一区二区三区三上|欧美在线视频五区|国产午夜无码在线观看视频|亚洲国产裸体网站|无码成年人影视|亚洲AV亚洲AV|成人开心激情五月|欧美性爱内射视频|超碰人人干人人上|一区二区无码三区亚洲人区久久精品

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

基于機器視覺的平面視覺圖像色彩自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計方法

倩倩 ? 來源:現(xiàn)代電子技術(shù) ? 作者:現(xiàn)代電子技術(shù) ? 2022-09-09 14:50 ? 次閱讀
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

摘 要:平面圖像在光線和角度的影響下容易出現(xiàn)色彩缺陷的問題,但由于傳統(tǒng)方法設(shè)計的平面視覺圖像色彩調(diào)整系統(tǒng)的自適應(yīng)效果較差,導(dǎo)致調(diào)整后的圖像色彩差異不明顯。為了解決以上問題,提出一種基于機器視覺的平面視覺圖像色彩自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)的設(shè)計方法。在硬件設(shè)計上,開發(fā)以 Tiny6410核心板為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集器,并重新設(shè)計其外圍電路中的電源電路RS 232電路。在軟件設(shè)計上,通過自適應(yīng)直方圖對平面視覺圖像進行均衡化處理,結(jié)合機器視覺技術(shù)識別圖像色彩缺陷,通過七色算法設(shè)計圖像色彩調(diào)整模塊。設(shè)計仿真實驗,結(jié)果顯示:通過此次設(shè)計的系統(tǒng)調(diào)整圖像色彩,圖像亮度未受到影響;與2組傳統(tǒng)圖像色彩調(diào)整系統(tǒng)相比,所設(shè)計的系統(tǒng)色彩調(diào)整效果更加符合預(yù)期,滿足原始圖像對色彩的要求。

現(xiàn)代科技發(fā)展逐漸走向繁榮,平面圖像色彩調(diào)整技術(shù)也在不斷完善的過程中。生活和工作中處處充滿著平面圖像,人們?nèi)粘J褂玫漠a(chǎn)品一部分都是通過圖形結(jié)合文字來介紹產(chǎn)品信息、產(chǎn)品內(nèi)容以及使用方式的。為了能夠保證圖像的實際拍攝效果,相關(guān)學(xué)者對平面視覺圖像色彩調(diào)整方法進行研究。在文獻[1?2]的研究內(nèi)容中,兩者均利用 Photoshop 顏色模式和高級調(diào)整技巧對存在色彩缺陷的圖像進行調(diào)整,但是兩種傳統(tǒng)方法對圖像色彩的自適應(yīng)調(diào)整能力較差,存在圖像色彩差異不明顯的問題。因此,此次研究在傳統(tǒng)系統(tǒng)[3]的基礎(chǔ)上,融合機器視覺技術(shù),提出一種基于機器視覺的平面視覺圖像色彩自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)的設(shè)計方法,以優(yōu)化系統(tǒng)對圖像色彩的自適應(yīng)調(diào)整功能。

1 平面視覺圖像色彩自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)硬件設(shè)計

為了輔助機器視覺技術(shù)在色彩調(diào)整系統(tǒng)中的應(yīng)用效果,在Tiny6410核心板的基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)數(shù)據(jù)采集器硬件。已知該板集成了S3C6410處理器、JTAG接口、復(fù)位電路以及 NAND FLASH等,因此設(shè)計該硬件時重點應(yīng)落在外圍電路上[4]。數(shù)據(jù)采集器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

4f8c0eba-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

電源模塊為系統(tǒng)提供工作電源,是實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的前提。因此利用5V電源輸入,同時利用電壓轉(zhuǎn)換電路為色彩調(diào)整系統(tǒng)提供3.3 V和5V電壓。電源電路的設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如圖2所示[5]。

502df1bc-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

為調(diào)試系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計RS 232電路,如圖3所示,利用該電路控制數(shù)據(jù)采集器的工作運行狀態(tài)。

504994e4-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

采用SP3232作為電平轉(zhuǎn)換芯片,設(shè)計如圖3所示的RS 232電路,轉(zhuǎn)換電平信號[6]。至此實現(xiàn)平面視覺圖像色彩自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)的硬件設(shè)計。

2 設(shè)計平面視覺圖像色彩自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)軟件

2.1自適應(yīng)直方圖均衡化平面視覺圖像

為了實現(xiàn)對圖像色彩的自適應(yīng)調(diào)整,在HSI中對圖像強度處理。直方圖均衡化的函數(shù)映射方式公式為:

