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過去的文獻(xiàn)整理工作十分復(fù)雜,需要耗費(fèi)大量的時(shí)間。通常是由整理人員對(duì)需要整理的文獻(xiàn)先進(jìn)行清點(diǎn),編寫一個(gè)清單,然后攝影人員按照清單的內(nèi)容對(duì)資料進(jìn)行縮微拍攝,最終歸檔。但是,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷改革創(chuàng)新,在目前的文獻(xiàn)整理工作中融入了很多高科技的元素,計(jì)算機(jī)發(fā)揮著其重要作用。在20世紀(jì)計(jì)算機(jī)技術(shù)剛剛興起的時(shí)候,人們運(yùn)用計(jì)算機(jī)整理文獻(xiàn)的大致流程是:第一步先通過數(shù)據(jù)庫軟件對(duì)需要整理的文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,記錄在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中;第二步將需要拍攝的內(nèi)容錄入到Word文檔當(dāng)中,形成一個(gè)拍攝清單,里面表明刊頭等要素;第三步將文檔通過計(jì)算機(jī)打印出來。這三個(gè)步驟的完成都離不開計(jì)算機(jī),同時(shí)因?yàn)槿斯ぶ悄艽娴娜肆?,減少了傳統(tǒng)方法中出現(xiàn)差錯(cuò)的機(jī)會(huì),使得整理工作更加精確和嚴(yán)密。在這一過程中,數(shù)據(jù)庫發(fā)揮著主導(dǎo)作用。到了21世紀(jì),計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)又出現(xiàn)了新的突破,人們需求的不斷變化,工作難度的增加,使最傳統(tǒng)的辦公軟件已經(jīng)無法應(yīng)付,需要開發(fā)一些有針對(duì)性的軟件來完成一些特殊的流程,減少人們的工作量,提高工作的效率。在微縮工程中,文獻(xiàn)整理占據(jù)了重要的地位,因此人們針對(duì)這一工程開發(fā)了專門的軟件技術(shù)。上個(gè)世紀(jì)文獻(xiàn)整理工作主要運(yùn)用的是丹誠數(shù)據(jù)庫,但是面對(duì)復(fù)雜龐大的數(shù)據(jù),如果僅僅是需要進(jìn)行一個(gè)膠片盒的盒標(biāo)打印工作,都需要將該數(shù)據(jù)庫當(dāng)中每一條用的到的數(shù)據(jù)依次打開,然后再逐個(gè)進(jìn)行復(fù)制粘貼到規(guī)定的文檔當(dāng)中,規(guī)范一個(gè)格式,最后再進(jìn)行打印。如此一個(gè)小的任務(wù),就需要進(jìn)行很多次的復(fù)制粘貼,程序很復(fù)雜,同時(shí)稍不留神就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。針對(duì)這一問題,一種新的計(jì)算機(jī)軟件便由此出現(xiàn)--marc-pro.exe。該應(yīng)用程序是為了輔助數(shù)據(jù)庫的工作而設(shè)計(jì)的,它能夠使數(shù)據(jù)庫充分地發(fā)揮其自身的功能,在文獻(xiàn)整理工作中發(fā)揮了重要的作用,提高了文獻(xiàn)整理工作的效率。
2對(duì)圖像處理工作的幫助
目前無論是任何地點(diǎn),都能夠看到監(jiān)控?cái)z像頭,視頻監(jiān)控已經(jīng)成為了社會(huì)的一種現(xiàn)象。視頻監(jiān)控強(qiáng)調(diào)視頻的清晰度,才能夠更好地為大眾服務(wù)。隨著出現(xiàn)的各種圖像處理方法,圖像的清晰度在不斷地提高。而針對(duì)圖像處理這一任務(wù),出現(xiàn)了各種處理軟件,并且隨著人們對(duì)圖像清晰度提出的新要求,這些軟件也在不斷的完善。
2.1常用的圖像處理功能
下面為大家分析一下在圖像處理時(shí)候,對(duì)軟件要求的幾項(xiàng)功能。模糊圖像清晰化功能。實(shí)際拍攝中,焦距、運(yùn)動(dòng)等對(duì)圖像進(jìn)行的影響,出現(xiàn)圖像模糊化,運(yùn)用處理軟件使原本模糊的圖像清晰。該項(xiàng)功能在實(shí)際生活中得到了廣泛的運(yùn)用;消除噪聲。很多視頻拍攝完畢后,都會(huì)有很多干擾的聲音,覆蓋了我們需要的聲音。利用自動(dòng)增強(qiáng)的功能,能夠使該圖像所要反映的內(nèi)容更加突出;同時(shí)還能夠?qū)D像進(jìn)行銳化處理、將其鋸齒消除。同時(shí),由于很多監(jiān)控設(shè)備像素不是很高,拍攝出來的畫面在放大之后會(huì)出現(xiàn)一片馬賽克的現(xiàn)象,可以運(yùn)用軟件將馬賽克弱化。在拍攝物體的時(shí)候,如果該物體是背朝光源,就會(huì)出現(xiàn)拍攝出來的畫面很暗,無法看清楚物體的原貌,這是就可以用明暗校正的功能來處理該圖像;圖像的重建功能??梢詫⑴臄z的畫面分為多個(gè)幀,將幀進(jìn)行融合,然后將模糊的部分進(jìn)行清晰化處理;如果圖像中出現(xiàn)的人物面部不是很清晰,可以通過幀平均的方法,使人的五官變得更加清楚;對(duì)動(dòng)態(tài)視頻處理的功能??梢詫⑴臄z中畫面的亮度、明暗對(duì)比、噪聲等問題進(jìn)行處理;因?yàn)楣饩€、監(jiān)控機(jī)自身的原因,造成了拍攝的畫面出現(xiàn)了失真的問題,可以通過還原圖像的功能,使原本圖像的顏色真實(shí)展現(xiàn)在人們眼中。
2.2具體實(shí)例
關(guān)鍵詞:CCD,DH-CG300,比色測溫,灰度
圖像采集設(shè)備一般包括電視攝像機(jī)、CCD攝像器件、掃描儀、圖像采集卡等。對(duì)于工業(yè)應(yīng)用上來講,一般通過工業(yè)CCD攝像頭采集圖像,再利用圖像采集卡對(duì)圖像進(jìn)行處理分析[1]。我們采用工業(yè)CCD攝像頭對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)工況實(shí)時(shí)采集,因?yàn)樘厥獾墓ぷ鳝h(huán)境(高溫多塵),所以要求CCD的精度比較高,而且其精度直接影響到所采集圖像的質(zhì)量。
1. 圖像的獲取
本課題采用面陣CCD攝像機(jī)作為探測器進(jìn)行現(xiàn)場圖像的采集,面陣CCD是具有自掃描方式的面陣成像器件。CCD攝像機(jī)又是一種“傳感器件”,它將外界的圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電信號(hào),CCD攝像機(jī)的精度由像元素決定,像元素越多,精度就越高[2]。在本課題的圖像采集中,使用的是512*512像素的CCD攝像機(jī),為實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)圖像進(jìn)行分析和處理,必須對(duì)攝像機(jī)的視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,并對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理,再對(duì)量化的數(shù)值進(jìn)行分析與處理,然后將處理后的結(jié)果顯示在監(jiān)視器上。
目前,CCD固體攝像器件作為光電變換傳感器已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的使用,被檢測對(duì)象的光信息通過光學(xué)系統(tǒng)在CCD的光敏元件上形成光學(xué)圖像。CCD器件把光信息轉(zhuǎn)換成與光強(qiáng)成正比例的電荷量,用一定頻率的脈沖對(duì)CCD進(jìn)行驅(qū)動(dòng),在CCD的輸出端可獲得被測對(duì)象的視頻信號(hào)。
CCD比色測溫原理圖如圖2.1所示:
圖2.1 CCD比色測溫原理圖
2.圖像采集卡
圖像采集卡是工業(yè)圖像采集必不可少的硬件設(shè)備,本課題用到的是DH-CG300視頻采集卡。DH-CG300視頻采集卡是彩/音頻采集卡,它具有使用靈活、集成度高、功耗低等特點(diǎn),并且擁有PCI圖像卡的功能,它可將圖像直接傳送到計(jì)算機(jī)內(nèi)存或顯存,是前兩年市場上相當(dāng)流行的一種圖像采集卡,適用于圖像處理、工業(yè)控制、多媒體監(jiān)控、辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域。本課題就是通過此采集卡把CCD采集到的圖像傳輸?shù)斤@示器的。
