數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)四(新2015)

1、數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)北京交通大學(xué)課題一：課題一：編織布的瑕疵檢測(cè)編織布的瑕疵檢測(cè) 編織袋生產(chǎn)線(xiàn)在編織過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)瑕疵，編織袋生產(chǎn)線(xiàn)在編織過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)瑕疵，在瑕疵大到一定程度時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。在瑕疵大到一定程度時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。早期用人工目測(cè)的方法來(lái)檢測(cè)瑕疵，并且通早期用人工目測(cè)的方法來(lái)檢測(cè)瑕疵，并且通過(guò)人工方法剪掉有瑕疵的部位。過(guò)人工方法剪掉有瑕疵的部位。 這樣必然導(dǎo)致效率低下，同時(shí)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度這樣必然導(dǎo)致效率低下，同時(shí)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也很大。公司聽(tīng)說(shuō)北京交大的同學(xué)有辦法通過(guò)也很大。公司聽(tīng)說(shuō)北京交大的同學(xué)有辦法通過(guò)圖像處理的方法，自動(dòng)檢測(cè)瑕疵，同時(shí)利用檢圖像處理的方法，

2、自動(dòng)檢測(cè)瑕疵，同時(shí)利用檢測(cè)的結(jié)果去控制自動(dòng)裁剪設(shè)備，準(zhǔn)確、自動(dòng)地測(cè)的結(jié)果去控制自動(dòng)裁剪設(shè)備，準(zhǔn)確、自動(dòng)地裁剪掉有瑕疵的部位。于是，公司委托北京交裁剪掉有瑕疵的部位。于是，公司委托北京交大的同學(xué)協(xié)助解決該問(wèn)題。大的同學(xué)協(xié)助解決該問(wèn)題。 同學(xué)們立即成立了研發(fā)小組，針對(duì)瑕疵圖像的樣本，同學(xué)們立即成立了研發(fā)小組，針對(duì)瑕疵圖像的樣本，根據(jù)所學(xué)的圖像處理的知識(shí)，設(shè)法解決這一生產(chǎn)的根據(jù)所學(xué)的圖像處理的知識(shí)，設(shè)法解決這一生產(chǎn)的問(wèn)題。問(wèn)題。 各戶(hù)需求如下：各戶(hù)需求如下： 1）在獲取的圖像中，全面檢測(cè)編織布中的瑕疵，）在獲取的圖像中，全面檢測(cè)編織布中的瑕疵，其中盡量減少漏警率和虛警率；其中盡量減少漏警率和虛警率；

3、 2）盡量提高檢測(cè)速度，因?yàn)樗怯绊懶实闹匾┍M量提高檢測(cè)速度，因?yàn)樗怯绊懶实闹匾蛩亍Ｒ蛩亍?）如果時(shí)間來(lái)得及，希望能靈活設(shè)定瑕疵大小的判）如果時(shí)間來(lái)得及，希望能靈活設(shè)定瑕疵大小的判斷功能，當(dāng)瑕疵小于一定尺寸時(shí)，也做二等品銷(xiāo)售，斷功能，當(dāng)瑕疵小于一定尺寸時(shí)，也做二等品銷(xiāo)售，以減少公司的損失。以減少公司的損失。要求：要求： 1）用）用VC6.0實(shí)現(xiàn)該處理，因?yàn)榇蠹冶容^熟悉該語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)該處理，因?yàn)榇蠹冶容^熟悉該語(yǔ)言，并且實(shí)現(xiàn)速度快；并且實(shí)現(xiàn)速度快； 2）按規(guī)范完成該任務(wù)，要有一個(gè)完整的系統(tǒng)，有）按規(guī)范完成該任務(wù)，要有一個(gè)完整的系統(tǒng)，有交互界面，可靈活設(shè)定參數(shù)，自動(dòng)報(bào)告缺陷的具體交互界面，可

