图像处理作业6道题

第一题（如下图）：

• 物距1.5米；

• 对酒瓶酒液整个高度成像；

• 要求2mm×2mm的杂质成像分辨率大于5×5个像素； • 像元尺寸10*10（10e-6m)

• 选择合适的镜头与分辨率的摄像机。

答：像元尺寸为10m10m，则杂质所成的像的尺寸最少为

(10m5)(10m5)50m50m，可由此计算镜头的焦距为

50m1.5m37.5mm。 2mm对于相机分辨率，则要根据成像视野对应的实际范围而定。例如若视野范围为

20cm20cm，则相机分辨率应不小于

20cm5500500像素。 2mm2第二题：图1给出四幅原始8位灰度图像，分别为人民币，生料球，钢锭和红血球。图2给出上述四幅原始图像的灰度直方图。图3给出人民币图像在灰度级阈值分别为64，128，160条件下的分割结果。其中图2给出的4个灰度直方图，图3给出的3个灰度级阈值分割结果与原始图像以及上述给出的阈值顺序可能不

一致。图中坐标每个刻度为16个单位。

（1）图2表示对应于图1的4个灰度直方图，请在图2中的各序号(a)，(b)，(c)，(d)后面标记所对应于图1的原始图像名称；

（2）如果将灰度小于阈值的像素置255，大于阈值的像素置0，对于图2(c)所示的灰度直方图，如果阈值选择为144，其原始图像的灰度分割将会出现什么结果？

答：将会让图中的圆点与背景分割开，有更加强烈的对比度，利于接下来的处理。

（3）图3表示人民币图像在不同阈值下的分割结果，请在图3的(a)，(b)，(c)序号后面

标记所对应的阈值，并说明为什么会出现上述三种结果。

（4）根据图2(d)所给出的灰度直方图，你认为是否能够确定灰度级阈值，为什

么。

答：不能，因为直方图中表现出来的阈值都非常接近，对于我们想要分割的部分来说，灰度部分都不一统一，没有一个可以确定的阈值能够将生料球都分割出来。

答：因为阈值小的图中白色的肯定会占有比较大的比例，所以越白，越是阈

值小的图；越黑，越是阈值大的图。

(a)生料球 (b)红血球 (c)人民币 (d)钢锭

图1 原始图像

(a) 钢锭 (b) 人民币

(c) 红血球 (d) 生料球

图2 灰度直方图

(a)64 (b)128 (c)160

图3人民币图像灰度分割结果

第三题：

答：首先对图像进行分析。

只要图像中的圆形是不间断的完整的，就说明是合格的，如果圆形有间断，则说明是不合格的。 （1） 对图像进行滤波。

（2） 对图像进行阈值分割，进行二值化处理。

（3） 对图像所有点做出一个索引表，将表内数据全部赋值为1。

（4） 取图像左上角一点，然后对该点四周的点进行判断，是否为黑色点，如有，

则记录下该点位置，并在索引表中将该点的索引值改为0。 （5） 分析与上一点相邻近的为黑色的点的四周，用相同方法处理。

（6） 当所有点处理完毕之后，分析索引表中为1点的数量，如果大于某个比例，

则说明该圆形封闭良好，说明圆形没有间断，所以是合格的。

如果小于某个比例，则说明圆形封闭不好，圆形出现间断，不合格。

第四题：

答：（1）首先对图像进行滤波操作。 （2）首先取射击前情况图像一张。 （3）取设计后情况图像一张。

（4）将两张图像进行比较，取出发生变化的点，既是当前射击中击中的点。 （5）根据阈值分析法，及滤波操作，得出靶上的中心圆位置。

（6）根据直径最长原理，两直径相交点为圆心的原理，计算出圆心位置。 （7）现在设圆心点为O，击中点为P，按照射线OP方向，计算出O点距离中心圆环外围的距离L1。

（8）计算出OP两点的距离L2。 （9）当前的靶数即为：10-L2/L1

第五题：

设计自动检测车速的机器视觉系统，并列出其每步用到的图像处理方法。 答：（1）在需要测速的路口上安装摄像头。 （2）采集一系列某一光照情况下的无车图像。 （3）根据一定时间间隔不断采集图像。