2.1 DH-CG300主要技術(shù)性能及指標(biāo)
三路復(fù)合視頻輸入,一路S-Video輸入,軟件切換。其中第一路為音視頻復(fù)用,S-Video的亮度信號(hào)輸入也可作為復(fù)合視頻輸入。
支持PAL,NTSC或黑白視頻輸入,信號(hào)幅度Vp-p = 1V。論文參考網(wǎng)。
圖像最高分辨率:
PAL制:768×576×24位 ;
NTSC制:640×480×24位;
支持YUV422、RGB8888、RGB888、RGB565、RGB555及256模式。
支持計(jì)算機(jī)內(nèi)容與圖像同屏顯示,圖形覆蓋功能。
支持裁剪與比例壓縮模式。
支持單場、單幀、連續(xù)場、連續(xù)幀的采集方式。
支持Win9x、WinNT、Win2000、WinXP等操作系統(tǒng)。
支持單聲道音頻采集。
2.2 DH-CG300基本結(jié)構(gòu)及工作原理
圖像被CCD采集以后,輸出的多路視頻信號(hào),同時(shí)進(jìn)入視頻采集卡,通過計(jì)算機(jī)對(duì)每幀內(nèi)存的訪問,在顯示屏上可得到動(dòng)態(tài)的水泥窯內(nèi)的煅燒帶圖像。在PC機(jī)windows平臺(tái)下,經(jīng)過軟件開發(fā),形成圖像界面風(fēng)格的專用圖像處理軟件系統(tǒng),軟件系統(tǒng)通過對(duì)屏幕上顯示的動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行分析、處理,利用比色測溫原理可得到水泥窯內(nèi)的熟料溫度和火焰溫度。然后將檢測到的參數(shù)及時(shí)反饋到控制操作臺(tái),如果參數(shù)偏離正常工作范圍,則控制裝置需要實(shí)時(shí)對(duì)窯速、噴煤量等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,以保證回轉(zhuǎn)窯盡可能在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。
DH-CG300的工作原理框圖如圖1.2所示:
圖1.2 CG300工作原理框圖
由上圖可知,CG300圖像采集卡可同時(shí)對(duì)四路復(fù)合視頻輸入,但是就某一具體時(shí)刻來說只能有一路視頻輸入,這四路視頻的切換必須用軟件編程來實(shí)現(xiàn)。所以此卡可同時(shí)對(duì)四個(gè)水泥回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行循環(huán)控制。
3.圖像采集及顯示功能的軟件實(shí)現(xiàn)途徑
CG300圖像采集卡所帶的函數(shù)庫及控件都可以運(yùn)行于Visual C++環(huán)境之下,因此采用Visual C++作為開發(fā)工具。Visual C++提供了良好人機(jī)交互界面,使軟件操作方便、簡單,適用于普通技術(shù)工人操作。
圖像采集卡安裝好以后,要對(duì)其初始化才能發(fā)揮它的采集處理功能。圖像采集卡的開始操作和初始化參數(shù)的設(shè)置需要在應(yīng)用程序的初始化中完成,圖像卡的結(jié)束操作在應(yīng)用程序退出前執(zhí)行。
DH-CG300圖像采集卡有3個(gè)復(fù)合視頻接口,可以實(shí)現(xiàn)三路視頻切換輸入與一路輸出。在工廠中一般都不是只有一條窯,考慮應(yīng)該在同一界面下對(duì)多條水泥窯同時(shí)進(jìn)行控制。在本課題程序中可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)3條窯的控制,即有3路視頻信號(hào)輸入,一路信號(hào)輸出。論文參考網(wǎng)。
圖1.3 圖像顯示調(diào)節(jié)窗口
4. 圖像灰度值與溫度之間的關(guān)系
4.1 比色測溫的計(jì)算
將(1-1)比(1-2)式有:
因?yàn)樗嗷剞D(zhuǎn)窯圖像經(jīng)CCD獲取后,再經(jīng)圖像卡量化為24位/每像素逐點(diǎn)存儲(chǔ)。每一像素點(diǎn)24位包括紅色亮度值(R)、綠色亮度值(G)、藍(lán)色亮度值(B),每個(gè)亮度值8位。在對(duì)CCD的分光特性作了輻射強(qiáng)度與CCD的接受亮度成正比的理想化假設(shè)后,有:
根據(jù)國際照明委員會(huì)規(guī)定,標(biāo)準(zhǔn)色光三原色的代表波長是:紅光(R)700nm、綠光(G)546.1nm。論文參考網(wǎng)。藍(lán)光(B)435.8nm。
由以上公式,就能對(duì)采集的圖像上任一點(diǎn)的溫度進(jìn)行計(jì)算。
4.2 溫度與灰度的對(duì)應(yīng)關(guān)系
由紅外線成像原理及紅外線測溫原理可知,不同溫度在圖像上表現(xiàn)為不同的亮度。一般來說,圖像的平均灰度值越小,其表現(xiàn)的溫度越低,反之,溫度越高。也就是說平均灰度值同對(duì)應(yīng)溫度之間成正比關(guān)系[5]?,F(xiàn)場看火工就是應(yīng)用了此原理對(duì)煅燒帶的溫度進(jìn)行推斷的。溫度與圖像灰度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2.4所示:
圖2.4 溫度與灰度的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖
5. 結(jié)束語
利用CCD攝像機(jī)、圖像采集卡把水泥窯工作狀況采集到計(jì)算機(jī)后,是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)爐火溫度自動(dòng)控制的基礎(chǔ),有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。
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一、圖像素材應(yīng)用于油畫創(chuàng)作的優(yōu)點(diǎn)
廣義的圖像是畫面的一種,只要該畫面具有視覺效果,那它就可以稱為圖像,不限畫面載體,紙介質(zhì)、底片、照片、電視、投影儀、計(jì)算機(jī)均可。因此,圖像可以說是這個(gè)視覺時(shí)代最主要的一種信息載體。根據(jù)定義可以看出圖像素材和油畫的相同點(diǎn),在表現(xiàn)方式上,二者都是平面化的;在藝術(shù)特征上,二者表現(xiàn)的都是靜止的一瞬間;在空間表現(xiàn)上,二者都要借助于光暗變化、色彩色調(diào)、線條分布、構(gòu)圖布局等表現(xiàn)元素。因此,圖像素材的許多藝術(shù)特點(diǎn)可以令油畫創(chuàng)作產(chǎn)生更豐富的造型方法,比如圖像素材那特殊的肌理質(zhì)感、取景視圖的剪切形式等等。
印象派對(duì)油畫創(chuàng)作中應(yīng)用圖像素材的方法貢獻(xiàn)很大。印象主義以有別于古典主義的新型構(gòu)圖角度創(chuàng)造了新的構(gòu)圖方式,即不使用完整場景構(gòu)圖,而是選擇一個(gè)生活片段,用畫框進(jìn)行任意切割,這種新的構(gòu)圖角度與方式正是來自于攝影圖像。
圖像素材的創(chuàng)作應(yīng)用發(fā)展至今天已經(jīng)發(fā)生了極大的發(fā)展與變化,現(xiàn)代化的發(fā)達(dá)科學(xué)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的普及令圖像資源無論是在深度上還是廣度上都達(dá)到了以前難以企及的高度,在深度上大到宇宙星辰,小至微觀世界,在廣度上則幾乎沒有邊界限制。極端豐富的圖像資料開拓了藝術(shù)家的視野,也給他們帶來了更多的全新藝術(shù)創(chuàng)作思路。通過對(duì)所需圖像素材的處理與藝術(shù)加工,藝術(shù)家可以更具獨(dú)創(chuàng)性地完成自己的油畫作品。
二、圖像素材應(yīng)用于油畫創(chuàng)作的問題