4、靈活設(shè)定參數(shù)，自動(dòng)報(bào)告缺陷的具體尺寸大小，并有聲音提醒功能。尺寸大小，并有聲音提醒功能。缺陷圖例：缺陷圖例：課題二：焊縫缺陷檢測(cè)課題二：焊縫缺陷檢測(cè) 一家生產(chǎn)天然氣儲(chǔ)存罐的廠家為保證罐體焊接質(zhì)量，一家生產(chǎn)天然氣儲(chǔ)存罐的廠家為保證罐體焊接質(zhì)量，確保天然氣儲(chǔ)藏時(shí)的絕對(duì)安全，最近引進(jìn)了一套確保天然氣儲(chǔ)藏時(shí)的絕對(duì)安全，最近引進(jìn)了一套X光檢測(cè)儀，它的基本原理是通過(guò)光檢測(cè)儀，它的基本原理是通過(guò)X光照射焊接部分，光照射焊接部分，生成圖像，然后工人觀察生成圖像，然后工人觀察X光圖像來(lái)判斷焊縫的缺光圖像來(lái)判斷焊縫的缺陷。陷。 但是，由于但是，由于X光成像不夠清晰，對(duì)新工人需要經(jīng)過(guò)光成像不夠清晰，對(duì)新工人需要經(jīng)過(guò)

5、培訓(xùn)和長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累，方能勝任該項(xiàng)工作。而培訓(xùn)和長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累，方能勝任該項(xiàng)工作。而且，人工判斷十分吃力，勞動(dòng)強(qiáng)度很大。因此，聘且，人工判斷十分吃力，勞動(dòng)強(qiáng)度很大。因此，聘請(qǐng)?jiān)摲矫娴墓と撕芾щy。另外，由于種種原因，成請(qǐng)?jiān)摲矫娴墓と撕芾щy。另外，由于種種原因，成熟的工人經(jīng)常被效益更好的公司挖走，使公司的管熟的工人經(jīng)常被效益更好的公司挖走，使公司的管理者甚為頭疼。理者甚為頭疼。 最近他聽(tīng)說(shuō)，利用圖像處理的方法有望徹底解決該最近他聽(tīng)說(shuō)，利用圖像處理的方法有望徹底解決該問(wèn)題。如果研制一套自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，不僅能大大提問(wèn)題。如果研制一套自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，不僅能大大提高檢測(cè)的準(zhǔn)確率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還

6、可高檢測(cè)的準(zhǔn)確率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還可為公司節(jié)省大量的開(kāi)支。他聽(tīng)說(shuō)北京交大的同學(xué)有為公司節(jié)省大量的開(kāi)支。他聽(tīng)說(shuō)北京交大的同學(xué)有非常好的圖像處理方面的基礎(chǔ)，而且最近正在為學(xué)非常好的圖像處理方面的基礎(chǔ)，而且最近正在為學(xué)科競(jìng)賽選題。于是，他聯(lián)系了相關(guān)指導(dǎo)老師和同學(xué)，科競(jìng)賽選題。于是，他聯(lián)系了相關(guān)指導(dǎo)老師和同學(xué)， 同學(xué)們認(rèn)為該問(wèn)題是一個(gè)很好的理論聯(lián)系實(shí)際的好同學(xué)們認(rèn)為該問(wèn)題是一個(gè)很好的理論聯(lián)系實(shí)際的好課題，既可以鍛煉自己的動(dòng)手能力，又可以解決生課題，既可以鍛煉自己的動(dòng)手能力，又可以解決生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題。于是，同學(xué)們承接了該研發(fā)任務(wù)。產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題。于是，同學(xué)們承接了該研發(fā)任務(wù)。 1）擬定解決方

