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第五章光电图像检测技术与系统 主要内容 §5-1 光电图像监测系统 §5-2 基于PC机的光电图像监测系统 §5-3 嵌入式光电图像检测系统 §5-1 光电图像监测系统 光电图像检测系统的概述 光电图像检测系统的知识涉及面广,在工业、农业、 军事、航空航天以及日常生活中皆有着非常广泛的应用， 是现代工科学生必须掌握的一门知识。光电图像检测系统 以其非接触、高灵敏度、高精度、快速、实时等特点，成 为现代检测技术重要的手段和方法之一。光电图像检测系 统内容多、涉及知识面广，包括光学、光电子学、电子学、 计算机、机械结构等学科内容。 光电图像检测系统的结构 光电图像检测系统： 硬件上包含：照明光源、光学系统（含光学镜头）、光电 传感器及控制电路、视频图像采集处理、计算机及接口技 术、显示输出设备、光具座、载物台及其它各类附属设 备； 软件角度：则是根据测量原理，设计适应操作系统的图像 分析算法。综合而言，光电图像检测系统实际由光学成像、 视频信号处理、数字图像处理、结果输出、机械结构调节 等五个环节构成。对于动态测量，还应包括精密的伺服反 馈控制环节。 系统结构示意图 光电图像检测系统原理及构成环节框图 光电图像检测系统的特点 高精度 高速度 远距离、大量程 非接触检测 寿命长 具有很强地信息处理和运算能力，可将复杂信息并 行处理 光电图像检测系统是现代科学、国家现代化建设和 人民生活中不可缺少地新技术，是光、机、电、计算机 相结合地新技术，是最具有应用潜力地信息技术之一。 光电图像检测系统的发展 从原理上来看具有以下3个特点： A. 从主观光学发展成为客观光学．也就是用光电探测 器来取代人眼，提高了测试准确度与测试效率； B. 用单色性、方向性、相干性和稳定性都远远优于传 统光源的新光源激光，获得方向性和稳定性极好 的光束，用于各种光电测试； C. 从光机结合的模式向光机电算一体化的模式转换， 充分利用计算机技术，实现测量及控制的一体化。 光电图像检测系统的发展 从功能上来看具有以下3个特点： A. 从静态测量向动态测量发展； B. 从逐点测量向全场测量发展； C. 从低速测量向高速测量发展，同时具有存储 和记录功能。 §5-2 基于PC机的光电图像监测系统 概述： 随着计算机硬件性能的提高和软件技术的发展， 将计算机应用于近代光学测试领域，进行光学图像信 息的数字化处理、分析和表示，是测试技术向自动化、 实时化、高精度、高效率发展的一个重要方向。图像 检测技术是以现代光学为基础，融光电子学、计算机 图形（图像学）、信息处理、计算机视觉等科学技术 为一体的现代测量技术。它以光学系统所成图像为信 息载体，经过A ／D(D ／A)转换，利用计算机来分析 采样信号并从中提取可用信息，所得结果再以模拟或 数字方式输出。 基于PC机的光电图像检测系统的结构 这个结构是非常简洁的，硬件代价极低，由于借 用了计算机的显卡和显示器，图像系统可以不设 置D/A电路，也不再添加昂贵的监视器，高速图像 处理机甚至不另设置图像帧存，随着高档计算机 的普及，这种结构已经非常流行。 典型例子 图象理解与计算机视觉近年来已在许多领域得到广泛 应用： 工业视觉：如工业检测、工业探伤、自动生产流水线、邮政自动化、计算机 辅助外科手术、显微医学操作； 人机交互：如人脸识别、智能代理等； 视觉导航：如巡航导弹制导、无人驾驶飞机飞行、自动行驶车辆、移动机器 人、精确制导等； 虚拟现实：如飞机驾驶员训练、医学于术模拟、场景建模、战场环境表示等 图像自动解释：包括对放射图像、显微图像、遥感多波段图像、合成孔径雷 达图像像自动解释：包括对放射图像、显微图像、遥感多波 段图像、合成孔径雷达图像； 对人类视觉系统和机理、入脑心理和生理的研究等； 计算机视觉图像检测系统的举例及应用