（4）将当前采集图像与当前光照情况下采集的无车图像进行比较操作，将不同像素点提取出来，构成一张只包含矩形框（车型）的图像。

（5）采集下一张图像，并仍然构成一张只包含矩形框（车型）的图像。 （6）比较两张图像中矩形框的移动距离，除以两张图像的采样间隔，即可知当前车速情况。

第六题：

燕大图标放大2倍，旋转45度。

原图如图示： 程序如下：

//////////////////////////////////////////////////////////////// // HWND hWnd:窗口句柄 // 图像的缩放

BOOL Zoom(HWND hWnd) { //窗口处理函数 DLGPROC dlgInputBox = NULL; //偏移、源和目标内存大小、每行字节数 DWORD OffBits,SrcBufSize,DstBufSize,DstLineBytes; //图像信息头指针和数据区指针 LPBITMAPINFOHEADER lpImgData; LPSTR lpPtr; HLOCAL hTempImgData; LPBITMAPINFOHEADER lpTempImgData; LPSTR lpTempPtr; //图像新旧宽度和高度 DWORD Wold,Hold,Wnew,Hnew; HDC hDc; //文件句柄 HFILE hf; //用来定位象素数据位置 DWORD x0,y0,x1,y1; float num1;

//定义两个文件头结构 BITMAPFILEHEADER DstBf; BITMAPINFOHEADER DstBi; //实例化对话框 dlgInputBox = (DLGPROC) MakeProcInstance ( (FARPROC)InputBox, ghInst ); DialogBox (ghInst, \"INPUTBOX\ FreeProcInstance ( (FARPROC) dlgInputBox ); //得到缩放系数 num1=(float)(1.0/ZoomRatio); //得到原来的宽度高度 Wold=bi.biWidth; Hold=bi.biHeight; //计算新图像的宽度高度 Wnew = (DWORD)(Wold*ZoomRatio+0.5); Hnew = (DWORD)(Hold*ZoomRatio+0.5); //计算数据区到文件信息头的偏移 OffBits=bf.bfOffBits-sizeof(BITMAPFILEHEADER); //计算源图像所需的内存大小 SrcBufSize=bf.bfSize-sizeof(BITMAPFILEHEADER); ImgWidth=Wnew; ImgHeight=Hnew; //得到目标图像中每行象素的字节数 DstLineBytes=(DWORD)WIDTHBYTES(Wnew*bi.biBitCount); //目标图像所需内容大小 DstBufSize=(DWORD)(sizeof(BITMAPINFOHEADER)+NumColors*sizeof(RGBQUAD)+(DWORD)DstLineBytes*Hnew); if((hTempImgData=LocalAlloc(LHND,DstBufSize))==NULL) { MessageBox(hWnd,\"Error alloc memory!\Message\ return FALSE; } lpImgData=(LPBITMAPINFOHEADER)GlobalLock(hImgData); lpTempImgData=(LPBITMAPINFOHEADER)LocalLock(hTempImgData); //得到数据区指针 lpPtr=(char *)lpImgData; lpTempPtr=(char *)lpTempImgData; //初始化内存 memset(lpTempPtr,(BYTE)255,DstBufSize); //保存源数据 memcpy(lpTempPtr,lpPtr,OffBits);

