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《机器视觉及应用》课程作业一、数字图像处理1.两个图像子集S1和S2如下图所示。对于V＝{1}，确定这两个子集是（a）4邻接，（b）8邻接，还是（c）m邻接？解：对于V={1}，子集S1是4邻接；而子集S2则是8邻接。2.考虑如下所示的图像分割：（a）令V＝{0，1}并计算p到q间的4、8和m通路的最短长度。如果在这两点间不存在特殊通路，请解释原因。（b）对V＝{1，2}重复上题。解：（a）①p到q之间，不存在4通路。因为V={0,1}时，如图无法找到p、q之间的通路；②p到q之间的8通路最短长度如图最短长度为4+√；③p到q之间的m通路最短长度如图最短长度为6+√；（b）对于V＝{1，2}，容易得到：p、q之间4通路最短长度为8，8通路最短长度为4+√，m通路最短长度为8。3．利用所学图像处理的知识，将下面全方位图像展开为普通图像。我认为用到的是图像集合修正的知识，来处理这幅类似于几何失真的全方位图像。首先，最主要的就是找到这幅图像的中心，这就需要利用相机的盲区（中心未拍摄到图像的黑色圆圈），求取图像的中心；（可以利用二值化后求中心的办法求得）然后，就是展开工作，以找到的中心作为极坐标中心，给图像各像素点一个极坐标；最后，通过一定的变换算法，如Houng变换（查找资料得到），对极坐标进行展开，最终获得普通图像。最终经处理后得到的图片如图：4.图中的白条是7像素宽，210像素高。两白条之间的宽度是17像素，当应用下面的处理时图的变化结果是什么？（1）分别用3×3、9×9均值滤波；（2）分别用3×3、9×9中值滤波。答：（1）用3×3、9×9均值滤波，由于73/2,79/2，所以均值滤波时，滤波窗中白色像素点数滤波窗中像素点数的一半，加上该图是二值图，灰度取值只有两个，所以说滤波前后图像不变；（2）用3×3、9×9中值滤波之后，图像中白色线条变窄，且两端变圆。其中9×9中值滤波后线条更窄，两端更圆。二、立体视觉1.嫦娥一号是如何利用一台照相机得到月面三维图像的？（查资料，说明原理，并注明资料来源）国家航天局公布的第一幅月图，这幅月面图像是由嫦娥一号卫星上的CCD立体相机获得的。CCD相机采用线阵推扫的方式获取图像，轨道高度约200km，每一轨的月面幅宽60km，像元分辨率120m。中国第一幅月面图像共由19轨图像制作而成，位于月表东经83度到东经57度，南纬70度到南纬54度，图幅宽约280km，长约460km。嫦娥一号上所携带的应用于月球三维图像获取的设备有：CCD立体相机1台、干涉成像光谱仪1台、激光高度计1台；CCD（Charge-CoupledDevice，电荷耦合器件）：是可用于立体相机的一种重要组成部分。它一种光敏半导体器件，其上的感光单元将接收到的光线转换为电荷量，而且电荷量大小与入射光的强度成正比。这样，矩阵排列的感光单元构成的面阵CCD便可传感图像。CCD现在被广泛应用于数码相机和数码摄像机中，同时也在天文望远镜、扫描仪和条形码读取器中有应用。CCD是采用三线阵工作原理的相机.所谓三线阵就是说,ccd相机对同一月球表面目标以不同的视角拍摄前视,正视及后视三幅二维平面图.图像通过信号传输系统传回地面后,相关技术人员再对这些图片进行处理(即三维重建),就可以绘制出月表的三维立体影像.与其它采用三线阵原理的立体相机不同的是,嫦娥一号所携的这台CCD立体相机并没有采用3台相机分别指向3个方向的做法,而是只采用一组镜片和一片面阵CCD,采集前中后三条线的数据,这样做大大地简化了立体相机整体的结构,为嫦娥一号节省了更多的宝贵空间和质量。嫦娥一号所使用的CCD立体相机在研制中采用了许多创新技术，如首次提出采用一个大视场光学系统和一片大面阵CCD芯片。它用一台相机取代三台相机，能够实现拍摄物的三维立体成像。立体相机在工作时，采集CCD的输出，分别获取前视、正视、后视图像，随后进行处理，形成立体图像。CCD立体相机以自推扫模式工作，为了重构月表立体影像的需要，在设计上做了特殊处理。CCD立体相机与普通相机不同，具有“三只眼”，能分别对应星下点、前视17°和后视17°的位置图像进行采集，可以得到月表目标三个不同角度的图像；而干涉成像光谱仪能够同时获得目标的二维空间信息和一维光谱信息，工作时一次曝光能得到月表目标一个条带的干涉图；至于激光高度计，则能够通过激光发射并经月球表面反射后接受，准确得出某探测点的月球海拔高度。嫦娥卫星携带的CCD立体相机在嫦娥一号绕月拍摄时，每84秒拍出一条线，加上卫星的高速移动，一条条线组成了一个面。而拍摄的每一个点中，都包含有CCD获得的不同角度的图像，以及激光高度计的月球海拔高度这些数据，通过计算机将这些庞大的数据进行叠加拟合，就可以得到一副月球表面的三维图像了。参考资料：[1]《CCD立体相机》——百度百科[2]《中国公布嫦娥一号传回的首幅月面图像(图)》——新华网[3]《嫦娥一号卫星简介》专栏——网易新闻网