在一个能被较多医院接受的水平
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图像信息采集技术的概念
图像信息采集技术的概念图像信息采集技术是指通过相机、扫描仪、激光雷达等设备对现实世界的图像进行采集和处理，获取图像中所包含的各种信息。
图像信息采集技术涉及到计算机视觉、图像处理、医学影像等多个领域，具有广泛的应用前景。
下面将从图像采集设备、图像处理算法以及应用案例等方面进行详细阐述。
一、图像采集设备图像采集设备是实现图像信息采集的重要工具，包括相机、扫描仪、激光雷达等。
其中，相机是最常用的图像采集设备之一。
相机通过镜头将现实世界中的光信息转化为电信号，然后通过传感器将电信号转化为数字信号，最终生成数字图像。
相机的性能直接影响到图像采集的质量，目前市面上有各种不同类型和性能的相机可供选择，如单反相机、运动相机、手机相机等。
扫描仪是另一种常见的图像采集设备，它通过光学系统将纸质文件等转化为数字图像。
扫描仪可以分为平板扫描仪和卷帘扫描仪两种类型。
平板扫描仪主要适用于扫描单张纸质文件，而卷帘扫描仪适用于扫描大尺寸的纸质文件，如绘画作品、地图等。
激光雷达是一种通过测量物体与激光束之间的相互作用来获取物体三维空间位置信息的设备。
激光雷达通过发射激光束并接收反射回来的光信号，通过测量激光束的时间和光强来计算出物体的距离和反射率，从而实现对物体形状和位置的获取。
激光雷达主要应用于地质勘探、机器人导航、自动驾驶等领域。
二、图像处理算法图像处理算法是将采集到的图像进行处理和分析的重要手段，用于提取图像中的有用信息。
常用的图像处理算法包括图像滤波、边缘检测、目标检测、图像分割等。
图像滤波是一种用于去噪和增强图像的处理方法。
通过不同的滤波器和滤波算法，可以有效地降低噪声、增强图像细节，并改善图像的视觉效果。
边缘检测是一种用于检测图像中物体边界的算法。
边缘是图像中亮度变化较大的区域，边缘检测算法可以通过计算图像中像素的梯度和方向来提取出边缘。
常用的边缘检测算法包括Sobel算子、Canny算子等。
目标检测是一种用于在图像中检测和定位目标的算法。
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。
机器视觉实训装置的组成及原理
机器视觉实训装置的组成及原理一、图像采集系统：图像采集系统是机器视觉实训装置的基础部分，其主要作用是采集目标物体的图像数据。
图像采集系统一般由摄像机、光源和镜头构成。
1.摄像机：摄像机是图像采集的核心设备，可将物体的光信号转换为电信号。
摄像机一般分为CCD和CMOS两种类型，其中CCD具有高灵敏度和低噪声等特点，适用于高要求的图像采集；而CMOS具有低功耗和成本低等优势，适用于成本相对较低的应用。
2.光源：光源在图像采集中的作用是提供光照条件，保证图像质量和准确度。
光源的选择应根据被采集物体的特性和要求来确定，常见的光源包括白光源、红外光源和激光等。
3.镜头：镜头是摄像机的一个重要组成部分，用于控制图像的放大和变焦等。
采集不同尺寸和清晰度的图像需要使用不同焦距的镜头，一般常用的有定焦镜头和变焦镜头。
二、图像处理系统：图像处理系统是机器视觉实训装置的核心部分，主要负责对采集到的图像进行处理和分析。
1.图像预处理：图像预处理主要用于去除图像中的噪声，增强目标物体的图像质量，以便后续的处理和分析。
常见的图像预处理方法包括平滑滤波、边缘检测和直方图均衡化等。
2.特征提取：特征提取是图像处理系统中的关键环节，通过对图像进行特征点检测和描述，来区分不同的目标物体。
常用的特征提取方法包括边缘检测、角点检测和纹理特征提取等。
3.目标识别和分类：目标识别和分类是机器视觉实训装置的主要任务之一、利用机器学习和模式识别算法，可以对目标物体进行自动识别和分类，实现自动化处理和控制。
三、控制系统：控制系统是机器视觉实训装置的操作和控制部分，主要负责对图像处理系统和其他外部设备进行控制。
1.控制器：控制器是机器视觉实训装置的核心控制设备，一般采用嵌入式处理器或DSP芯片。
控制器负责图像处理系统的控制和管理，并与外部设备进行数据交互。
2.输入设备：输入设备通常是一些传感器或开关，用于传递外部数据给控制系统。