7、案；）擬定解決方案； 2）提煉關(guān)鍵技術(shù)；）提煉關(guān)鍵技術(shù)； 3）規(guī)劃實(shí)驗(yàn)方法；）規(guī)劃實(shí)驗(yàn)方法； 4）編程實(shí)驗(yàn)。）編程實(shí)驗(yàn)。要求：要求： 1）用）用VC6.0實(shí)現(xiàn)該處理，因?yàn)榇蠹冶容^熟悉該語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)該處理，因?yàn)榇蠹冶容^熟悉該語(yǔ)言，并且實(shí)現(xiàn)速度快；并且實(shí)現(xiàn)速度快； 2）按規(guī)范完成該任務(wù)，要有一個(gè)完整的系統(tǒng)，有）按規(guī)范完成該任務(wù)，要有一個(gè)完整的系統(tǒng)，有交互界面，可靈活設(shè)定參數(shù)，自動(dòng)報(bào)告缺陷的具體交互界面，可靈活設(shè)定參數(shù)，自動(dòng)報(bào)告缺陷的具體尺寸大小，并有聲音提醒功能。尺寸大小，并有聲音提醒功能。缺陷圖例：缺陷圖例：課題三：安全檢測(cè)的實(shí)例課題三：安全檢測(cè)的實(shí)例 我國(guó)高速列車(chē)近年來(lái)發(fā)展迅速，動(dòng)車(chē)組和高速列車(chē)

8、我國(guó)高速列車(chē)近年來(lái)發(fā)展迅速，動(dòng)車(chē)組和高速列車(chē)的運(yùn)行速度已達(dá)到的運(yùn)行速度已達(dá)到160/小時(shí)和小時(shí)和380/小時(shí)，快速運(yùn)行小時(shí)，快速運(yùn)行的列車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)要求極高，且磨損嚴(yán)重，由于高的列車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)要求極高，且磨損嚴(yán)重，由于高低溫等各種因素，低溫等各種因素， 使得剎車(chē)盤(pán)會(huì)產(chǎn)生細(xì)小的裂紋，隨著列車(chē)運(yùn)行里程使得剎車(chē)盤(pán)會(huì)產(chǎn)生細(xì)小的裂紋，隨著列車(chē)運(yùn)行里程的增加裂紋會(huì)逐漸擴(kuò)大和增多，這隨時(shí)影響著行車(chē)的增加裂紋會(huì)逐漸擴(kuò)大和增多，這隨時(shí)影響著行車(chē)安全。目前一般的檢測(cè)完全靠列檢的工人或技術(shù)人安全。目前一般的檢測(cè)完全靠列檢的工人或技術(shù)人員用目測(cè)的方法檢測(cè)，由于人為的經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)熟練員用目測(cè)的方法檢測(cè)，由于人為的經(jīng)驗(yàn)及技

9、術(shù)熟練程度所限，很難獲得準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，程度所限，很難獲得準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果， 而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，致使勞動(dòng)強(qiáng)度大，隱患多。自動(dòng)檢而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，致使勞動(dòng)強(qiáng)度大，隱患多。自動(dòng)檢測(cè)是解決該問(wèn)題的關(guān)鍵。鐵道部把該項(xiàng)任務(wù)交給北測(cè)是解決該問(wèn)題的關(guān)鍵。鐵道部把該項(xiàng)任務(wù)交給北京交通大學(xué)，爭(zhēng)取研制一套自動(dòng)檢測(cè)剎車(chē)盤(pán)裂紋的京交通大學(xué)，爭(zhēng)取研制一套自動(dòng)檢測(cè)剎車(chē)盤(pán)裂紋的設(shè)備，它可快速取得剎車(chē)盤(pán)的圖像，同時(shí)檢測(cè)出裂設(shè)備，它可快速取得剎車(chē)盤(pán)的圖像，同時(shí)檢測(cè)出裂紋的總數(shù)及最長(zhǎng)的裂紋。紋的總數(shù)及最長(zhǎng)的裂紋。 研究組知道學(xué)圖像處理的同學(xué)們已修完研究組知道學(xué)圖像處理的同學(xué)們已修完“數(shù)字圖像數(shù)字圖像處理處理”的課程，而且，有相當(dāng)一部分同學(xué)

