图像处理实验指导书（2010版）.doc

PAGE  PAGE 12 数字图像处理 实验指导书 2010年4月 前言 本实验主要目的是使实验者了解一般科学研究和工程实践中从图像采集到处理整个过程中所涉及的图像采集、存储、处理和显示方法，了解一般图像处理系统的构成及图像处理软件的设计方法。 1 数字图像处理系统的一般组成 实验中使用的图像处理系统结构框图如图1所示。 摄像 头或其它的视频源 多路模拟视 频信号 多路 选择器 视频解码器 数字图像的缩放处理 PCI总线 视频/图像采集卡 主机 内存 主机 CPU VGA显卡 （显存） 显 示 器 主处理机 图1 数字图像处理系统的一般构成 打印设备 实验中使用深圳健球实业生产的彩色一体变焦摄像头和微视公司生产的V110视频采集卡。该采集卡支持两路复合视频信号输入和一路S-Video信号输入，视频信号制式可以是PAL、NTSC或SECAM，采集卡的最高分辨率为768 x 576，采集的数据精度可为8bit、16bit、24bit和32bit，采集卡的外观如图2所示。 图2 微视V110视频采集卡外观 实验主机采用Pentium(R)4 2.93GHz CPU，1G+256M内存物理地址扩展；方正17’’ FC777K彩色显示器。 2 视频采集卡参数设置 图像采集卡参数可以通过调用采集卡接口函数MV_GetDeviceParameter（）和MV_SetDeviceParameter（）来获取和设置，所设置参数的具体含义见《MICROVIEW VER.5.0 程序员开发手册》。 3 图像处理程序设计 通过视频采集卡获得数字图像后，可以通过软件或硬件的处理手段完成对图像的增强、恢复以及压缩或编码等处理工作。 本课程实验由实验者学习使用图像采集卡采集图像，实验中提供使用VC++编写的应用程序框架，由实验者编写的核心处理函数，观察实验结果。 实验共分三个部分： 实验一 学习BMP图像文件格式，统计图像直方图。使用C语言编程实现RAW到BMP文件格式的转换，并统计该图像直方图； 实验二 学习使用视频采集卡采集和显示图像，重点了解视频采集卡的工作原理，图像采集程序设计，图像的存储格式以及图像的读取和显示方法； 实验三 设计中值滤波函数，完成对图像的中值滤波处理，观察和分析中值滤波结果。 4 实验中的注意事项 任何时候，不要带电插拔连接线，尤其是视频源输入输出连接线，如需插拔连接线，需要先关断任何一端的电源，以免损坏采集卡。 实验一 RAW到BMP文件的转换及图像直方图统计 实验目的 本次实验的目的是学习BMP文件格式，掌握将RAW图像文件格式转换为BMP文件格式的方法，完成图像直方图的统计。 实验方案 实验中提供的RAW文件，包含一幅大小512 x 512像素，256级灰度的图像。首先将其读入内存，并创立一个新的BMP文件，根据提示的图像大小，完成BMP文件头、信息头、调色板和图像数据的写入。随后统计该图像的直方图，打印统计结果 程序流程图 开始 打开RAW文件，申请内存，将数据读入内存 创建BMP文件 定义位图文件头、位图信息头和调色版数组变量 初始化位图文件头（BITMAPFILEHEADER） 初始化位图信息头（BITMAPINFOHEADER） 是否设定调色板？ 初始化调色板（RGBQUAD） 写入文件头、信息头和调色板 写入信息头和文件头 图像每行字节数是否是4的整数倍？ 调整每行字节数 写入图像数据 释放内存，关闭文件 结束 Y Y N N 图1 RAW到BMP文件转换流程图 问题 什么是调色板？说明其数据结构。如何确定BMP文件调色板的大小？ BMP文件中图像数据是按什么顺序存放的？ 实验二 图像的采集与显示 实验目的 本次实验的目的包括： 了解一般图像处理系统的构成，重点了解图像采集卡的工作原理； 了解图像采集程序设计方法； 学习图像的存储格式以及图像的读取和显示方法。 实验方案 由模拟摄相机输出视频信号到视频采集卡的视频输入端，经视频采集卡解码后生成单幅数字图像，将生成的图像以Bmp格式保存到PC机硬盘上，之后利用应用程序将所存储的Bmp图像输出到显示器上。 图像采集卡使用流图 开始 （打开采集卡） 结束 （关闭采集卡） 设置采集卡参数 (采集通道、制式、采集格式等) 捕捉图像并存盘 图1 图像采集卡使用流图 图像采集卡操作步骤 在开发图像采集程序时，应遵循以下操作步骤： Step 1. 使用MV_OpenDevice( )函数获取设备句柄； Step 2. 在MV_OperateDevice(CurDevice，MVRUN)函数中，调用上一步获取的设备句柄，和MVRUN参数，使采集卡处于工作状态； Step 3. 利用MV_SetDeviceParameter( )设置图像显示的窗口句柄； S