例如，温度传感器、压力传感器和光电开关等。
PACS期末复习资料
PACS期末复习资料⼀、名词解释：PACS、PACS涉及的名词、DICOM、DICOM分类概念、医院信息系统及各个⼦系统，临床路径、HL7、图像处理、图像压缩，图像存储、三维成像1.PACS系统概念、分类医学图像存储与传输系统PACS （Picture Archiving and Communication System，PACS）：是指应⽤数字成像技术、计算机技术和⽹络技术，对医学图像进⾏获取、显⽰、存储、传送和管理的综合信息系统分类：全规模PACS、数字化PACS、⼩型PACS全规模PACS（full-service PACS）:院内集成PACS（Hi-PACS）即指包括了模块化结构、开放性架构、DICOM标准、整合医院信息系统/放射信息系统（HIS/RIS）等特征的full-service PACS范畴。
数字化PACS（digital PACS）⼩型PACS（mini-PACS）:局限于单⼀医学影像部门或影像⼦专业单元范围内2.简述PACS 系统的组成和各部分的主要功能PACS系统主要包括有图像采集、传输存储、处理、显⽰以及打印的功能组成：图像的采集⼦系统；影像传输存储管理系统；影像⼯作站；影像拷贝输出系统1．图像的采集⼦系统图像采集设备是PACS系统的前级设备，采集的图像质量决定了PACS系统实际使⽤的价值。
临床采集的图像：静态图像、动态图像2．影像传输存储管理系统将采集到的图像按⼀定的格式、⼀定的组织原则存贮到物理存储介质上，然后按需求通过⽹络传输到各影像⼯作站或其它⽤户系统。
图像必须采⽤⽆失真压缩，JPEG、H.261及MPEG存储介质：硬磁盘、光盘存储器、流磁带（库）3．影像⼯作站影像⼯作站主要完成的功能有：病案准备、病案选择、图像的处理、⽂件编制、病案介绍。
影像诊断⼯作站、影像后处理⼯作站和影像浏览⼯作站显⽰分辨率：1024×1024的1KB视窗或4096×4096的4KB视窗。
PACS介绍
PACS入门知识什么是PACS（医学影像存档与通信系统）？ (1)DICOM3.0标准 (3)PACS RIS HIS的区别与整合 (5)PACS 工作站基本要求 (7)PACS接入设备的几种接口技术 (8)放射介绍 (8)B超介绍 (9)什么是PACS(医学影像存档与通信系统）？什么是PACS（医学影像存档与通信系统）?PACS是英文Picture Archiving ＆ Communication System的缩写，译为“医学影像存档与通信系统”，其组成主要有计算机、网络设备、存储器及软件。
PACS用于医院的影像科室，最初主要用于放射科，经过近几年的发展，PACS已经从简单的几台放射影像设备之间的图像存储与通信，扩展至医院所有影像设备乃至不同医院影像之间的相互操作,因此出现诸多分类叫法，如几台放射设备的联网称为Mini PACS(微型PACS）；放射科内所有影像设备的联网Radiology PACS（放射科PACS）;全院整体化PACS，实现全院影像资源的共享，称为Hospital PACS。
PACS与RIS和HIS的融合程度已成为衡量功能强大与否的重要标准。
PACS的未来将是区域PACS的形成,组建本地区、跨地区广域网的 PACS网络，实现全社会医学影像的网络化。
由于PACS需要与医院所有的影像设备连接，所以必须有统一的通讯标准来保证不同厂家的影像设备能够互连,为此，1983年，在北美放射学会（ACR）的倡议下，成立了ACR-NEMA 数字成像及通信标准委员会.众多厂商响应其倡议，同意在所生产的医学放射设备中采用通用接口标准，以便不同厂商的影像设备相互之间可以进行图像数据交流。
1985年，ACR/NEMA1。
0标准版本发布；1988年，该标准再次修订；1992年,ACR /NEMA第三版本正式更名为DICOM3。
0(Digital lmaging and Communication in Medicine），中文可译为“医学数字图像及通信标准”。
机器视觉测量技术图像采集(共35张PPT)
彩色CCD 1、单管CCD彩色摄像机
机器视觉测术
分光棱镜 >>三色 >>3CCD接收 >> RGB信号
④按扫描方式：有面扫描和线扫描方式.