508036e8-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

式中:f (λ)表示映射函數(shù);λ表示輸入的灰度級;i表示灰度級;z(i)表示直方圖分量;N表示像素總數(shù);H表示灰度級的數(shù)量[7]。在灰度級局部化的情況下,可利用式(1)進行映射。通過機器視覺的感知設(shè)置剪輯限值μ,當變化量小于差別閾限值JND時,機器視覺技術(shù)無法感覺圖像亮度的變化情況。已知差別閾限值曲線與平均背景亮度有關(guān),因此假設(shè)平均背景亮度為A(x,y),則存在下列關(guān)系式:

50aa3006-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

式中:(x,y)表示圖像坐標;K0表示背景灰度級為零時的可見度閾值;k表示較高背景亮度下,函數(shù)建模的曲線斜率。如果JND值過高,則不能充分增強圖像色彩的邊緣細節(jié)[8]。因此,為了增強細節(jié),同時防止光暈偽影,將灰度級λ的斜率設(shè)置為與JND相同的值。假設(shè)像素強度與背景亮度相似,則灰度級λ的限幅μ(λ)為:

50c37f52-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

式中f′(λ)表示剪切后直方圖的映射函數(shù)。設(shè)置色彩對比度增強調(diào)節(jié)方案,根據(jù)全局直方圖,調(diào)整局部直方圖的過度增強問題;根據(jù)輸入強度保護局部區(qū)域的相對亮度,得到精確的映射結(jié)果。

50dc1b52-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

式中:L(x,y)表示均衡化后的映射結(jié)果;ω表示歸一化因子;SN表示近局域的像素數(shù)量;xl,yl表示第l個區(qū)域的像素坐標;m表示常數(shù);λil表示修改后的灰度級[9]。根據(jù)上述自適應(yīng)直方圖均衡化方法,設(shè)計調(diào)整系統(tǒng)的自適應(yīng)處理程序,實現(xiàn)對圖像的灰度處理。

2.2均衡化處理后基于機器視覺識別圖像色彩缺陷

均衡化處理后,利用機器視覺技術(shù),識別調(diào)整圖像存在的色彩缺陷問題。首先將圖像物體色彩與背景色彩進行分割,下列公式為圖像背景色彩分割結(jié)果:

50f4d12e-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

式中:IMG0(x,y)表示原始彩色圖像;IMG1(x,y)表示移除背景色彩后的圖像;IMG2(x,y)表示掩模圖像[10]。由于輻射亮度存在動態(tài)變化特性,因此根據(jù)朗伯反射定律,假設(shè)分割后圖像上隨機一個點的亮度為I1,入射光的強度為I2,光源之間連線的夾角為α,則存在如下所示的關(guān)系方程:

5114eb80-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

對于應(yīng)用機器視覺的調(diào)整系統(tǒng)來說,任意點的入射光強度可默認為相等,因此夾角α是導(dǎo)致色彩不均勻的主要原因。則可以根據(jù)下列方程,對圖像亮度進行校正:

512d907c-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

式中:IRi表示第i個像素校正后的亮度值;Ii表示某一區(qū)間內(nèi),第i個像素的亮度值;IH表示所有像素點的平均亮度。當存在Ii《IH時,則式(7)的計算結(jié)果[11]小于255。根據(jù)校正后的亮度,識別存在色彩缺陷的圖像像素位置,得到:

5147b682-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

式中:SD值表示識別到的缺陷指數(shù);M表示缺陷候選區(qū)內(nèi)的像素數(shù)目;qi表示缺陷候選區(qū)的第i個像素灰度值;qˉ表示所有的像素灰度平均值。根據(jù)上述結(jié)果確定圖像色彩缺陷區(qū)域,實現(xiàn)系統(tǒng)對圖像色彩缺陷的識別定位[12]。

2.3 設(shè)計圖像色彩調(diào)整模塊

根據(jù)七色算法和上述對圖像的處理過程,設(shè)計圖像色彩調(diào)整模塊。整個算法模塊由RGB信號合成模塊、七色拆分模塊、調(diào)整模塊組成。