平衡是油畫創(chuàng)作的關(guān)鍵因素,圖像素材在油畫創(chuàng)作中的應(yīng)用雖然有許多優(yōu)點(diǎn),但如果過度使用進(jìn)而產(chǎn)生過度的依賴性,破壞了其與藝術(shù)性的平衡,那油畫藝術(shù)勢必將走向末路。許多藝術(shù)家沉迷于豐富的網(wǎng)絡(luò)圖像資源,導(dǎo)致了視野的狹窄,只看得見屏幕上的圖像,卻看不見生活中更加豐富的創(chuàng)作素材,本末倒置,對(duì)藝術(shù)創(chuàng)作有害無益。
需要注意的是,圖像素材只是油畫創(chuàng)作的途徑之一,而不是唯一途徑,如果單單只執(zhí)著于這一種手段,必然大大損害作為油畫藝術(shù)靈魂的創(chuàng)造性。繪畫之妙,正在于似與不似之間,過度應(yīng)用圖像素材,會(huì)使油畫作品淪于一味描摹抄襲的下乘境界,不只在表現(xiàn)力上顯得空洞貧乏,更無法創(chuàng)造出新的形象。藝術(shù)家如果完全依賴于圖像素材,就等于放棄了感受自然、體驗(yàn)生活、感受萬物、溝通世界的寶貴機(jī)會(huì),最終只沉醉于圖像素材那狹小的天地里,令自身的創(chuàng)造性枯竭殆盡。
油畫創(chuàng)作有一些必要的創(chuàng)作過程,比如提煉概括形象、表現(xiàn)色彩個(gè)性、取舍不同的造型等,這些過程都是需要數(shù)量龐大的訓(xùn)練與推敲的,可以說是創(chuàng)造的積累與沉淀。而過度應(yīng)用圖像素材會(huì)令這些過程嚴(yán)重簡化,底稿的繪畫只依靠對(duì)圖片的抄襲臨摹甚至圖像噴繪來完成,既沒有對(duì)生活的真切體驗(yàn),也缺乏對(duì)繪畫性的思考與研究,這種惡性的模仿循環(huán)會(huì)令繪畫藝術(shù)的本來意義不復(fù)存在。
因此圖像最有效的運(yùn)用方式是將其作為一種輔助物或備忘手段,只用于輔助油畫創(chuàng)作或者代替速寫、寫生的相關(guān)細(xì)節(jié),而不是與圖像創(chuàng)作混同,成為使用油畫顏料的復(fù)制與仿制。
對(duì)圖像素材的不當(dāng)應(yīng)用令油畫創(chuàng)作被形式主義禁錮束縛,更令油畫藝術(shù)淪為復(fù)制圖像的方法,這種不良現(xiàn)象使大量油畫創(chuàng)作者產(chǎn)生了嚴(yán)重的惰性,只依賴于圖像,將寫生與觀察的過程完全拋棄,最終導(dǎo)致了繪畫技術(shù)的退化和主觀把握能力的缺失。因?yàn)閷懮^程是對(duì)多方面美術(shù)創(chuàng)作技巧的一種練習(xí),在進(jìn)行寫生時(shí),寫生的對(duì)象并非如同圖像一般是完全靜止不動(dòng)的,而是會(huì)與繪畫者一直產(chǎn)生某種細(xì)微的變化,這種細(xì)微的差異正可以培養(yǎng)繪畫者的主觀把握能力,讓他能通過主觀判斷將這些細(xì)微的變化從多角度總結(jié)概括成最終的圖畫,這種能力的培養(yǎng)是圖像素材所做不到的。
三、圖像時(shí)代我國油畫創(chuàng)作的發(fā)展
我國的當(dāng)代油畫自85新潮美術(shù)史始,一直致力于探索多元化繪畫形式,但圖像素材的廣泛運(yùn)用是在90年代后。這以后圖像不再只作為參考素材,而是在油畫創(chuàng)作中被直接加以運(yùn)用,畫家拼合歷史、政治與流行圖像,在作品中留下鮮明獨(dú)特的圖像符號(hào)。這一改變是大眾文化開始進(jìn)入藝術(shù)領(lǐng)域的象征。
90年代末期,圖像素材在油畫創(chuàng)作中的應(yīng)用產(chǎn)生了新型的獨(dú)特方式,一些油畫家首先利用攝影技術(shù),對(duì)景物擺拍或者抓[第一論文 網(wǎng)( dylw.NET) 專業(yè)提供寫作論文的服務(wù),歡迎光臨]拍,然后使用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理,再將處理后的圖像轉(zhuǎn)換為油畫。這種繪畫方式相當(dāng)于對(duì)計(jì)算機(jī)處理的圖像進(jìn)行了再創(chuàng)作,不只是作品的表現(xiàn)方式方面,連造型與畫面效果也因此得以呈現(xiàn)出嶄新的面貌。
80后的藝術(shù)家們近些年也已逐漸成長起來,他們的油畫作品里淡去了傷痕的影子,少了對(duì)現(xiàn)實(shí)的描述,更加注重于內(nèi)心世界的表達(dá)與因境而生的感悟。豐富的幻想與更多的資訊令80后藝術(shù)家的作品充滿活力與生命力,這其中的一類代表就是卡通油畫??ㄍㄓ彤嬛胁粌H使用了眾多的卡通視覺符號(hào),而且風(fēng)格極其混雜多變,是現(xiàn)代社會(huì)年輕人新型價(jià)值觀的體現(xiàn)。
四、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)與油畫創(chuàng)作
早期的圖像處理技術(shù)功能性很差,只能處理部分規(guī)則圖像,這使得其幾乎沒有什么表現(xiàn)力。但隨著技術(shù)的進(jìn)步,圖像處理不僅能對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行輔助,更可以對(duì)傳統(tǒng)藝術(shù)進(jìn)行模仿,這為畫家們將該技術(shù)應(yīng)用于油畫創(chuàng)作提供了前提條件。油畫的創(chuàng)作者們可以以圖像處理軟件對(duì)圖像素材施以符合自己創(chuàng)作需求的處理,包括剪裁、色調(diào)變化、拼貼合并、畫面變形等處理方式,通過將這些處理過的圖像灌入感情,賦予涵義,并應(yīng)用到油畫中去,可以大大影響油畫的創(chuàng)作意義。計(jì)算機(jī)上的圖像處理軟件可以按照工作原理進(jìn)行分類,分別是像素圖軟件、矢量圖軟件和三維軟件三種。三種軟件各有用途和長處,目前應(yīng)用于油畫創(chuàng)作上較多的是像素圖軟件中的Photoshop軟件,其操作簡單,功能強(qiáng)大,可以進(jìn)行圖像編輯、圖像合成、校色調(diào)色、濾鏡等多 種圖像處理,是將圖像素材應(yīng)用于油畫創(chuàng)作的絕佳輔助工具。
五、結(jié)語
雖然圖像素材的運(yùn)用不只為油畫創(chuàng)作帶來了便利,更促進(jìn)了油畫創(chuàng)作的思維拓展,但它歸根結(jié)底只是一種輔助手段,用于表現(xiàn)藝術(shù)家的創(chuàng)作構(gòu)思,協(xié)助完成最終的藝術(shù)創(chuàng)作。因此切忌本末倒置、反客為主,將圖像素材當(dāng)作油畫創(chuàng)作的主體。新時(shí)代的油畫創(chuàng)作需要的是繼承與創(chuàng)新并重,借鑒大眾視覺圖像所提供的創(chuàng)作素材,接受這種新的審美取向,拓展全新發(fā)展空間,將圖像素材和其他媒介相互融合,從而創(chuàng)造出油畫的新樣式,讓油畫創(chuàng)造煥發(fā)出新時(shí)代的蓬勃生機(jī)。
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[關(guān)鍵詞]軌道橫向位移 位移傳感器 圖像處理技術(shù)測量位移
中圖分類號(hào):TU 712.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2014)31-0176-01
一、研究背景
我國鐵路自提速以來,貨物列車脫軌呈上升趨勢,脫軌在鐵路部門重大事故、大事故中所占比例達(dá)到了70%。脫軌是指車輪離開鋼軌,失去了鋼軌對(duì)其垂向和橫向約束而導(dǎo)致車輛不能繼續(xù)在軌道上正常運(yùn)行的現(xiàn)象。對(duì)貨物列車來說,空載車輛提速是增加重載鐵路運(yùn)力和工作效率的有效手段,但因空載時(shí)車輛垂向作用力的減小,空載車輛提速以后容易發(fā)生脫軌事故,因此脫軌預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)尤為重要,本項(xiàng)目是脫軌預(yù)警系統(tǒng)的一個(gè)測量子項(xiàng)目。對(duì)輪軌橫向相對(duì)位移的測量進(jìn)行了研究,結(jié)合我國鐵路發(fā)展的實(shí)際情況及鐵路貨車的實(shí)際使用,使其在最短的時(shí)間內(nèi)使有脫軌傾向的車輛進(jìn)行相應(yīng)操作,防止脫軌事故,保證鐵路運(yùn)輸安全。
二、位移測量方式簡介
