機(jī)器視覺及應(yīng)用作業(yè)

《機(jī)器視覺及應(yīng)用》課程作業(yè)一、數(shù)字圖像處理兩個(gè)圖像子集S1和S2如下圖所示。對于V＝{1}，確定這兩個(gè)子集是（a）4鄰接，（b）8鄰接，還是（c）m鄰接？解：對于V={1}，子集S1是4鄰接；而子集S2則是8鄰接。2.考慮如下所示的圖像分割：（a）令V＝{0，1}并計(jì)算p到q間的4、8和m通路的最短長度。如果在這兩點(diǎn)間不存在特殊通路，請解釋原因。（b）對V＝{1，2}重復(fù)上題。解：（a）①p到q之間，不存在4通路。因?yàn)閂={0,1}時(shí)，如圖無法找到p、q之間的通路；②p到q之間的8通路最短長度如圖最短長度為4+22③p到q之間的m通路最短長度如圖最短長度為6+2；（b）對于V＝{1，2}，容易得到：p、q之間4通路最短長度為8，8通路最短長度為4+22，m通路最短長度為3．利用所學(xué)圖像處理的知識(shí)，將下面全方位圖像展開為普通圖像。我認(rèn)為用到的是圖像集合修正的知識(shí)，來處理這幅類似于幾何失真的全方位圖像。首先，最主要的就是找到這幅圖像的中心，這就需要利用相機(jī)的盲區(qū)（中心未拍攝到圖像的黑色圓圈），求取圖像的中心；（可以利用二值化后求中心的辦法求得）然后，就是展開工作，以找到的中心作為極坐標(biāo)中心，給圖像各像素點(diǎn)一個(gè)極坐標(biāo)；最后，通過一定的變換算法，如Houng變換（查找資料得到），對極坐標(biāo)進(jìn)行展開，最終獲得普通圖像。最終經(jīng)處理后得到的圖片如圖：4.圖中的白條是7像素寬，210像素高。兩白條之間的寬度是17像素，當(dāng)應(yīng)用下面的處理時(shí)圖的變化結(jié)果是什么？（1）分別用3×3、9×9均值濾波；（2）分別用3×3、9×9中值濾波。答：（1）用3×3、9×9均值濾波，由于7>3/2,7>9/2，所以均值濾波時(shí)，濾波窗中白色像素點(diǎn)數(shù)>濾波窗中像素點(diǎn)數(shù)的一半，加上該圖是二值圖，灰度取值只有兩個(gè)，所以說濾波前后圖像不變；（2）用3×3、9×9中值濾波之后，圖像中白色線條變窄，且兩端變圓。其中9×9中值濾波后線條更窄，兩端更圓。二、立體視覺1.嫦娥一號(hào)是如何利用一臺(tái)照相機(jī)得到月面三維圖像的？（查資料，說明原理，并注明資料來源）嫦娥衛(wèi)星攜帶的CCD嫦娥衛(wèi)星攜帶的CCD立體相機(jī)國家航天局公布的第一幅月圖，這幅月面圖像是由嫦娥一號(hào)衛(wèi)星上的CCD立體相機(jī)獲得的。CCD相機(jī)采用線陣推掃的方式獲取圖像，軌道高度約200km，每一軌的月面幅寬60km，像元分辨率120m。中國第一幅月面圖像共由19軌圖像制作而成，位于月表東經(jīng)83度到東經(jīng)57度，南緯70度到南緯54度，圖幅寬約280km，長約460km。嫦娥一號(hào)上所攜帶的應(yīng)用于月球三維圖像獲取的設(shè)備有：CCD立體相機(jī)1臺(tái)、干涉成像光譜儀1臺(tái)、激光高度計(jì)1臺(tái)；CCD（Charge-CoupledDevice，電荷耦合器件）：是可用于立體相機(jī)的一種重要組成部分。它一種光敏半導(dǎo)體器件，其上的感光單元將接收到的光線轉(zhuǎn)換為電荷量，而且電荷量大小與入射光的強(qiáng)度成正比。這樣，矩陣排列的感光單元構(gòu)成的面陣CCD便可傳感圖像。CCD現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)中，同時(shí)也在天文望遠(yuǎn)鏡、掃描儀和條形碼讀取器中有應(yīng)用。CCD是采用三線陣工作原理的相機(jī).所謂三線陣就是說,ccd相機(jī)對同一月球表面目標(biāo)以不同的視角拍攝前視,正視及后視三幅二維平面圖.圖像通過信號(hào)傳輸系統(tǒng)傳回地面后,相關(guān)技術(shù)人員再對這些圖片進(jìn)行處理(即"三維重建"),就可以繪制出月表的三維立體影像.與其它采用三線陣原理的立體相機(jī)不同的是,嫦娥一號(hào)所攜的這臺(tái)CCD立體相機(jī)并沒有采用"3臺(tái)相機(jī)分別指向3個(gè)方向"的做法,而是只采用一組鏡片和一片面陣CCD,采集前中后三條線的數(shù)據(jù),這樣做大大地簡化了立體相機(jī)整體的結(jié)構(gòu),為"嫦娥一號(hào)"節(jié)省了更多的寶貴空間和質(zhì)量。嫦娥一號(hào)所使用的CCD立體相機(jī)在研制中采用了許多創(chuàng)新技術(shù)，如首次提出采用一個(gè)大視場光學(xué)系統(tǒng)和一片大面陣CCD芯片。它用一臺(tái)相機(jī)取代三臺(tái)相機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)拍攝物的三維立體成像。立體相機(jī)在工作時(shí)，采集CCD的輸出，分別獲取前視、正視、后視圖像，隨后進(jìn)行處理，形成立體圖像。CCD立體相機(jī)以自推掃模式工作，為了重構(gòu)月表立體影像的需要，在設(shè)計(jì)上做了特殊處理。CCD立體相機(jī)與普通相機(jī)不同，具有“三只眼”，能分別對應(yīng)星下點(diǎn)、前視17°和后視17°的位置圖像進(jìn)行采集，可以得到月表目標(biāo)三個(gè)不同角度的圖像；而干涉成像光譜儀能夠同時(shí)獲得目標(biāo)的二維空間信息和一維光譜信息，工作時(shí)一次曝光能得到月表目標(biāo)一個(gè)條帶的干涉圖；至于激光高度計(jì)，則能夠通過激光發(fā)射并經(jīng)月球表面反射后接受，準(zhǔn)確得出某探測點(diǎn)的月球海拔高度。在嫦娥一號(hào)繞月拍攝時(shí)，每84秒拍出一條線，加上衛(wèi)星的高速移動(dòng)，一條條線組成了一個(gè)面。而拍攝的每一個(gè)點(diǎn)中，都包含有CCD獲得的不同角度的圖像，以及激光高度計(jì)的月球海拔高度這些數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)將這些龐