图像设计论文范文
时间：2023-10-17 15:17:21
图像设计论文篇1
关键词：DSPMcBSPWE904无线收发模块5B6B编码
引言
随着短距离、低功率无线数据传输技术的成熟，特别是蓝牙、802.11b等应用的推广，无线数据传输应用再次成为应用的热点。本文介绍一款基于新加坡Winedge公司WE904芯片的无线收发模块，说明其在一个实时无线图像数据传输系统中的应用，以其实现一个低发射功率和低成本的实际应用系统。为低成本中低速的无线数据传输提供一种新的解决方案。
1系统简介
系统的简单框图如图1。此系统的简单工作过程为：①电脑眼负责图像采集和图像信号的A/D转换。②电脑眼输出的图像信号由DSP芯片TMS320VC5402（以下简称5402）编码压缩。③5402通过McBSP(多通道缓冲串口)实现与WE904模块的接口，实现WE904模块的配置，并且将编码后的图像信号以RS232协议的信号格式输到WE904模块，经调制后发送出去。④接收端的WE904模块输出TTL电平的信号，经过RS232电平接口的电平转换后由串口输入PC机。⑤PC机将收到的图像信号解码并显示出来。
2WE904无线收发模块WE915CTX1介绍
WE915CTX1无线收发模块的主芯片是新加坡Winedge公司的WE904。WE904是一款支持全双工的单片调频收发芯片，仅需少量外部元件即可实现无线收发功能，工作频率范围可以从0.1GHz到1GHz。WE904提供串行编程接口，通过串行编程接口可以灵活地调整收发频率、信号输出模式、是否支持全双工等参数。本系统在设计初期直接使用了WE904的模块WE915CTX1。WE915CTX1集成了WE904芯片和所需的外部元件，并提供了简明的使用接口，可以非常方便地嵌入到应用系统中。其主要的特点是：
①工作于902MHz～928MHz美国ISM频段，可以提供20个通道；
②使用FM/FSK的调制方式，频道宽度100kHz；
③提供数字信号和模拟信号两种输出模式，可用于数字和模拟信号的传输；
④灵敏度为-115dBm；
⑤在低输出功率0dBm时，可以提供约80m(数字信号)和300m(话音等模拟信号)的有效传输距离；
⑥传输速率可达57.6kbps，与传输距离有关；
⑦提供串行编程接口，可能灵活配置收发频率等参数；
⑧提供RSSI接收信号强度指示。
3WE904模块WE915CTX1的接口
WE915CTX1提供简单的用户接口，如图2所示。①VCC和GND为电源，电源电压为3.3～4.5V。②AudioIn为待调制基带信号的输入引脚。其输入信号可以是话音等模拟信号，也可以是数字信号。对输入信号的要求是，其交流有效值通常为140mV～200mV，更大的输入有效值能得到更好的信噪比，但也将占用更大的带宽。通常200mV将产生25kHz的频偏。TTL电平的数字信号输入AudioIn引脚时，必须先降低其电压有效值，这可以通过使用2个串联电阻分压来实现。例如，可以用1个10kΩ和1个1.8kΩ的电阻串联分压，但使用的电阻阻值不能太大，否则会使输入的方波波形产生严重的畸变。③AudioOut为接收信号的输出引脚。当输出模式设置为模拟输出（analog）时，输出信号有效值通常为140mV～180mV的已解调基带信号。当输出模式设置为数字模式（digital）时，输出信号Vp-p为3V左右的数字信号方波。④LNA_ON为低哭声放大器电源控制引脚，低电平有效。在接收时必须置低，能够得到约15dB的增益；在不接收信号时可以关掉，以降低功耗。⑤ANT为天线连接引脚，其输出阻抗为50Ω。⑥RSSI为接收信号强度提示。接收信号从-110dBm变化到-50dBm时，RSSI的电平大约从0.65V变化到1.70V。⑦CLK、DATA和LE为串行编程控制端口，用来实现对WE904芯片的编程控制。以下将详细介绍。
4WE904模块WE915CTX1的编程控制接口
WE904芯片内部有4个控制寄存器，用来对WE904芯片的工作状态进行控制。这4个寄存器分别是参考频率寄存器、发送频率寄存器、接收频率寄存器和模式寄存器。这4个控制寄存器的相应位的功能定义此处不作介绍，读者可以参考W904的芯片资料。对这4个寄存器的写入控制则是通过CLOCK、DATA和LE三个引脚业实现的，分别与模拟WE915CTX1的CLK、DATA和LE相对应，其写入时序如图3所示。