位移測量方式,可歸為兩大類:位移傳感器和數(shù)字圖像處理技術(shù)。位移傳感器有電阻式、電容式、渦流式、壓電式、感應(yīng)同步式、磁柵式和光電式等傳感器等等。數(shù)字圖像處理技術(shù)有MATLAB圖像處理技術(shù)、SOPC圖像處理技術(shù)和CCD圖像處理技術(shù)等等。
位移傳感器又稱為線性傳感器,是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件,傳感器的作用是把各種被測物理量轉(zhuǎn)換為電量。按被測變量變換的形式不同,位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式又可分為物性型和結(jié)構(gòu)型兩種。常用位移傳感器以模擬式結(jié)構(gòu)型居多,包括電位器式位移傳感器、電感式位移傳感器、自整角機(jī)、電容式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、霍爾式位移傳感器等。數(shù)字式位移傳感器的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是便于將信號(hào)直接送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這種傳感器發(fā)展迅速,應(yīng)用日益廣泛。
數(shù)字圖形處理技術(shù)測量位移,主要是利用一些軟件或硬件,如MATLAB軟件、FPGA硬件和CCD軟件等等,對(duì)圖像進(jìn)行處理,通過編程等一些方法測量所需的位移。數(shù)字圖形處理技術(shù)測量位移具有較高的測量精度和較大的測量距離,可以適應(yīng)較惡劣的環(huán)境,目前該技術(shù)已經(jīng)比較成熟較實(shí)用。
三、位移傳感器
感應(yīng)同步器、光柵、容柵、磁柵等傳感技術(shù)通常用來測量大的位移,而軌道橫向相對(duì)位移數(shù)值較小,所以我們只考慮電阻應(yīng)變式、電感式、差動(dòng)變壓器式、渦流式、霍爾傳感器來檢測。
1、電阻應(yīng)變式傳感器
電阻應(yīng)變式傳感器以電阻應(yīng)變計(jì)為轉(zhuǎn)換元件的電阻式傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器由彈性敏感元件、電阻應(yīng)變計(jì)、補(bǔ)償電阻和外殼組成,可根據(jù)具體測量要求設(shè)計(jì)成多種結(jié)構(gòu)形式。彈性敏感元件受到所測量的力而產(chǎn)生變形,并使附著其上的電阻應(yīng)變計(jì)一起變形。電阻應(yīng)變計(jì)再將變形轉(zhuǎn)換為電阻值的變化,從而可以測量所測對(duì)象的位移。
2、LVDT電感式直線位移傳感器
LVDT電感式位移傳感器主要分為:無芯式、回彈式和雙端萬向接頭式。工作原理簡單地說是鐵芯可動(dòng)變壓器。它由一個(gè)初級(jí)線圈,兩個(gè)次級(jí)線圈,鐵芯,線圈骨架,外殼等部件組成。當(dāng)鐵芯由中間向兩邊移動(dòng)時(shí),次級(jí)兩個(gè)線圈輸出電壓之差與鐵芯移動(dòng)成線性關(guān)系。
3、 LVDT差動(dòng)變壓器式位移傳感器
LVDT差動(dòng)變壓器式位移傳感器主要有氣動(dòng)式LVDT位移傳感器,其特點(diǎn)為無摩擦測量、無限的機(jī)械壽命、無限的分辨率、零位可重復(fù)性、徑向不敏感和輸入/輸出隔離。
4、電渦流傳感器
電渦流傳感器能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬導(dǎo)體距探頭表面距離。它是一種非接觸的線性化計(jì)量工具。電渦流傳感器能準(zhǔn)確測量被測體(必須是金屬導(dǎo)體)與探頭端面之間靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的相對(duì)位移變化。在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)械狀態(tài)分析,振動(dòng)研究、分析測量中,對(duì)非接觸的高精度振動(dòng)、位移信號(hào),能連續(xù)準(zhǔn)確地采集到轉(zhuǎn)子振動(dòng)狀態(tài)的多種參數(shù)。如軸的徑向振動(dòng)、振幅以及軸向位置。
四、圖像處理技術(shù)測量位移
1、SOPC圖像處理技術(shù)
SOPC(SystemonaProgrammableChip)是一種靈活、高效的SOC技術(shù)與電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)(EDA)相結(jié)合的一種全新的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。使用SOPC技術(shù)在硬件上對(duì)實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行處理,將圖像處理算法固化在FPGA芯片上,并在其中嵌入NiosII軟核處理器,可以加快圖像處理的速度,滿足圖像實(shí)時(shí)處理的需要。
2、MATLAB圖像處理技術(shù)
MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件和圖形處理的軟件,除主包外, 還包含許多功能各異的工具箱, 用于解決各個(gè)領(lǐng)域的特定問題。它的工具箱主要有通信、控制系統(tǒng)、濾波器設(shè)計(jì)、圖像處理、非線性控制設(shè)計(jì)、系統(tǒng)識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、最優(yōu)化、模糊邏輯、信號(hào)處理、魯棒控制、統(tǒng)計(jì)等。借助于這些工具箱, 用戶可以非常方便地進(jìn)行分析、計(jì)算及設(shè)計(jì)工作。該軟件被越來越多的人群接受和長期使用。
五、各種位移測量方式的特點(diǎn)
電阻應(yīng)變式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是精度高,測量范圍廣壽命長,結(jié)構(gòu)簡單,頻響特性好,能在惡劣條件下工作,易于實(shí)現(xiàn)小型化、整體化和品種多樣化等。適用于幾毫米到幾百毫米的位移測量。
電感式位移傳感器具有無滑動(dòng)觸點(diǎn),工作時(shí)不受灰塵等非金屬因素的影響,并且低功耗,長壽命,可使用在各種惡劣條件下。適用于零點(diǎn)幾毫米到幾百毫米的位移測量。
LVDT差動(dòng)變壓器式位移傳感器優(yōu)點(diǎn):動(dòng)態(tài)特性好,可用于高速在線檢測,進(jìn)行自動(dòng)測量,自動(dòng)控制,可在強(qiáng)磁場,大電流,潮濕,粉塵等惡劣環(huán)境下使用,可靠性非常好,能承受沖擊達(dá)150g/11ms ,振動(dòng)頻率2KHZ加速度20g,體積小,價(jià)格低,性能價(jià)格比高。缺點(diǎn):由于LVDT傳感器工作原理是差動(dòng)變壓器式,通過線圈繞線,對(duì)于超大行程來說(超過1米),生產(chǎn)難度大,傳感器和拉桿之和長度將達(dá)2米以上,使用不方便,且線性度也不高。
電渦流傳感器以其長期工作可靠性好、測量范圍寬、靈敏度高、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。
SOPC圖像處理技術(shù)在于它設(shè)計(jì)的靈活性和更強(qiáng)的適應(yīng)性,它可以根據(jù)需要決定是提高系統(tǒng)速度還是節(jié)省系統(tǒng)資源,能夠更好地實(shí)現(xiàn)并行處理,從而提高系統(tǒng)的性能。
MATLAB語言簡潔,可讀性強(qiáng),工具箱涉及的專業(yè)領(lǐng)域廣泛且功能強(qiáng)大。MATLAB工具箱幾乎包括所有經(jīng)典的圖像處理方法。因此,在圖像處理技術(shù)中使用MATLAB語言可以快速實(shí)現(xiàn)模擬仿真,大大提高實(shí)驗(yàn)效率。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:圖像處理技術(shù),棉花加工環(huán)節(jié),異性纖維