首先,利用七色拆分模塊拆分RGB圖像信號,發(fā)送到七色調(diào)整模塊中,對各個參數(shù)進行調(diào)整,更改RGB圖像的色彩分量。然后,將運算結(jié)果上傳到信號合成模塊,疊加單色RGB色彩分量,得到調(diào)整后的平面視覺圖像色彩并輸出[13]。要求每個七色算法模塊均支持24位色彩輸入,根據(jù)實際添加的模塊數(shù),支持48位、72位的圖像色彩輸出[14]。最后,經(jīng)過拆分利用不同的系統(tǒng)參數(shù),在白色調(diào)整模塊中進行調(diào)整,得到白色的RGB色彩分量。該過程中的部分關(guān)鍵代碼如下:

515dabd6-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

其中P_Wr,P_Wg以及P_Wb用來描述拆解后白色RGB的參數(shù),其取值在(0,1)范圍內(nèi)。利用基色調(diào)整模塊對圖像的色調(diào)、飽和度、亮度增益進行再次調(diào)整,從而實現(xiàn)基色的調(diào)整。再利用補色調(diào)整模塊對色調(diào)、飽和度、亮度增益進行補色調(diào)整[15]。最后根據(jù)色彩相加原理,將調(diào)整后的七色RGB色彩分量進行組合,得到最終的RGB數(shù)據(jù)并輸出。至此實現(xiàn)基于機器視覺的平面視覺圖像色彩自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)的設(shè)計。

3 仿真實驗

3.1圖像亮度測試

利用此次設(shè)計的色彩調(diào)整系統(tǒng),對某一存在色彩缺陷的平面視覺圖像進行色彩自適應(yīng)調(diào)整,結(jié)合13點法對調(diào)整后的圖像進行亮度測試。圖4為13點分布狀態(tài)圖。

519b2952-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

圖中,W,H分別表示系統(tǒng)顯示屏幕的寬度和高度。采用xyY色度,測試圖像調(diào)整后中心點的色坐標和亮度參數(shù)。

1)測試圖像的屏前亮度。在相同亮度的測試環(huán)境中,默認其白色的屏前亮度值為L,將亮度計貼在圖4中的第5點處。

2)測試色度不均勻程度。保證亮度條件不變,通過下列公式計算調(diào)整后的圖像色度不均勻程度:

51dab57c-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

式中:Δx,Δy表示圖像色度不均勻的位置;i∈[0,N],表示單元個數(shù);xi,yi表示各顯示單元中心點,也就是第5點的坐標。

3)測試圖像的亮度均勻性。實驗測試條件相同,測試白色亮度顯示的一致性,計算公式為:

51fdd714-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

式中:L0表示亮度平均值;N表示測試點個數(shù);L1,L2表示不同測試點的亮度;Li表示中心點亮度值;F表示亮度一致性。利用上述3個步驟,測試圖像的亮度效果,發(fā)現(xiàn)得到的數(shù)據(jù)與預(yù)期相近,說明此次設(shè)計的系統(tǒng)在調(diào)整平面視覺圖像色彩缺陷等問題時能夠保證圖像的亮度,滿足使用要求。

3.2 增益和亮度線性關(guān)系測試

測試系統(tǒng)調(diào)整色彩過程中,調(diào)整白色增益值后的屏前亮度值,結(jié)果如表1所示。

521a07f4-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

根據(jù)表1中的測試數(shù)據(jù),繪制增益、亮度變化關(guān)系曲線。根據(jù)曲線變化趨勢,可以證明增益與亮度之間存在線性關(guān)系,因此驗證了此次設(shè)計的調(diào)整系統(tǒng),可以用來調(diào)整平面視覺圖像進行色彩缺陷。

3.3 圖像色彩調(diào)整效果測試

將本文設(shè)計系統(tǒng)與兩個傳統(tǒng)色彩調(diào)整系統(tǒng)進行對比,對同一存在色彩缺陷問題的圖像進行自適應(yīng)調(diào)整。圖5為不同系統(tǒng)應(yīng)用下,圖像的差異色彩的分布狀態(tài)示意圖。

525a945e-300a-11ed-ba43-dac502259ad0.png

從圖5所示的3組測試結(jié)果可以看出,只有文中系統(tǒng)應(yīng)用下的圖像,其差異色彩坐標集中在中心位置,而兩個傳統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)整后,圖像的差異色彩坐標分布相對分散,可見其色彩調(diào)整效果并不理想。

