实验七-面阵-CCD-用于颜色识别

实验七面阵CCD用于颜色识别1实验目的与意义学习利用彩色面阵CCD进行彩色图像的分解与合成，用此种方法对颜色信息进行识别和图像处理是本节实验的主要目的。另外，通过实验也能对R、G、B色品坐标与三基色色彩方程有进一步的认识。利用彩色面阵CCD可以将复杂的色彩图像分解为三原色单色图像，利用分解的单色图像进行颜色信息的识别。例如，若想从红小豆堆里分辨出如绿豆、黑豆、花小豆、砂石等杂质，可以将被测小豆经彩色面阵CCD摄取并采集的彩色图像分解成R、G、B三幅单色图像，用计算机软件分析这3幅单色图像的输出幅度，若G、B图像的输出幅度超过某阈值，则表明其为杂质。可以用电磁气阀将其吹出，实现除去杂质的目的。在彩色印刷过程中常采用顺序印刷单色图像的方法，在印每种颜色时都要检测其质量。因此，用彩色面阵CCD进行彩色图像分解出的单色图像进行色品分析是保证彩色印刷质量的关键。将三原色单色图像合成为一幅图像，该幅图像为真彩色图像。若对一色、二色或三色单色图像进行对比度、白电平等参数的调整，结果会使合成的彩色图像的颜色、饱和度、色度等色品参数发生变化，即彩色图像被处理。通过彩色图像的处理能提高原图像的质量。2实验所需仪器设备①带有USB2.0输入端口的计算机（或GDS-Ⅲ电综合实验平台），推荐使用WIN2000以上操作系统，使用1024×768分辨率，24或32位真彩显示；②YHACCD－Ⅲ型彩色面阵CCD多功能实验仪一台。3实验准备①学习《图像传感器应用技术》第七章CCD彩色摄像机概述，尤其应掌握单管面阵CCD彩色摄像机的原理及各种滤色片的结构；②学习基本的色度学基础（参考“电视原理及其应用技术”、“光电图像处理”或“电视摄像机与视频处理”等相关教材）掌握“彩色三要素”、“三基色原理”、“混色原理”、“颜色的度量和表示”、“CIE标准色度学系统”等基础知识；③学习《图像传感器应用技术》的第九章“视频信号处理与计算机数据采集”，掌握各种彩色图像数据采集系统（卡）的原理及其应用；④学习R、G、B色彩系统显示原理。对于彩色图像，它的显示来源于R、G、B三原色亮度的组合。针对目标的单色亮度、对比度，可以人为的分为“0~255”，共256个亮度等级。“0”级表示不含有此单色，“255”级表示最高的亮度，或此像元中此色的含量为100%。根据R、G、B的不同组合，就能表示出256×256×256（约1600万）种颜色。当一幅图像中图1彩色样图的每个像素单元被赋予不同的R、G、B值，就能显示出五彩缤纷的颜色，形成彩色图像。4实验内容①利用彩色面阵CCD摄像机进行彩色图像分解；②利用分解出的单色彩色图像进行颜色信息的分辨；③利用彩色面阵CCD摄像机与计算机图像数字采集系统进行简单的彩色图像处理。5实验步骤1）基本彩色图像的分解①用USB连接线将YHACCD－Ⅲ彩色面阵CCD多功能实验仪与计算机的USB2.0连接起来；②打开计算机的电源开关，确定“面阵CCD颜色识别实验”程序是否已经安装；若未安装，请按厂家提供的安装盘安装。若已安装，可进行下面的操作；③检查面阵CCD摄像机的电源线与视频线是否与实验仪连接好。再打开实验仪的电源开关；④确认视频切换按钮是否已经按下，切换指示灯点亮，说明已经将外置面阵CCD摄像机的视频信号接入视频信号数据采集系统；⑤将仪器提供的彩色样品图1安装在“被测物夹持架”上，调整物像关系，使图像尽量清晰；⑥运行“面阵CCD颜色识别实验”程序，点击如图2所示“实时采集”按钮，进行图像采集；⑦把鼠标移到所采集的图像上，观测鼠标指示位置像素点的R、G、B等级数（见图4所显示的值）；⑧在颜色选取框（图5）中选择任意单色通道，例如红色通道，关闭其余通道。此时实时采集图像为红色单色图像。点击如图3所示的“停止采集”按钮，完成一帧图像的数据采集。将采集到的红色单色图像数据保存成文本文件。然后点击“实时采集”按钮，并重新采集其他单色图像，观察这些图像的数据变化，并将采集的单色图像保存起来。图3停止实时采集按钮图2实时采集按钮图5图像颜色通道选取图4像元灰度值信息1001001431842002）用单色彩色图像分离杂质①按上面的步骤和方法采集需要挑选的红豆图像，再分别采集三种单色图像，并将其分别存入3个文本文件中；②打开三种单色图像文件，分析各单色图像的特点，从单色图像中找到需要分离出来的信息处在什么坐标位置（绿豆、黑豆、花豆等杂质的位置）。3）彩色图像简单处理方法①按上面的步骤和方法采集一幅彩色图像，再分别采集并存储三种单色图像，点击“查看”菜单的显示数据选项，如图6所示,并将其分别存入3个文本文件中；②在采集软件中利用“颜色平衡”功能对任意三路颜色的图像数据进行调整和修正如图7所示。将调整后的图像数据保存在文本文件中；③将原图与修正后的图像进行比较，看其差别，说明这种处理带来的好处。6结束与关机①需要保存的数据及文件保存到“软盘”或“闪存”中，以免关机时丢掉；②退出实验软件和其他执行软件，将计算机关掉；③关掉实验仪的电源；④盖好镜头盖；⑤将被测图片放回原处，将其他工具放回原处。7实验总结写出实验总结报告并对下面几个问题进行讨论:①为什么要采用单色图像数据采集？你能列举出几个？②单色图像数据采集方法还能应用在哪些方面？③你能列举出简单彩色图像处理方法的应用实例吗？图7图像颜色平衡调整图6查看图像数据操作绿红蓝