10、學(xué)得很好，的課程，而且，有相當(dāng)一部分同學(xué)學(xué)得很好，就邀請(qǐng)它們參加課題研究工作。同學(xué)們的任務(wù)是提就邀請(qǐng)它們參加課題研究工作。同學(xué)們的任務(wù)是提出檢測(cè)裂紋的具體算法，給出裂紋的長(zhǎng)度和數(shù)量，出檢測(cè)裂紋的具體算法，給出裂紋的長(zhǎng)度和數(shù)量，生成一個(gè)報(bào)表。生成一個(gè)報(bào)表。 系統(tǒng)包括：檢測(cè)系統(tǒng)界面，界面要求能夠顯示原始系統(tǒng)包括：檢測(cè)系統(tǒng)界面，界面要求能夠顯示原始圖像、處理的中間結(jié)果，裂紋數(shù)量顯示、裂紋最長(zhǎng)圖像、處理的中間結(jié)果，裂紋數(shù)量顯示、裂紋最長(zhǎng)長(zhǎng)度、最小裂紋的閾值等內(nèi)容，要求界面友好、清長(zhǎng)度、最小裂紋的閾值等內(nèi)容，要求界面友好、清晰，處理速度快，整個(gè)系統(tǒng)用晰，處理速度快，整個(gè)系統(tǒng)用VC6.0實(shí)現(xiàn)，界面文實(shí)現(xiàn)，

11、界面文字顯示中文。字顯示中文。 剎車(chē)盤(pán)圖像如下圖所示：剎車(chē)盤(pán)圖像如下圖所示：要求：要求： 1）用）用VC6.0實(shí)現(xiàn)該處理，因?yàn)榇蠹冶容^熟悉該語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)該處理，因?yàn)榇蠹冶容^熟悉該語(yǔ)言，并且實(shí)現(xiàn)速度快；并且實(shí)現(xiàn)速度快； 2）按規(guī)范完成該任務(wù)，要有一個(gè)完整的系統(tǒng)，有）按規(guī)范完成該任務(wù)，要有一個(gè)完整的系統(tǒng)，有交互界面，可靈活設(shè)定參數(shù)，自動(dòng)報(bào)告缺陷的具體交互界面，可靈活設(shè)定參數(shù)，自動(dòng)報(bào)告缺陷的具體尺寸大小。尺寸大小。課題四：圖像漸進(jìn)顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)課題四：圖像漸進(jìn)顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 一位來(lái)自一所著名的研究性醫(yī)院的放射學(xué)家最一位來(lái)自一所著名的研究性醫(yī)院的放射學(xué)家最近參加了一次醫(yī)學(xué)會(huì)議。在會(huì)上展示了一

12、種可近參加了一次醫(yī)學(xué)會(huì)議。在會(huì)上展示了一種可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電話(huà)線(xiàn)路傳輸以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電話(huà)線(xiàn)路傳輸4096409640964096大小的大小的1212位數(shù)字化位數(shù)字化X X光圖像的系統(tǒng)。光圖像的系統(tǒng)。 這個(gè)系統(tǒng)將圖像以一種漸進(jìn)的技術(shù)得到的一種壓縮這個(gè)系統(tǒng)將圖像以一種漸進(jìn)的技術(shù)得到的一種壓縮形式的傳送圖像。這種技術(shù)可以第一次在觀察站上形式的傳送圖像。這種技術(shù)可以第一次在觀察站上重構(gòu)出重構(gòu)出X光的相當(dāng)好的近似圖像，然后經(jīng)過(guò)逐步細(xì)光的相當(dāng)好的近似圖像，然后經(jīng)過(guò)逐步細(xì)化得到一幅高分辨率的圖像。化得到一幅高分辨率的圖像。 產(chǎn)生第一次近似圖像的數(shù)據(jù)傳輸要花產(chǎn)生第一次近似圖像的數(shù)據(jù)傳輸要花5 5到到6 6秒的秒的時(shí)間