4 結(jié) 語

為了提高平面圖像色彩的自適應(yīng)調(diào)整能力,提出基于機器視覺的平面視覺圖像色彩自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計方法。在機器視覺技術(shù)的幫助下,結(jié)合硬件與軟件的雙重設(shè)計,實現(xiàn)了對平面視覺圖像色彩的自適應(yīng)調(diào)整,一定程度上改善了平面圖像經(jīng)過調(diào)整后的色彩差異度的問題。但在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn),該系統(tǒng)的運算程序較為復(fù)雜,可能會影響系統(tǒng)的運行效率。因此,在今后的研究工作中,可以優(yōu)化系統(tǒng)軟件設(shè)計步驟,將圖像數(shù)量作為測試變量,分析長時間的工作條件下,系統(tǒng)是否可以高效運行,進一步提升系統(tǒng)對平面圖像的自適應(yīng)調(diào)整能力。

審核編輯 :李倩

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 機器視覺
    +關(guān)注

    關(guān)注

    163

    文章

    4595

    瀏覽量

    122882
  • 電源模塊
    +關(guān)注

    關(guān)注

    33

    文章

    1910

    瀏覽量

    94448
  • 硬件設(shè)計
    +關(guān)注

    關(guān)注

    18

    文章

    433

    瀏覽量

    45198

原文標題:論文速覽 | 基于機器視覺的平面視覺圖像色彩自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計

文章出處:【微信號:現(xiàn)代電子技術(shù),微信公眾號:現(xiàn)代電子技術(shù)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

收藏 人收藏
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

    評論

    相關(guān)推薦
    熱點推薦

    一文帶你了解什么是機器視覺網(wǎng)卡

    機器視覺網(wǎng)卡通常指的是在機器視覺系統(tǒng)中用于連接工業(yè)相機到計算機的以太網(wǎng)卡。它的核心作用是實現(xiàn)高速、穩(wěn)定、低延遲的圖像數(shù)據(jù)傳輸。以下是關(guān)于
    的頭像 發(fā)表于 07-09 16:18 ?135次閱讀
    一文帶你了解什么是<b class='flag-5'>機器</b><b class='flag-5'>視覺</b>網(wǎng)卡

    工業(yè)相機圖像采集卡:機器視覺的核心樞紐

    應(yīng)用廣泛。工業(yè)相機圖像采集卡的主要功能在機器視覺系統(tǒng)中,工業(yè)相機負責(zé)捕獲目標對象的圖像,而圖像采集卡則負責(zé)將這些
    的頭像 發(fā)表于 05-21 12:13 ?194次閱讀
    工業(yè)相機<b class='flag-5'>圖像</b>采集卡:<b class='flag-5'>機器</b><b class='flag-5'>視覺</b>的核心樞紐

    EtherCAT科普系列(8):EtherCAT技術(shù)在機器視覺領(lǐng)域的應(yīng)用

    機器視覺是基于軟件與硬件的組合,通過光學(xué)裝置和非接觸式的傳感器自動地接受一個真實物體的圖像,并利用軟件算法處理圖像以獲得所需信息或用于控制機器
    的頭像 發(fā)表于 05-15 17:09 ?641次閱讀
    EtherCAT科普系列(8):EtherCAT技術(shù)在<b class='flag-5'>機器</b><b class='flag-5'>視覺</b>領(lǐng)域的應(yīng)用

    【「# ROS 2智能機器人開發(fā)實踐」閱讀體驗】視覺實現(xiàn)的基礎(chǔ)算法的應(yīng)用

    相機標定是視覺系統(tǒng)的基石,直接影響后續(xù)圖像處理的精度。書中詳細介紹了單目和雙目相機的標定流程,包括標定板的使用、參數(shù)優(yōu)化以及標定文件的應(yīng)用。 實際應(yīng)用中,標定誤差可能導(dǎo)致機器人定位偏差,因此標定過程
    發(fā)表于 05-03 19:41

    機器視覺照明的技術(shù)選擇與應(yīng)用

    機器視覺照明的關(guān)鍵特點包括對比度增強、亮度調(diào)整、魯棒性控制、反射控制、可預(yù)測性、表面因素影響以及光源位置。
    的頭像 發(fā)表于 04-09 09:59 ?231次閱讀

    使用Lattice mVision打造嵌入式視覺系統(tǒng)解決方案

    嵌入式視覺是嵌入式系統(tǒng)機器視覺技術(shù)的集合,嵌入式視覺系統(tǒng)硬件集成攝像頭模組和處理板,將圖像捕獲
    的頭像 發(fā)表于 03-06 16:09 ?820次閱讀