//创建新的文件头和文件信息头 memcpy((char *)&DstBf,(char *)&bf,sizeof(BITMAPFILEHEADER)); memcpy((char *)&DstBi,(char *)&bi,sizeof(BITMAPINFOHEADER)); DstBf.bfSize=DstBufSize+sizeof(BITMAPFILEHEADER); DstBi.biWidth=Wnew; DstBi.biHeight=Hnew; //用新的文件信息覆盖原来的值 memcpy(lpTempPtr,(char *)&DstBi,sizeof(BITMAPINFOHEADER)); //计算新文件数据区的数据 for(y1=0;y1=0) && (x0=0) && (y0*)lpTempImgData+(DstBufSize-DstLineBytes-y1*DstLineBytes)+x1; //赋值 *lpTempPtr=*lpPtr; } } hDc=GetDC(hWnd); if(hBitmap!=NULL) DeleteObject(hBitmap); //创建位图 hBitmap=CreateDIBitmap(hDc, (LPBITMAPINFOHEADER)lpTempImgData, (LONG)CBM_INIT, (LPSTR)lpTempImgData+sizeof(BITMAPINFOHEADER) +NumColors*sizeof(RGBQUAD), (LPBITMAPINFO)lpTempImgData, DIB_RGB_COLORS); //新建图像 hf=_lcreat(\"c:\\\\zoom.bmp\ //保存新图像内容 _lwrite(hf,(LPSTR)&DstBf,sizeof(BITMAPFILEHEADER)); _lwrite(hf,(LPSTR)lpTempImgData,DstBufSize); _lclose(hf); //释放资源

}

ReleaseDC(hWnd,hDc);

LocalUnlock(hTempImgData); LocalFree(hTempImgData); GlobalUnlock(hImgData); return TRUE;

缩放后的图像：

旋转后的图像：

//////////////////////////////////////////////////////////////// //参数说明:

// HWND hWnd:窗口句柄 // 图像的旋转

BOOL Rotation(HWND hWnd) { //定义对话框处理程序 DLGPROC dlgInputBox = NULL; //设定偏移、内存、每行字节数 DWORD OffBits,SrcBufSize,DstBufSize,DstLineBytes; //文件信息头指针 LPBITMAPINFOHEADER lpImgData; //数据区指针 LPSTR lpPtr; HLOCAL hTempImgData; //中间转换用的文件信息头指针 LPBITMAPINFOHEADER lpTempImgData; //转换用的数据去指针 LPSTR lpTempPtr; //定义了旋转系数 float SrcX1,SrcY1,SrcX2,SrcY2,SrcX3,SrcY3,SrcX4,SrcY4;

float DstX1,DstY1,DstX2,DstY2,DstX3,DstY3,DstX4,DstY4; //新旧文件的宽高

DWORD Wold,Hold,Wnew,Hnew; //定义一个HDC

HDC hDc; HFILE hf; //用来计算象素的位置

DWORD x0,y0,x1,y1; //两个三角变量

float cosa,sina; float num1,num2; //两个文件头结构

BITMAPFILEHEADER DstBf; BITMAPINFOHEADER DstBi; //实例化对话框

dlgInputBox = (DLGPROC) MakeProcInstance ( (FARPROC)InputBox, ghInst ); DialogBox (ghInst, \"INPUTBOX\FreeProcInstance ( (FARPROC) dlgInputBox ); //产生旋转角度

RotateAngle=(float)RADIAN(RotateAngle); //得到旋转的三角数值

cosa=(float)cos((double)RotateAngle); sina=(float)sin((double)RotateAngle); //源图像宽高 Wold=bi.biWidth; Hold=bi.biHeight;

//计算源图像旋转后要显示的区域 SrcX1=(float)(-0.5*Wold); SrcY1=(float)(0.5*Hold); SrcX2=(float)(0.5*Wold); SrcY2=(float)(0.5*Hold); SrcX3=(float)(-0.5*Wold); SrcY3=(float)(-0.5*Hold); SrcX4=(float)(0.5*Wold); SrcY4=(float)(-0.5*Hold); //新图像对应数值