由于軋花廠在收購棉花過程中種種原因,使得原棉中混入了種類繁多的異性纖維,包括丙綸絲、編織帶、麻袋片、彩色布頭及毛發(fā)等,俗稱“三絲”。在紡織生產(chǎn)流程中,一般很難清除掉,紡紗織布后,會(huì)給布面造成色花疵點(diǎn)。特別是印染后這一問題更為突出,客戶很難接受,成為紡織廠生產(chǎn)中的難題,嚴(yán)重困擾了紡織企業(yè)的生產(chǎn)。目前,從收購棉花的源頭如何解決“三絲”問題,會(huì)提升棉花的質(zhì)量,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)也會(huì)對(duì)棉紡織企業(yè)提升其市場競爭能力產(chǎn)生極大的影響??萍颊撐?。所以異性纖維的在線檢測與剔除對(duì)于改進(jìn)棉花初步加工工藝,提高棉紡織品的成品質(zhì)量,降低產(chǎn)品成本具有非常實(shí)際、重要的意義,同時(shí)也具有很好的市場價(jià)值和發(fā)展前景。
在棉花收購加工的源頭不能很好的解決“三絲”問題,很多紡織廠都不惜工本,花費(fèi)大量的人力物力,采取了各種解決辦法,最簡單的方法就是人工挑揀異性纖維通稱揀雜。人工挑揀異性纖維需要大量的場地,將原棉逐包拆開、撕扯,用手工一點(diǎn)一點(diǎn)揀雜,然后還要將揀過的原棉重新打包后使用??萍颊撐摹?萍颊撐摹?duì)于生產(chǎn)規(guī)模較大的紡織廠,需挑揀的棉包每天都有幾十噸甚至近百噸,其難度可想而知了。另外人工挑揀的質(zhì)量也很難保證。由于一般的紡織廠不具備軋花廠專用的打包機(jī),只能使用廢棉打包機(jī)重新打包打成的包比較松散,在使用過程中,特別是在產(chǎn)量很高的清梳聯(lián)生產(chǎn)線上使用,抓包機(jī)的效率受到影響,整條生產(chǎn)線產(chǎn)量就會(huì)降低,影響了企業(yè)的效益。
針對(duì)這些問題,在棉花收購加工環(huán)節(jié)進(jìn)行棉花異性纖維的排除,異性纖維長期困擾紡織企業(yè)的難題,有望得到解決。
一、異性纖維檢測的基本的工作原理及特點(diǎn)
從基本原理上來看,異性纖維的在線檢出裝置采用的是光學(xué)檢測,即采用CCD高速彩色攝像機(jī),對(duì)棉纖維進(jìn)行掃描,掃描信號(hào)送計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理,發(fā)現(xiàn)異常時(shí)發(fā)出指令,驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)排除。本裝置主要有硬件和軟件組成,本文只探討硬件的圖像處理技術(shù)主要部分。
二、硬件設(shè)備組成 本設(shè)備主要包括高速攝像機(jī)(CCD)、直流調(diào)速系統(tǒng)、檢測用光源、異性纖維剔除機(jī)械裝置。為了能夠及時(shí)準(zhǔn)確地將檢測出的異性纖維剔除,對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)必須滿足一定的實(shí)時(shí)性要求,首先對(duì)于檢測機(jī)構(gòu)必須能夠在棉花流動(dòng)過程中準(zhǔn)確的進(jìn)行圖像采集與識(shí)別,而且要能夠檢測出0. 8mm左右的異性纖維。其次對(duì)于剔除機(jī)構(gòu)必須能夠在檢測機(jī)構(gòu)完成圖像采集及處理,發(fā)現(xiàn)有異性纖維之后,在有限的時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的噴嘴動(dòng)作將被檢測出的異性纖維準(zhǔn)確剔除。
三、圖像采集部件 圖像采集部件的作用是采集原始的纖維圖像數(shù)據(jù),并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。計(jì)算機(jī)在接受到圖像的數(shù)字信號(hào)后,將其存入存儲(chǔ)區(qū)。常用的圖像采集部件有:攝像機(jī)加上視頻圖像采集卡、圖像掃描儀、數(shù)碼相機(jī)。通過比較各采集部件的優(yōu)缺點(diǎn),本裝置采用攝像速度快,價(jià)格適中,且易于從監(jiān)視器上直接評(píng)價(jià)圖像輸入效果的彩攝像機(jī)和圖像采集卡。CCD攝像機(jī)是由光學(xué)鏡頭、圖像傳感器及相關(guān)電路組成。
圖形處理部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
四、圖像增強(qiáng)
圖像的增強(qiáng)技術(shù)通常有兩類方法即空間域法和頻率域法。空間域法主要是在空間域中對(duì)圖像像素灰度值直接進(jìn)行運(yùn)算處理。它可以用下式來描述:,其中f(x,y)是處理前的圖像;g(x,y)表示處理后的圖像;h(x,y)是空間運(yùn)算函數(shù)。頻率域法是在圖像的各種變換域中(通常是頻率域中)對(duì)圖像的變換值進(jìn)行某種運(yùn)算處理,然后變換回空間域。
用如下模型表示:
其中F(νμ,)為原始圖像f(x,y)頻域正變換的結(jié)果,H(νμ,)為頻域中的修正函數(shù),G(νμ,)是修正后的結(jié)果,g(x,y)是G(νμ,)反變換的結(jié)果,即增強(qiáng)后的圖像。
比較兩者的不同之處,頻域法可以選擇不同的濾波函數(shù),功能較強(qiáng)大,可以實(shí)現(xiàn)一些空域處理無法實(shí)現(xiàn)的功能,但濾波函數(shù)與整副圖像相關(guān),因此不能夠處理圖像中的某些特定點(diǎn);空域處理雖方法有限但可以針對(duì)圖像的特定點(diǎn)操作,處理結(jié)果較直觀可見。
五、灰度變換
圖像的灰度修正要根據(jù)圖像不同的降質(zhì)現(xiàn)象而采用不同的修正方法,針對(duì)成像不均勻的圖像逐點(diǎn)采用不同程度的灰度級(jí)的校正?;叶鹊拈撝底儞Q可以將一副灰度圖像轉(zhuǎn)換成黑白二值圖像。攝像頭攝取的纖維圖像經(jīng)過各種圖像增強(qiáng)的算法之后仍是具有256級(jí)灰度值的,因此要將其閾值變換成黑白二值圖像以便于織物組織識(shí)別。閾值化的操作過程要先指定一個(gè)閾值,如果圖像中某像素的灰度值小于該閾值,則將該像素的灰度值設(shè)置為0,否則灰度值設(shè)置為1。閾值門限化方法的核心是如何合理的選擇門限閾值,本文采用了如下的方法,用CCD攝取一張沒有實(shí)物的圖片作為背景圖,轉(zhuǎn)換為灰度級(jí)圖像,將灰度圖中的各像素灰度值相加除以像素總數(shù),即取其平均值T來作為織物圖像二值化的指定閾值。函數(shù)表達(dá)式如下:
圖像按此指定閾值進(jìn)行閾值化后,灰度值大于等于此閾值的像素點(diǎn)轉(zhuǎn)換成了白色,小于此閾值的像素點(diǎn)轉(zhuǎn)換成了黑色。
六、異性纖維的準(zhǔn)確剔除
從處理之后的圖像基本能夠達(dá)到區(qū)分棉花和異性纖維的目的,經(jīng)過圖像分析之后,可以確定各個(gè)像素點(diǎn)的屬性,根據(jù)剔除機(jī)構(gòu)相鄰噴嘴之間的間隔,設(shè)定一定數(shù)量的像素點(diǎn)作為一個(gè)判別單元,通過計(jì)算統(tǒng)計(jì)出該判別單元中經(jīng)過二值化處理之后的圖像黑色(灰度值為o)像素點(diǎn)占整個(gè)判別單元像素點(diǎn)總和的比例,如果該比例超出剔除比例,則驅(qū)動(dòng)相應(yīng)位置噴嘴動(dòng)作將該單元位置的棉花及異性纖維剔除。從而實(shí)現(xiàn)了棉花及異纖的檢測識(shí)別與剔除過程。
對(duì)于異性纖維的剔除,要考慮的因素很多,包括棉流速度、氣動(dòng)電磁閥從控制指令到執(zhí)行動(dòng)作所需時(shí)間,采集一幀圖像所需時(shí)間等。
[關(guān)鍵詞]公安 刑事技術(shù) 痕跡
中圖分類號(hào):TP 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2017)06-0252-01
1 前言
自1997年刑事訴訟法修改后,視聽資料被列為一種獨(dú)立的證據(jù)。由于種種原因,視聽資料在民事案件中雖被廣泛接受,但在刑事案件中卻沒有它應(yīng)有的地位,它的使用一直受到各種限制,或者f對(duì)其認(rèn)識(shí)還不統(tǒng)一,還存在爭論。視聽資料是指以錄音、錄像設(shè)備所反映的聲音和形象,電子計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存的資料,以及其他科技設(shè)備與手段所提供的有關(guān)案件的信息。這些設(shè)備所儲(chǔ)存的信息具有證據(jù)價(jià)值,已為人們所共識(shí)。在司法實(shí)踐中使用視聽資料作為證據(jù)已經(jīng)開始,修改后的刑訴法明確增設(shè)視聽資料為一種獨(dú)立證據(jù)。