面扫描又分为逐行扫描和隔行扫描。
⑤按同步方式：内同步,外同步功能相机.
机器视觉测量技术
机器视觉测量技术
CCD相机主要功能调节
1.同步方式选择：内同步 外同步〔外触发信号〕 电源同步〔电源完成垂直同步〕
2.自动增益控制： CCD信号的视频放大器，对不同照度 而随之改变增益，可使相机在较大的光照范围内进行 工作。
用于外表光滑的曲面检测
3、透射型
机器视觉测量技术
高明亮度 导光
4、同轴型
• 均匀照明反光外表
机器视觉测量技术
能。
MMC卡,SD卡,随机附带32M SD卡
电荷耦合器件 CCD
─在一幅图像上，在水平方向能够分辨出的黑白条数.
相干信号，光亮度高。
2、照明系统与工作间距：镜头到工作距离 >>照明系统到工作间距 >>光源到工作距离
断骨增高
兰花指
相对灵敏度用能使输出发生一级变化所需光子数表示。
4.电子快门：CCD仅输出快门开启时的光电荷信号，其 余时间那么被泄放。最短电子快门为1/1000 S.
4.阴影〔不均匀度〕：输入物理信号为常数而输出的数字形式不 为常数的现象。
5.象素形状：一般为正方形，但 也有其它形状。
6.频谱灵敏度：对不同频率辐 射的相对灵敏度。
图像处理技术第2章图象采集
02 图像采集设备
扫描仪
平板扫描仪
适用于扫描反射稿，如照片、 图纸等。
馈纸式扫描仪
适用于扫描大量文件，如文档 、票据等。
胶片扫描仪
专门用于扫描胶片，如电影胶 片、幻灯片等。
鼓式扫描仪
专业级扫描仪，适用于高精度 、大幅面扫描。
数码相机
消费级数码相机
适用于普通消费者，具有便携、易用等特点。
长焦数码相机
以满足不同输出需求。
04 图像采集技术
光学字符识别（OCR）技术
01
OCR技术原理
通过扫描、拍照等方式将纸质文档转换为图像，再利用OCR技术对图像
中的文字进行识别，将其转换为可编辑和检索的文本格式。
02
OCR技术应用
广泛应用于文档数字化、数据录入、自然语言处理等领域，如将扫描的
纸质文档转换为可编辑的电子文档，方便存储、传输和编辑。
• 三维图像采集技术：近年来，三维图像采集技术得到了快速发展。通过结构光 、激光扫描等技术手段，可以获取物体的三维形状和纹理信息，为三维重建、 虚拟现实等领域提供了有力支持。
• 智能图像采集技术：随着人工智能和深度学习技术的发展，智能图像采集技术 逐渐兴起。该技术能够自适应地调整采集参数、优化图像质量，并实现自动聚 焦、曝光控制等功能，极大地提高了图像采集的效率和准确性。
特殊摄像头
如红外摄像头、夜视摄像头等，适用 于特殊环境下的图像采集。
其他图像采集设备
01
医疗影像设备
如X光机、CT机、MRI等，用于医学 诊断和治疗。
工业检测设备
如工业相机、机器视觉系统等，用 于工业自动化和质量控制。
03
02
科研图像采集设备
如显微镜、望远镜等，用于科学研 究和实验。
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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。