DstX1=cosa*SrcX1+sina*SrcY1; DstY1=-sina*SrcX1+cosa*SrcY1; DstX2=cosa*SrcX2+sina*SrcY2; DstY2=-sina*SrcX2+cosa*SrcY2; DstX3=cosa*SrcX3+sina*SrcY3; DstY3=-sina*SrcX3+cosa*SrcY3; DstX4=cosa*SrcX4+sina*SrcY4; DstY4=-sina*SrcX4+cosa*SrcY4;

//新图像的宽高 Wnew = (DWORD)(max(fabs(DstX4-DstX1), fabs(DstX3-DstX2))+0.5); Hnew = (DWORD)(max(fabs(DstY4-DstY1), fabs(DstY3-DstY2))+0.5); num1=(float)( -0.5*Wnew*cosa-0.5*Hnew*sina+0.5*Wold); num2=(float)(0.5*Wnew*sina-0.5*Hnew*cosa+0.5*Hold); //得到数据到文件头的偏移 OffBits=bf.bfOffBits-sizeof(BITMAPFILEHEADER); //源图像所需内存 SrcBufSize=bf.bfSize-sizeof(BITMAPFILEHEADER); ImgWidth=Wnew; ImgHeight=Hnew; //目标图像每行字节数 DstLineBytes=(DWORD)WIDTHBYTES(Wnew*bi.biBitCount); //目标图像所需内存 DstBufSize=(DWORD)(sizeof(BITMAPINFOHEADER)+NumColors*sizeof(RGBQUAD)+(DWORD)DstLineBytes*Hnew); //查看内存分配 if((hTempImgData=LocalAlloc(LHND,DstBufSize))==NULL) { MessageBox(hWnd,\"Error alloc memory!\Message\ return FALSE; } //锁定内存区域指针指向数据区 lpImgData=(LPBITMAPINFOHEADER)GlobalLock(hImgData); lpTempImgData=(LPBITMAPINFOHEADER)LocalLock(hTempImgData); //转换成字节型指针 lpPtr=(char *)lpImgData; lpTempPtr=(char *)lpTempImgData; //初始化内存 memset(lpTempPtr,(BYTE)255,DstBufSize); memcpy(lpTempPtr,lpPtr,OffBits); //得到新的文件头和文件信息头 memcpy((char *)&DstBf,(char *)&bf,sizeof(BITMAPFILEHEADER)); memcpy((char *)&DstBi,(char *)&bi,sizeof(BITMAPINFOHEADER)); DstBf.bfSize=DstBufSize+sizeof(BITMAPFILEHEADER); DstBi.biWidth=Wnew; DstBi.biHeight=Hnew; //用新文件信息覆盖文件信息头内容 memcpy(lpTempPtr,(char *)&DstBi,sizeof(BITMAPINFOHEADER));

//旋转操作 for(y1=0;y1=0) && (x0=0) && (y0*)lpTempImgData+(DstBufSize-DstLineBytes-y1*DstLineBytes)+x1; //赋值 *lpTempPtr=*lpPtr; } } //得到窗口的DC hDc=GetDC(hWnd); if(hBitmap!=NULL) DeleteObject(hBitmap); //创建位图 hBitmap=CreateDIBitmap(hDc, (LPBITMAPINFOHEADER)lpTempImgData, (LONG)CBM_INIT, (LPSTR)lpTempImgData+sizeof(BITMAPINFOHEADER) +NumColors*sizeof(RGBQUAD), (LPBITMAPINFO)lpTempImgData, DIB_RGB_COLORS); //保存位图文件 hf=_lcreat(\"c:\\\\rotation.bmp\ _lwrite(hf,(LPSTR)&DstBf,sizeof(BITMAPFILEHEADER)); _lwrite(hf,(LPSTR)lpTempImgData,DstBufSize); _lclose(hf); //释放资源 ReleaseDC(hWnd,hDc); LocalUnlock(hTempImgData); LocalFree(hTempImgData); GlobalUnlock(hImgData); return TRUE; }