2 數(shù)字技術(shù)在刑事技術(shù)的具體應(yīng)用
2.1 圖像復(fù)原技術(shù)在刑事模糊圖像處理中的應(yīng)用
圖像在采集、傳輸?shù)倪^程中,由于成像設(shè)備、外界條件、傳輸介質(zhì)、人為等各種因素而引起圖像質(zhì)量降低從而形成模糊圖像。圖像復(fù)原技術(shù)分析圖像退化的原因,試圖建立起精確的圖像退化模型,并對(duì)退化過程逆轉(zhuǎn)從而將退化圖像恢復(fù)本來面目。在刑事圖像拍照時(shí)所用光圈過小,景物光點(diǎn)變成圓斑形成散焦模糊圖像;錯(cuò)誤曝光可能引起圖像失去暗部或亮部的細(xì)節(jié);對(duì)焦不準(zhǔn),拍攝主體對(duì)象模糊不清形成離焦模糊。如果圖像獲取過程中采集設(shè)備與拍攝對(duì)象產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),則會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)模糊,如監(jiān)控中運(yùn)動(dòng)車輛的車牌號(hào)碼識(shí)別是當(dāng)前刑事圖像復(fù)原的一個(gè)研究熱點(diǎn)。另外由成像設(shè)備、傳輸介質(zhì)引入的噪聲隨機(jī)加在圖像中形成噪聲模糊。針對(duì)不同類型的退化圖像,圖像復(fù)原技術(shù)建立相應(yīng)的退化模型,運(yùn)用維納濾波、逆濾波等方法去除干擾和模糊。
2.2 圖像預(yù)處理的常規(guī)方法
圖像幾何矯正、標(biāo)注、測量技術(shù)為物證對(duì)比鑒定提供輔助工具圖像幾何變換可實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換、縮放、旋轉(zhuǎn)、變形、配準(zhǔn)等,是對(duì)圖像預(yù)處理的常規(guī)方法。
在物證檢驗(yàn)于非平面客體上的痕跡,例如圓柱圓錐、彎曲物體的轉(zhuǎn)彎處、不規(guī)則弧面上的手印、文字等。由于攝影鏡頭的光學(xué)特性也會(huì)形成影像的變形,如魚眼鏡頭的強(qiáng)烈桶形畸變。變形的痕跡給檢驗(yàn)鑒定帶來極大的困難,可以預(yù)先運(yùn)用數(shù)字圖像處理的幾何變換方法矯正,降低工圖像測量技術(shù)以數(shù)學(xué)和度量學(xué)為基礎(chǔ),通過二維平面的圖像信息獲取三維立體相關(guān)信息,包括對(duì)長度、高度、角度、周長、面積的測量等。常見的圖像測量應(yīng)用為從照片或視頻信息中測量嫌疑人的身高、物品的尺寸、紙幣的厚度等。圖像的標(biāo)注和測量在物證鑒定中應(yīng)用最廣,傳統(tǒng)人工測量檢驗(yàn)操作復(fù)雜且誤差較大,而使用數(shù)字圖像測量比對(duì)技術(shù),測量精確操作簡單。如對(duì)印章印文進(jìn)行測量比對(duì)、拼接比對(duì);人相鑒定;筆跡分析鑒定;指紋對(duì)比鑒定;工具痕跡鑒定等工作均可以用數(shù)字圖像處理工具進(jìn)行輔助檢驗(yàn)。
2.3 數(shù)字圖像取證技術(shù)在刑事圖像鑒定中的應(yīng)用
隨著數(shù)字圖像技術(shù)的發(fā)展與圖像處理工具的廣泛普及,數(shù)字像的編輯修改變得異常簡單,偽造圖像的大量出現(xiàn)給社會(huì)安全穩(wěn)定帶來隱患,因此數(shù)字圖像取證技術(shù)成為當(dāng)前圖像處理與信息安全研究熱點(diǎn)。數(shù)字圖像盲取證技術(shù)根據(jù)圖像自身的成像原理、場景特征、設(shè)備引入噪聲、篡改留痕的特征對(duì)可疑圖像運(yùn)用數(shù)學(xué)方法計(jì)算分析從而對(duì)圖像真?zhèn)巫龀隽炕蔫b定結(jié)論。圖像取證技術(shù)在刑事圖像領(lǐng)域主要應(yīng)用于數(shù)字圖像真實(shí)性與原始性的檢驗(yàn)。
2.4 數(shù)字圖像合成重建技術(shù)在刑事影像合成的應(yīng)用
數(shù)字圖像合成技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)來形成圖像。數(shù)字圖像重建技術(shù)則利用輸入的空間、形態(tài)、時(shí)間等數(shù)據(jù)信息生成二維或三維圖像。目前這兩項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)場勘查、法醫(yī)人類學(xué)中已成功應(yīng)用。計(jì)算機(jī)人像組合技術(shù)可以根據(jù)目擊者的描述用數(shù)據(jù)庫中的面部器官部組成人面部像,用于排查犯罪嫌疑人。計(jì)算機(jī)顱骨復(fù)原系統(tǒng)可以根據(jù)無名顱骨還原其生前的二維或三維頭像。在犯罪現(xiàn)場獲取的平面圖像與空間測量信息可利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)進(jìn)行影像與事件的三維重建,例如對(duì)現(xiàn)場三維圖像自動(dòng)生成,對(duì)犯罪事件進(jìn)行案情模擬演示等。
3 數(shù)字圖像在刑事技術(shù)應(yīng)用中的優(yōu)勢
處理精度高,按目前的技術(shù),幾乎可將一幅模擬圖像數(shù)字化為任意大小的二維數(shù)組,現(xiàn)代掃描儀可以把每個(gè)像素的灰度等級(jí)量化為16位甚至更高,這意味著圖像的數(shù)字化精度可以達(dá)到滿足任一應(yīng)用需求。
適用面寬,圖像可以來自多種信息源,從圖像反映的客觀實(shí)體尺度看,可以小到電子顯微鏡圖像,大到航空照片、遙感圖像甚至天文望遠(yuǎn)鏡圖像。這些來自不同信息源的圖像只要被變換為數(shù)字編碼形式后,均是用二維數(shù)組表示的灰度圖像組合而成,因而均可用計(jì)算機(jī)來處理。
靈活性高,數(shù)字圖像處理不僅能完成線性運(yùn)算,而且能實(shí)現(xiàn)非線性處理,即凡是可以用數(shù)學(xué)公式或邏輯關(guān)系來表達(dá)的一切運(yùn)算均可用數(shù)字圖像處理實(shí)現(xiàn)。
4 結(jié)語
數(shù)碼影像技術(shù)能夠有效的保存現(xiàn)場的相關(guān)線索證據(jù),不僅為案件的偵破帶來了巨大的作用,提供了十分有效的幫助,同時(shí)對(duì)證實(shí)嫌疑人犯罪行為的有效證據(jù)。因此刑事技術(shù)大力促進(jìn)數(shù)碼影像技術(shù)的成熟發(fā)展和進(jìn)步,才能更好的發(fā)揮其在案件偵查中最大的效用。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介
【關(guān)鍵詞】 數(shù)字圖像 取證技術(shù) 篡改鑒定
數(shù)字圖像無處不在,從隨處可見的手機(jī)到各大媒體網(wǎng)站。隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展以及眾多圖像處理軟件的出現(xiàn),任何普通用戶具備一定的軟件使用能力,都可以對(duì)數(shù)字照片進(jìn)行修改。當(dāng)一些修改不再保持圖像原本的真實(shí)性,開始對(duì)社會(huì)造成威脅的時(shí)候,對(duì)這些篡改操作進(jìn)行有效檢測的方法變得越來越重要。篡改手段有復(fù)制―粘貼、重采樣和重壓縮等,取證則主要分為三種:基于相機(jī)屬性的圖像來源認(rèn)證、基于輸出圖像塊效應(yīng)的檢測以及基于圖像場景屬性的取證[1]。
一、基于相機(jī)屬性的相機(jī)來源認(rèn)證
