图像处理系统的基础知识

更新时间：2025-11-21

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什么是图像处理系统？

图像处理系统是一系列系统配置，用于处理和合成二维和三维图像及数据，并读取其特性。

图像处理系统取代了人眼，实现了各种判断和测量，使其成为自动机器和工业机器人不能缺少的技术。

在现代，以下图像处理被广泛应用于极其广泛的领域。

医疗领域的典型成像过程包括CT和MRI扫描。 CT现在可以通过将传统X光检查的图像从二维扩展到三维，观察全身。由于强磁场和电磁波，MRI可以在不使用辐射的情况下进行诊断。这两种检测都使用影像技术从不同角度观察人体。

在工业领域，许多图像处理系统被用于生产线。它被广泛应用于各种应用，包括零件识别、装配过程中的拾取和校准，以及数量检测、目视检查、尺寸检测、运输流程中的分拣和包装，以及危害监测，并极大地推动了该工艺的自动化。

交通领域的典型应用包括汽车驾驶辅助和驾驶自动化。通过处理前方和前方的360°摄像头图像，它能检测行人、障碍物及其他车辆，提醒驾驶员并执行规避动作。

除了汽车，它还应用于铁路系统的设备监控和安全监测，并适用于户外亮度和沿线铁路的大型区域，以代人监测。

安全领域的典型应用场景是面部识别系统。除了广泛应用于智能手机外，它还有助于加强进出建筑物的安全。

图像处理系统的工作流程如下。

它主要利用CCD传感器将光的分布转换为电信号。

平滑处理是预处理之一，可以实现平滑的阴影变化，比如模糊。平滑也称为平均滤波器，因为它计算滤波器覆盖区域内像素的平均值，并将该值定义为新的像素数。它被用作空间滤镜，使图像平滑并去除噪点。

其中一张特征图像是二进制图像。当强度从多个层级变化到仅有两个层级——白色和黑色，且强度仅为白色或黑色时，称为二元图像。

利用渐变值了解图像属性的一种方法是直方图。取水平轴像素数和纵轴像素数频率，将信息绘制成图表。此外，直方图横轴上的音调数在某处被分为两部分，如果音调数较大，像素数据被分为1;如果像素较小，则为0。

通过特征提取获得的特征图像会根据目的进行评估。

相机的选择在图像处理中非常重要。相机被用于图像处理系统中，在图像输入过程中获取工件的图像数据。

在生产现场，作为眼睛功能的相机用于拍摄基材等物体，以检查产品是否有划痕和状况，但不同条件下可能导致检测准确度的差异。

为了让拍摄条件尽可能相似，必须合理选择相机、镜头和灯光。图像处理系统主要有两种方法：

区域传感器相机这种
方法是常用的成像方法，能够获得二维图像。可获得的图像大小由相机决定。

线传感器相机法
该方法连续获取一维图像，并可获得二维图像。在获取图像时，相机或工件必须朝某个方向运动。该方法对相对较大的工件成像显著。在选择合适的相机之前，必须充分了解相关要求。

它在图像处理系统以及软件或硬件中执行。软件处理高度灵活，因为它可以通过程序变更响应各种变化，但在需要与危害规避相关的实时性能的情况下，则需要硬件处理。

例如，环视显示器用于避免停车时碰撞，在无摄像头时实时从车上方的天空投射图像，而车载摄像头的图像数据则通过专用硬件（如ASIC）合成并实时生成图像。