13、。在接下來(lái)的一分鐘之內(nèi)，每隔時(shí)間。在接下來(lái)的一分鐘之內(nèi)，每隔5 5到到6 6秒（平秒（平均）會(huì)進(jìn)行一次細(xì)化。重構(gòu)均）會(huì)進(jìn)行一次細(xì)化。重構(gòu)X X光圖像的過(guò)程中，光圖像的過(guò)程中，第一次和最后一次細(xì)化分別對(duì)圖像具有最大的和第一次和最后一次細(xì)化分別對(duì)圖像具有最大的和最小的影響。最小的影響。 醫(yī)生對(duì)這套系統(tǒng)的印象很好。因?yàn)樗梢允褂檬状吾t(yī)生對(duì)這套系統(tǒng)的印象很好。因?yàn)樗梢允褂檬状蝀光圖像的近似圖像開(kāi)始進(jìn)行診斷，而在生成了無(wú)光圖像的近似圖像開(kāi)始進(jìn)行診斷，而在生成了無(wú)誤差誤差X光重構(gòu)圖像的時(shí)候就可以完成診斷了。在回光重構(gòu)圖像的時(shí)候就可以完成診斷了。在回她的辦公室的途中，她擬訂了一份報(bào)送醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)的她的辦公室的

14、途中，她擬訂了一份報(bào)送醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)的采購(gòu)意向的報(bào)告采購(gòu)意向的報(bào)告 。 事情不湊巧，事情不湊巧，醫(yī)院正值預(yù)算緊張的時(shí)期，最近由于醫(yī)院正值預(yù)算緊張的時(shí)期，最近由于雇傭了一位年輕有為的生物醫(yī)學(xué)工程的畢業(yè)生而將雇傭了一位年輕有為的生物醫(yī)學(xué)工程的畢業(yè)生而將預(yù)算進(jìn)行了緊縮。為了滿(mǎn)足放射學(xué)家的要求，院方預(yù)算進(jìn)行了緊縮。為了滿(mǎn)足放射學(xué)家的要求，院方向年輕的工程師布置了一項(xiàng)任務(wù)，讓他設(shè)計(jì)一個(gè)系向年輕的工程師布置了一項(xiàng)任務(wù)，讓他設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)。統(tǒng)。 （院方認(rèn)為設(shè)計(jì)和建造一個(gè)相似的自用系統(tǒng)會(huì)較為（院方認(rèn)為設(shè)計(jì)和建造一個(gè)相似的自用系統(tǒng)會(huì)較為便宜。醫(yī)院現(xiàn)在擁有這樣的系統(tǒng)的某些部件，但傳便宜。醫(yī)院現(xiàn)在擁有這樣的系統(tǒng)的某些部件，

15、但傳輸原始的輸原始的X X光數(shù)據(jù)的時(shí)間要花費(fèi)兩分多鐘。）院方光數(shù)據(jù)的時(shí)間要花費(fèi)兩分多鐘。）院方要求工程師在下午的工作人員會(huì)議上拿出一個(gè)初始要求工程師在下午的工作人員會(huì)議上拿出一個(gè)初始框圖。框圖。 由于時(shí)間緊且手頭只有一本最近在學(xué)校時(shí)得到的數(shù)由于時(shí)間緊且手頭只有一本最近在學(xué)校時(shí)得到的數(shù)字圖像處理學(xué)的教材（當(dāng)然需要這本書(shū)），工程師字圖像處理學(xué)的教材（當(dāng)然需要這本書(shū)），工程師能夠在概念上設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)以滿(mǎn)足傳輸和相關(guān)的壓能夠在概念上設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)以滿(mǎn)足傳輸和相關(guān)的壓縮的要求。構(gòu)造這個(gè)系統(tǒng)的概念框圖，詳細(xì)說(shuō)明你縮的要求。構(gòu)造這個(gè)系統(tǒng)的概念框圖，詳細(xì)說(shuō)明你將采用的壓縮技術(shù)。并用將采用的壓縮技術(shù)。并用C語(yǔ)言實(shí)