如今，在视频监控，人脸识别，机器人的视觉系统等领域均需要图象采集部分， 而市面上大部分适用于PC系统的图象采集卡，多半基于PCI插槽或者USB接口方 式。当图象的处理平台不再是PC，而变成了DSP，32B“MCU或者专用图象处理 芯片，这些系统的多半不再带有PCIUSB接口，故基于这些接口的图象采集卡不 再适用于这些非PC平台系统。 事实上，这些由DSP或者32位MCU或者专用图象处理芯片构成的系统便是嵌入 式系统。带有一定的硬件，和一些软件代码，来实现特定功能的系统——这就是 嵌入式系统的基本内涵。 所以当我们需要为这些嵌入式系统提供图象采集功能的时候，我们的接口不 再是基于PCI或者USB的了。而是基于总线方式，丽事实上在不一样的嵌入式系 统中，开放给外设的总线也是可能不一样的。故此在为嵌入式系统提供图象采 集卡的时候，需要考虑提供给图象处理平台的接口方式的多样性，或者可以定制 该接口的时序。 图像采集卡是将视频信号经过A/D转换后，将视频转换成电脑可使用的数字格式 ，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，图像传送速度高达40MB/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。
1)通过直接连接到电脑USB口／1393口的电脑眼。 2)摄像头+图象采集卡 在第一种方式中的电脑眼以CMOS图象传感器获得图象，目前已经能做到分辨率 640x480每秒30帧的采集速度，可以在电脑上直接存储，处理，分析图象。但这 静电脑跟通常可以调节的焦距不是很大，而且由于USB电缆长度的限制，仅仅能 把电脑眼布置在电脑附近。用于视频监控的摄像头普遍是以电视信号做为输出， 这样可以直接连接到监视器上查看。而且通过同轴电缆，可以把电视信号传输到 很远的地方。在电脑上可以用来图象采集卡采集电视信号，从而得到摄像头拍摄 的图象。 图像采集卡的作用就是把图像信号经过采样，量化为图像的数字信号，也就是把 一幅连续的图像信号离散、数字化过程，然后把数字式视频信号送到帧存储器 或计算机存储器中。在电脑上可以直接对图象做处理和分析。电视信号可以通过 同轴电缆远程传输，因此摄像头的布置不再受限于电脑的位置。
采 样 率∶A（MB）---采集卡的采样率，通过其产品手册可知 计算公式∶ Q=W×H×f×d/8 判断标准∶如果A>Q×1.2，则该采集卡能够胜任采集工作。
视频源 使用各种图象采集卡，首先需要您提供采集或压缩用的视频源。视频源可以 是∶ VCD影碟机、已有的录像带、摄录机、LD视盘、CCD摄像头、监视器的视频输 出等等。 ● 一台摄录机和使用摄录机录制的录像带. ● 一台盒式录像机或磁带录像机和已录制的录像带. ● LD光盘播放机LD光盘或VideoCD播放机和VCD ● 摄录机或CCD摄像机 ● 在医疗影像中，视频源常常是CT、X光机、B超、内窥镜、甚至MRI核磁共 振等等。 ● 各种工业、军事上的高速非标准视频信号，如每秒200帧、500帧、甚至上千 帧… （如用DALSA、PULNIX等高档数字像机作为视频源）
动态图象采集实现方式较多，可以使用现有的摄像机，把拍摄的图象存储在 磁带上，后期通过磁带采集设备把存储在磁带上的模拟图象数据转换成数字图象 数据，做后期处理分析。现在也有可以把拍摄图象，以数字方式直接存贮在摄像 机上的硬盘，或者实时刻录到摄像机上的DVD盘上，然后直接把数字图象导出 到电脑上处理。这两种方式的图象处理分析是非实时的。要想实现实时处理，需 要得到实时图象数据，有两种常见方式：