對(duì)于相機(jī)來源認(rèn)證,所關(guān)注的焦點(diǎn)是針對(duì)取證確定圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備來源[2]。相機(jī)來源認(rèn)證分為設(shè)備分類認(rèn)證和特定設(shè)備認(rèn)證。通常,相機(jī)來源認(rèn)證是基于數(shù)字相機(jī)所具有的一些屬性特征,這些屬性特征是以圖像塊效應(yīng)、失真以及統(tǒng)計(jì)特性等形式呈現(xiàn)的,不為人眼顯而易見的,然而一些視覺影響也會(huì)提供一些認(rèn)證線索。設(shè)備分類認(rèn)證是為了確定產(chǎn)生圖像設(shè)備的模型或者生產(chǎn)廠商。Choi等引入了一種提取圖像畸變模型的方法,將其畸變模型作為特征進(jìn)行分類[3]。而特定設(shè)備的認(rèn)證則是精確的定位產(chǎn)生圖像的設(shè)備,Goljan 和 Fridrich 在論文基于傳感器噪聲對(duì)相機(jī)認(rèn)證技術(shù)進(jìn)行了擴(kuò)展使其適用于更一般的情況,實(shí)現(xiàn)了對(duì)檢測的圖像同時(shí)遭受到了裁剪和縮放的鑒定。但是當(dāng)數(shù)字圖像所具有的相機(jī)本身屬性不清晰或者在傳送過程中造成很大的噪聲,使得根據(jù)數(shù)字圖像的信息不能夠完成對(duì)相機(jī)的認(rèn)證。
二、基于輸出圖像塊效應(yīng)的篡改檢測
針對(duì)復(fù)制―粘貼的篡改檢測、重采樣篡改檢測以及雙重JPEG壓縮篡改檢測適合用來對(duì)圖像進(jìn)行自動(dòng)分析,通過輸出圖像所具有的的塊效應(yīng),例如壓縮質(zhì)量因子不一致、不連續(xù)性以及塊之間的相似性等。一般是將圖像進(jìn)行分塊,通過滑塊的思想對(duì)每個(gè)分塊進(jìn)行特征提取,然后進(jìn)行塊與塊之間的相似性分析或者塊之間的不一致性檢測,同時(shí)還可以定位篡改區(qū)域以及確定篡改手段。這類取證技術(shù)需要一定的計(jì)算量,容易對(duì)一些顏色單一的圖像造成誤檢。
三、基于圖像場景屬性的取證
最近在圖像取證方面出現(xiàn)了一些基于圖像場景屬性的取證方法。這些方法涉及到與用戶之間的交互,尤其需要人類對(duì)場景內(nèi)容知識(shí)的了解。這種取證方法的優(yōu)點(diǎn)就在于篡改所造成的場景內(nèi)容不一致是不能或者很難去掩蓋的,對(duì)篡改檢測提供了強(qiáng)有力的工具。Johnson和Farid在論文中提到通過估計(jì)不同物體表面的光照方向,判斷其光照方向是否具有一致性來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字圖像的取證;Lalonde 和 Efros 通過分析圖像中顏色的分布來檢測裁剪圖像。這類方法對(duì)于一些特定的場景適用,對(duì)場景的要求比較嚴(yán)格。
針對(duì)數(shù)字圖像取證研究隊(duì)伍在不斷地?cái)U(kuò)大,取證技術(shù)飛速的發(fā)展,人們對(duì)數(shù)字圖像的真實(shí)性越來越重視。三種類型的取證技術(shù)都有各自針對(duì)的特定情況實(shí)現(xiàn)篡改檢測,并無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),而正確的選取取證方法也是至關(guān)重要的。
在數(shù)字圖像取證領(lǐng)域,目前針對(duì)特定的情況選擇特定的篡改檢測方法,然而圖像處理技術(shù)的發(fā)展使得一些檢測手段失效,因此今后的發(fā)展方向應(yīng)該是將多種圖像特征進(jìn)行融合綜合評(píng)判,并且將篡改后造成的微小差異進(jìn)行放大,提取特征實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像取證。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] Riess C, Angelopoulou E. Scene illumination as an indicator of image manipulation[C]//Information Hiding. Springer Berlin Heidelberg, 2010: 66-80.
針對(duì)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用型研究能力的目標(biāo),我們在教學(xué)方法設(shè)計(jì)上本著激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,開闊學(xué)生眼界,給學(xué)生提供更自由的思考空間的原則,通過下面兩個(gè)措施來實(shí)現(xiàn)我們的目標(biāo)。
1.1精心選擇案例
選擇的案例要貼近實(shí)際生活,并與課堂上講授的方法緊密銜接。例如,在講解圖像增強(qiáng)和復(fù)原這兩章之后,我們引入在實(shí)際生活中常見的“圖像去霧”問題,通過如下方法,培養(yǎng)學(xué)生研究能力。
(1)要求學(xué)生先嘗試用學(xué)過的算法來解決這個(gè)問題,并在課堂進(jìn)行算法討論,給出算法結(jié)果。
(2)要求學(xué)生針對(duì)具體問題,查閱文獻(xiàn)資料,了解別人的解決方法。通過查閱國內(nèi)外的文獻(xiàn)資料,同學(xué)們知道了如何根據(jù)關(guān)鍵詞查詢科研論文,了解哪些電子數(shù)據(jù)庫中有與專業(yè)相關(guān)資料,知道了文獻(xiàn)的級(jí)別有SCI、EI、核心期刊、一般期刊等。
(3)學(xué)生將查到的算法進(jìn)行分類和總結(jié),撰寫文獻(xiàn)綜述。
(4)每位學(xué)生都需要編程實(shí)現(xiàn)“圖像去霧”算法,這個(gè)算法是結(jié)合自己的思考、實(shí)踐以及查閱文獻(xiàn)的結(jié)果。通過自己動(dòng)手,同學(xué)們發(fā)現(xiàn)如果圖像的清晰度不好,有噪聲,或者沒有歸一化,結(jié)果就完全不同。通過自己動(dòng)手驗(yàn)證,同學(xué)們會(huì)發(fā)現(xiàn)圖像處理領(lǐng)域的一個(gè)最為重要的特點(diǎn)——任何算法主要都是針對(duì)一類圖像或是針對(duì)一類問題而設(shè)計(jì)的,因此在算法的適應(yīng)性上需要有所考慮。
1.2全面介紹圖像處理的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域
老師在課堂上介紹幾個(gè)圖像處理涉及的較為重要的應(yīng)用方向(如視頻監(jiān)控、圖像檢索、人臉識(shí)別、運(yùn)動(dòng)檢測、車牌檢測等)后,將同學(xué)們進(jìn)行分組,每組負(fù)責(zé)查找一個(gè)應(yīng)用方向的相關(guān)資料,討論和匯報(bào)自學(xué)的結(jié)果。匯報(bào)內(nèi)容主要包括:①應(yīng)用方向的介紹;②涉及的主要問題;③目前的解決方法及應(yīng)用成果。通過查找文獻(xiàn),同學(xué)們不僅對(duì)課上學(xué)習(xí)過的經(jīng)典算法有進(jìn)一步了解,同時(shí)還接觸到很多新算法。通過聽取各組匯報(bào),同學(xué)們在較短的時(shí)間里,了解了圖像處理涉及的多個(gè)主要的應(yīng)用領(lǐng)域。針對(duì)每個(gè)應(yīng)用研究領(lǐng)域,老師引導(dǎo)學(xué)生分析該領(lǐng)域的難點(diǎn)和重點(diǎn),提出問題,再讓學(xué)生思考解決方案,沒有標(biāo)準(zhǔn)答案,只希望能夠鍛煉學(xué)生的思考能力。以“人臉識(shí)別”為例,有很多經(jīng)典的或較新穎的算法,老師會(huì)結(jié)合應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ζ渲谐S玫幕虮容^重要的算法,如PCA方法和Adaboost算法,進(jìn)行詳細(xì)講解,使學(xué)生全面了解圖像處理算法的應(yīng)用領(lǐng)域。
2數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)
針對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用技術(shù)能力的目標(biāo),同時(shí)考慮到本課程實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)較少,我們設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)——基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。
