Что такое система обработки изображений?

Что такое система обработки изображений?

Система обработки изображений — это ряд системных конфигураций, которые обрабатывают, синтезируют и считывают характеристики 2D- и 3D-изображений и данных.

Системы обработки изображений стали незаменимой технологией для автоматических машин и промышленных роботов, поскольку они заменяют человеческий глаз и позволяют проводить различные суждения и измерения.

Применение систем обработки изображений

Сегодня обработка изображений используется в чрезвычайно широком спектре областей, включая следующие:

1. Медицинская область

КТ и МРТ — два наиболее распространенных типа обработки изображений, используемых в медицинской сфере: КТ — это двумерное (3D) расширение обычных рентгеновских снимков, позволяющее наблюдать все тело; МРТ использует сильное магнитное поле и электромагнитные волны, чтобы проводить диагностику без использования радиации. Оба типа обследований используют технологию обработки изображений для наблюдения за внутренней частью тела с разных углов.

2. Промышленная сфера

В промышленной сфере многие системы обработки изображений используются на производственных линиях. Они используются для распознавания, захвата и выравнивания деталей в процессе сборки, подсчета деталей, визуального осмотра и размерного контроля в процессе проверки, сортировки и упаковки в процессе доставки. Они также используются в широком диапазоне мониторинга опасностей, внося большой вклад в автоматизацию процессов.

3. Транспорт

Типичные приложения в области транспорта включают помощь водителю автомобиля и автоматизацию вождения. Обрабатывая изображения с камеры не только спереди, но и со всего угла 360°, система обнаруживает пешеходов, препятствия и другие транспортные средства и предупреждает водителя или предпринимает действия по уклонению.

Помимо автомобилей, система также используется в железнодорожных системах для мониторинга оборудования и наблюдения за безопасностью, а также полезна для мониторинга обширной территории в условиях изменяющейся яркости, например, на открытом воздухе и вдоль железнодорожных путей от имени людей.

4. Область безопасности

Типичным примером использования в области безопасности являются системы распознавания лиц. Помимо широкого использования в смартфонах, она также полезна для повышения безопасности при входе и выходе из зданий.

Принцип систем обработки изображений

Системы обработки изображений работают следующим образом:

1. Ввод изображения

Распределение света преобразуется в электрические сигналы, в основном с помощью ПЗС-датчиков.

2. Сглаживание

Сглаживание, тип предварительной обработки, представляет собой процесс, который обеспечивает плавное изменение шкалы серого вне фокуса. Сглаживание также называется усредняющим фильтром, поскольку оно вычисляет среднее значение пикселей в области, охватываемой фильтром, и определяет это значение как новое количество пикселей. Оно используется в качестве пространственного фильтра для сглаживания изображения и удаления шума.

3. Извлечение признаков

Одним из изображений признаков является бинарное изображение. Бинаризация представляет собой процесс уменьшения изображения с нескольких уровней плотности до всего двух уровней: белого и черного. Изображение только с одним уровнем плотности, либо белым, либо черным, называется бинарным изображением.

Один из способов определения характера изображения с использованием тональных значений — гистограмма. Количество пикселей откладывается по горизонтальной оси, а частота пикселей — по вертикальной, и информация наносится на график. Затем гистограмма обрабатывается путем деления количества оттенков по горизонтальной оси гистограммы на два, при этом данные пикселей делятся на 1, если количество оттенков больше указанного, и на 0, если количество меньше.

4. Оценка

Изображения признаков, полученные путем извлечения признаков, оцениваются в соответствии с целью.

Другая информация о системах обработки изображений

1. Выбор камеры для систем обработки изображений

Выбор камеры очень важен для обработки изображений. Камеры используются в системах обработки изображений для получения данных изображения заготовки в процессе ввода изображения.

Например, на производственных площадках камера, которая функционирует как глаз, используется для захвата изображений объектов проверки, таких как печатные платы, с целью проверки дефектов и состояния продукции. Однако различные условия съемки могут привести к изменению точности проверки.

Чтобы гарантировать, что условия съемки максимально идентичны, необходимо правильно выбрать камеру вместе с объективом, освещением и другими факторами. Системы обработки изображений можно в целом разделить на следующие два типа.

Метод камеры с датчиком области
Это наиболее часто используемый метод формирования изображения, позволяющий получить двухмерное изображение. Размер изображения, которое может быть получено, определяется камерой.

Метод камеры с датчиком линии
Этот метод непрерывно получает одномерные изображения для получения двухмерных изображений. Камера или деталь должны двигаться в определенном направлении при получении изображений. Этот метод эффективен для захвата изображений относительно больших деталей. Необходимо выбрать подходящую камеру после полного понимания требований.

2. Обработка в реальном времени в системах обработки изображений

Вычислительная обработка, обнаруженная в системе обработки изображений, программном обеспечении или оборудовании. Программная обработка очень гибкая, поскольку ее можно изменять для учета различных изменений в программе, но аппаратная обработка требуется в ситуациях, когда требуется обработка в реальном времени для предотвращения опасностей.

Например, монитор кругового обзора, используемый для предотвращения столкновений при парковке автомобиля, изначально проецирует изображения в реальном времени сверху автомобиля, где нет камеры. Изображение генерируется в реальном времени путем синтеза данных изображения с бортовых камер с использованием специального оборудования, такого как ASIC.