    適用于機器視覺應(yīng)用的智能機器視覺控制平臺

    工控機在機器視覺系統(tǒng)設(shè)計中是不可或缺的核心組件,在機器視覺中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,其強大的計算能力、高度的穩(wěn)定性和可靠性、實時性以及圖像處理
    的頭像 發(fā)表于 11-23 01:08 ?541次閱讀
    適用于<b class='flag-5'>機器</b><b class='flag-5'>視覺</b>應(yīng)用的智能<b class='flag-5'>機器</b><b class='flag-5'>視覺</b>控制平臺

    AM:用于惡劣照明條件下高效機器視覺的雙自適應(yīng)異質(zhì)結(jié)突觸晶體管

    ? 背景介紹 機器視覺系統(tǒng)圖像獲取,預(yù)處理和分析模塊組成,這些模塊打算像人類視覺系統(tǒng)一樣執(zhí)行檢測,處理和識別功能,已成為各種智能場景的最重要方面之一,包括無人駕駛汽車,
    的頭像 發(fā)表于 11-14 11:38 ?650次閱讀
    AM:用于惡劣照明條件下高效<b class='flag-5'>機器</b><b class='flag-5'>視覺</b>的雙<b class='flag-5'>自適應(yīng)</b>異質(zhì)結(jié)突觸晶體管

    安森美機器視覺系統(tǒng)解決方案

    ,它還用于驗證數(shù)據(jù)矩陣碼、檢查食品包裝和讀取條形碼。機器視覺系統(tǒng)方案指南將全面介紹機器視覺系統(tǒng)方案及市場趨勢,本文為第二部分,將重點介紹系統(tǒng)
    的頭像 發(fā)表于 11-14 09:53 ?733次閱讀
    安森美<b class='flag-5'>機器</b><b class='flag-5'>視覺系統(tǒng)</b>解決方案

    機器視覺要面臨的挑戰(zhàn)及其解決方法

    機器視覺是指使用計算機和圖像處理技術(shù)從圖像中提取信息,并將其轉(zhuǎn)換為機器可理解的格式。這種方法已經(jīng)
    的頭像 發(fā)表于 11-11 01:03 ?983次閱讀

    機器視覺與運動控制:科技協(xié)同下的完美搭檔

    在當今先進的工業(yè)制造和科技領(lǐng)域中,機器視覺與運動控制這兩項關(guān)鍵技術(shù)正發(fā)揮著日益重要的作用。它們之間的關(guān)系緊密而復(fù)雜,共同推動著各個行業(yè)的發(fā)展與進步。 一、機器視覺:工業(yè)之眼
    的頭像 發(fā)表于 09-10 10:03 ?484次閱讀

    視覺檢測是什么意思?機器視覺檢測的適用行業(yè)及場景有哪些?

    檢測的定義與原理 機器視覺檢測,是利用光學(xué)成像、數(shù)字信號處理和計算機技術(shù),模擬人類視覺的功能,對目標物體進行自動檢測和分析的技術(shù)。它包括圖像采集、預(yù)處理、特征提取、分類識別等多個環(huán)節(jié),
    的頭像 發(fā)表于 08-30 11:20 ?884次閱讀

    機器視覺在焊接質(zhì)量檢測中的應(yīng)用

    的可能性。今天跟隨創(chuàng)想智控小編一起了解機器視覺在焊接質(zhì)量檢測中的應(yīng)用。 1. 機器視覺原理 機器視覺
    的頭像 發(fā)表于 08-13 16:33 ?625次閱讀

    VPLC系列機器視覺運動控制一體機在五軸聯(lián)動點膠上的應(yīng)用

    應(yīng)用。 運動控制與機器視覺實現(xiàn)過程 (1)機器視覺 機器視覺系統(tǒng)負責(zé)自動檢測工件的點膠位置,
    發(fā)表于 07-29 14:29

    機器視覺系統(tǒng)用途與實現(xiàn)及市場趨勢

    ,它還用于驗證數(shù)據(jù)矩陣碼、檢查食品包裝和讀取條形碼。機器視覺白皮書將全面介紹機器視覺系統(tǒng)及市場,本文為第一部分,將重點介紹系統(tǒng)用途、市場趨勢
    的頭像 發(fā)表于 07-26 09:22 ?1373次閱讀