2.1基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)
目前很多經(jīng)典的圖像處理算法是用VC++程序?qū)崿F(xiàn)的,我們要求大家學(xué)會(huì)讀程序,能夠看懂已有的算法實(shí)現(xiàn)程序,并在此基礎(chǔ)上能開發(fā)新的功能。實(shí)驗(yàn)一:實(shí)現(xiàn)對(duì)多種圖像格式的支持(2學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:采用VC++編碼實(shí)現(xiàn),基于CDib類,添加支持打開,并保存多種圖像格式的功能,包括JPEG和GIF。實(shí)驗(yàn)要求:利用學(xué)習(xí)的圖像壓縮的知識(shí),利用現(xiàn)有的編碼解碼庫實(shí)現(xiàn)對(duì)JPEG和GIF圖像的打開和保存。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私舛喾N圖像格式,編寫針對(duì)多種圖像格式的讀寫程序,能夠進(jìn)一步理解針對(duì)圖像的編程的特點(diǎn),同時(shí)也進(jìn)一步了解開發(fā)圖像應(yīng)用程序的適應(yīng)性問題。
老師在課程初期會(huì)向大家介紹圖像處理的一個(gè)公開庫——CDib類。該類很好地封裝了圖像的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),涉及很多圖像的基本操作。我們知道現(xiàn)實(shí)生活中的圖像常常都是壓縮格式的,如BMP、JPEG、PNG、GIF等。因此在講完圖像的壓縮格式后,對(duì)照講過的BMP圖像結(jié)構(gòu),老師要求學(xué)生為CDib類添加能夠支持多種圖像格式的功能。以GIF圖像為例,它不同于如JPEG、PNG等格式,GIF采用的是LZW壓縮算法,使用的是無損壓縮技術(shù)。GIF圖像的特點(diǎn)是可以一次壓縮多幅圖像,圖像顏色表控制為256色,使用漸顯方式。
3.2綜合性實(shí)驗(yàn)
針對(duì)綜合性實(shí)驗(yàn),我們會(huì)擬定多個(gè)題目讓學(xué)生選擇,如樹葉提取、花朵提取、車牌識(shí)別等。實(shí)驗(yàn)二:數(shù)字號(hào)碼圖像的識(shí)別(6學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:采用VC++編碼實(shí)現(xiàn),基于CDib類,針對(duì)數(shù)字號(hào)碼圖像,識(shí)別出數(shù)字,給出文本顯示結(jié)果。實(shí)驗(yàn)要求:將該題目進(jìn)行分解,劃分任務(wù);組內(nèi)每個(gè)同學(xué)負(fù)責(zé)一部分任務(wù)的編程工作;每個(gè)人針對(duì)自己負(fù)責(zé)的工作至少提供兩種實(shí)現(xiàn)方法,并放入整個(gè)項(xiàng)目流程中驗(yàn)證這兩種方法的有效性;最后總結(jié)出兩種方法的異同以及適應(yīng)的范圍。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模嚎疾閷W(xué)生對(duì)數(shù)字圖像處理應(yīng)用中每個(gè)步驟的掌握程度和項(xiàng)目合作溝通能力。上述實(shí)驗(yàn)涉及以下幾個(gè)步驟。①圖像的預(yù)處理;②圖像的分割;③圖像的特征提取;④圖像的分類。組中每個(gè)學(xué)生負(fù)責(zé)一個(gè)步驟,所有步驟都需要盡心設(shè)計(jì),這樣整體的效果才可能最好。同時(shí)大家需要協(xié)商各自負(fù)責(zé)模塊的入口和出口的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),保證數(shù)據(jù)能夠在模塊之間順利流轉(zhuǎn)。這種協(xié)商和分工合作的能力是軟件工程專業(yè)最需要的技術(shù)能力之一。
以“數(shù)字號(hào)碼圖像識(shí)別”為例,該題目可以分割成4個(gè)步驟:預(yù)處理、數(shù)字圖像切分、數(shù)字圖像特征提取和數(shù)字識(shí)別。在每個(gè)步驟中都有分別需要注意的問題,如在預(yù)處理階段,需要對(duì)圖像進(jìn)行去噪聲,增強(qiáng)對(duì)比度,甚至需要進(jìn)行膨脹和腐蝕將圖像中斷裂的數(shù)字部分連通起來;在數(shù)字圖像切分階段需要制定適應(yīng)性廣泛的切分策略來應(yīng)對(duì)各種情況,如數(shù)字排列可以呈現(xiàn)任意的傾斜角度,或數(shù)字字符相連等;在數(shù)字圖像特征提取階段,我們可以考察每個(gè)數(shù)字圖像的自相關(guān)系數(shù)特征,或者每個(gè)數(shù)字圖像的頻譜特征,也可以考察數(shù)字圖像的幾何拓?fù)涮卣鳎鐚?shù)字圖像分成2個(gè)洞的(8),1個(gè)洞的(4,6,9,0),沒有洞的(1,2,3,5,7),針對(duì)每個(gè)類別再提取新的幾何特征;在數(shù)字圖像識(shí)別階段,可以采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分類器,或者利用制定的一些分類策略來分類,或者采用主成份分析(PCA)的方法來識(shí)別。
4結(jié)語
Signal and Image
Multiresolution Analysis
2012,320p
Hardcover
ISBN9780470195154
A. 奧哈比編
小波分析的概念可以用兩種方式介紹:一種是連續(xù)小波變換,另一種則是多分辨率分析(MRA)。通過將它們分解成(正交的)縮放和(正交的)小波,基于小波的多分辨率分析可用于不同分辨率層次的單一或多維信號(hào)的分析、處理及合成。因此,多分辨率分析提供了一族正交小波,并且將任何冗余減少到零。
近年來,使用小波變換的多分辨率分析受到不同領(lǐng)域研究人員的關(guān)注。它是一個(gè)在多層次上有效表示信號(hào)與圖像的強(qiáng)有力工具,包括壓縮、細(xì)節(jié)級(jí)顯示、漸進(jìn)變換、細(xì)節(jié)級(jí)編輯、濾波、建模、分形和多分形等。本書提供有關(guān)多分辨率分析的簡單定形及新清晰度,描繪可實(shí)現(xiàn)的模糊技術(shù),并且利用編碼、特性析取、壓縮傳感、多分形分析和紋理分析來合并、統(tǒng)一或完善這種技術(shù)。本書提出新的研究課題包括人腦計(jì)算機(jī)接口(BCI)、壓縮傳感、功能磁共振成像(fMRI),細(xì)胞組織表示特性(骨頭、皮膚等)。作者借助生物醫(yī)學(xué)、通訊、多媒體,金融等領(lǐng)域中的許多圖表及最近應(yīng)用說明,幫助缺乏經(jīng)驗(yàn)的讀者更好地理解某些概念。
本書共分4 章:1. 多分辨率分析入門; 2.基于離散小波變換的多分形分析; 3.利用JPEG2000的多模態(tài)壓縮:受監(jiān)督的插入方法; 4.使用小波包的大腦微栓塞同步檢測。
本書作者是法國圖爾綜合理工大學(xué)信號(hào)及圖像小組的教授和主任。目前,他還擔(dān)任該校國際關(guān)系的主任。他的主要研究領(lǐng)域是圖像和信號(hào)處理。同時(shí),他對(duì)采樣理論多分辨率算法、優(yōu)化濾波、頻譜分析、小波以及分形對(duì)圖像處理的應(yīng)用有著強(qiáng)烈的興趣。他在上述領(lǐng)域中發(fā)表了100多篇論文。
本書是Wiley《數(shù)字信號(hào)與圖像處理》叢書”中的一本。它所針對(duì)的讀者群是不同專業(yè)的工程師、醫(yī)學(xué)研究人員、大學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)員、講師和研究員。工程專業(yè)的研究生,特別是醫(yī)學(xué)圖像、智能儀器、電訊及信號(hào)和圖像處理領(lǐng)域的研究生,也會(huì)從本書中受益。
胡光華,退休高工
(原中國科學(xué)院物理學(xué)研究所)
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