16、現(xiàn)這樣的功能。語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)這樣的功能。總體實(shí)驗(yàn)要求：總體實(shí)驗(yàn)要求： 1 1）成立課題研究小組，仔細(xì)閱讀課題的描述，并準(zhǔn)）成立課題研究小組，仔細(xì)閱讀課題的描述，并準(zhǔn) 確地提煉出課題要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，根據(jù)課題確地提煉出課題要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，根據(jù)課題 的關(guān)鍵問(wèn)題；的關(guān)鍵問(wèn)題； 2 2）在充分理解題意的條件下，提出幾個(gè)初步解決）在充分理解題意的條件下，提出幾個(gè)初步解決 方案，最后經(jīng)充分協(xié)商形成一個(gè)統(tǒng)一方案；方案，最后經(jīng)充分協(xié)商形成一個(gè)統(tǒng)一方案；3 3）這是一個(gè)項(xiàng)目，推出項(xiàng)目經(jīng)理，副經(jīng)理，負(fù)責(zé)總）這是一個(gè)項(xiàng)目，推出項(xiàng)目經(jīng)理，副經(jīng)理，負(fù)責(zé)總體設(shè)計(jì)和組員分工，定出時(shí)間表，定期檢查進(jìn)度，體設(shè)計(jì)和組員分工，定出時(shí)間

17、表，定期檢查進(jìn)度，每個(gè)人都要為方案實(shí)施各自拿出自己的實(shí)施方案，每個(gè)人都要為方案實(shí)施各自拿出自己的實(shí)施方案，技術(shù)路線(xiàn)，并定期向項(xiàng)目經(jīng)理匯報(bào)；技術(shù)路線(xiàn)，并定期向項(xiàng)目經(jīng)理匯報(bào)； 4 4）按工程要求，要有技術(shù)文檔，技術(shù)方案說(shuō)明等）按工程要求，要有技術(shù)文檔，技術(shù)方案說(shuō)明等文件，同時(shí)，要有實(shí)驗(yàn)記錄；文件，同時(shí)，要有實(shí)驗(yàn)記錄； 5 5）實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的系統(tǒng)，展示自己的成果。）實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的系統(tǒng)，展示自己的成果。 6 6）完成任務(wù)后，做出）完成任務(wù)后，做出PPTPPT，推舉一個(gè)代表介紹您的，推舉一個(gè)代表介紹您的 解決方案，并集體回答同學(xué)們的質(zhì)疑。解決方案，并集體回答同學(xué)們的質(zhì)疑。7 7）每組不但要完成自己的任務(wù)，還要研究一下其他）每組不但要完成自己的任務(wù)，還要研究一下其他組的研究項(xiàng)目?jī)?nèi)容，并設(shè)計(jì)組的研究項(xiàng)目?jī)?nèi)容，并設(shè)計(jì)2 23 3個(gè)問(wèn)題，以便在介個(gè)問(wèn)題，以便在介紹研究結(jié)果時(shí)，提出問(wèn)題，最后老師將根據(jù)每組的紹研究結(jié)果時(shí)，提出問(wèn)題，最后老師將根據(jù)每組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和答辯效果給出分?jǐn)?shù)，對(duì)提出有深度的問(wèn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和答辯效果給出分?jǐn)?shù)，對(duì)提出有深度的問(wèn)題的小組將得到加分，提不出問(wèn)題的，將被減分，題的小組將得到加分，提不出問(wèn)題的，將被減分，對(duì)方也將根據(jù)回答的水平得到相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，回答不對(duì)方也