写入的基本过程为：①LE开始时为低电平。②当LE变为高电平后，数据在CLOCK的驱动下开始由DATA引脚移入内部的移位寄存器。数据的移位操作是在CLOCK的上升沿进行的。所以设计接口时通常使时钟CLOCK的下降沿和位边界对齐，这样在CLOCK的上升沿能有效的采样到数据。③在最后一个数据位移入内部移位寄存器后，LE在下一个时钟上升沿之前变低。在LE的下降沿，数据将由内部移位寄存器写入控制寄存器。④数据具体写入4个控制寄存器中的哪一个，是由DATA的最低两位的值来决定的。这两位称为装载控制位（loadcontrolbit）。⑤WE915CTX1要求在CLOCK上升沿到来之前，DATA的数据至少已经保持45ns,所以CLOCK的频率不能太高，建议取10MHz以下。
55402rMcBSP简介
5402是TI公司一款性价比非常优越的通用DSP芯片，有着广泛的应用。它提供有两个McBSP。McBSP是一种全双工的高速同步串行口，可以用来与系统中其它的DSP芯片、编码解码器等进行高速的串行通信。McBSP的操作由DSP芯片中一系列寄存器来控制。图4是McBSP的标准操作时序。无论是发送还是接收的移位操作，都是由帧同步信号FSX或者FSR的上升沿触发的，并且由时钟CLKR或CLKX来同步位边界。从FSX或FSR的上升沿到移位操作开始可以有几个时钟的延迟，图4所示为1个时钟的延迟。这可以由控制寄存器XCR2和RCR2中的相应的位来设定。在每一个帧同步信号之后发送或者接收的数据的位数也在控制寄存器XCR2和RCR2中有相应的设定，图4是McBSP的最简单的操作时序，对一般的应用已经足够，更强大的功能则需要更复杂的设计。
65402与WE904模块的接口设计
在本系统的设计中，图像数据的发送和对WE904模块的编程配置是使用DSP芯片5402的同一个McBSP来完成的。这了使这两个过程互不影响，在设计中还使用了5402的一个I/O引脚XF。图5为接口电路的简单原理，基本原理如下：①在对WE904模块配置期间，XF为高电平，LE的输入决定于McBSP的发送帧同步FSX，而发送时钟CLKX和发送数据线DX分别驱动WE904模块的CLK和DATA。②为了对WE904模块进行配置，McBSP的设置为FSX周期大于24个CLKX的时钟周期，高电平宽度设置为24个CLKX的时钟周期。CLKX在驱动CLK时先反相。这样即可得到与图4大体相同的时序，能够完成对WE904模块的配置。这里给出McBSP各个控制寄存器的参考值：SPCR1=0x0080,SPCR2=0x0262,RCR1=0x0000,SRGR2=0x301f,MCR1=0x0000,MCR2=0x0000,PCR=0x0b02。③在对WE904模块的配置完成后，XF设置为低电平输出，此时LE的输入值恒为高电平，因此，CLK和DATA的输入不会再改变WE904的设置。此时，发送的图像数据从DX串行输出，经分压后输入EW904模块的AudioIn。发送的时钟CLKX从FSR引脚输入。这主要是因为本系统的DSP时钟为100MHz，DSP的时钟经过内部计数器分频后仍然无法从CLKX引脚得到要求的几十kHz的时钟，所要求的时钟必须经过再次分频后（在寄存器FPER中设定分频参数）从FSG得到，而发送帧同步FSX将设置成在数据从DXR拷贝到XSR时自动产生。在模块的配置期间，FSR设置为输入，不会影响CLK的输入值。④XF在与FSX做或运算前经过了一次反相，主要是因为XF在此系统中还同时用于其它结构的控制，在图像的发送期间，要求XF为低电平。
图4
7RS232异步串行通信
本系统采用RS232异步串行通信协议。RS232异步串行通信接口是微机的传统外设接口，特点是使用简单，但速率较低。RS232接口在低速数据传输和工业控制、工业数据采集等方面有着广泛的应用。由于本系统要传输的图像数据已经得到较好的压缩，速率在几十kbps，所以本系统使用RS232串行口进行通信。当不需要握手时，最简单的串口通信只需要3条线即可完成连接，单向通信甚至只需要2条线即可。但是由于RS232串行接口的电平较高（通常为正负4V～12V），不同于通常的TTL电平，所以必须经过必要的电平转换。本系统中使用MAXIM的MAX232完成电平转换。RS232的通信协议的数据格式如图6所示。在每一个字节的传输时，都是以一个起始位开始，以停止位结束（停止位个数可设定）。在停止位前可以加入奇偶校验位，在各个字节之间还可以插入空闲位。起始位为0，停止位为1。空闲位也为1，与停止位有相同的电平。接收串口总线在检测到起始位的下跳沿时开始接收数据。在本系统设计中，由于数据是单向传输，RS232的数据格式直接由McBSP负责构建。之后送入WE904模块的AudioIn调制发送。如果要求双向的数据传输，则可以加上一个异步串行通信的接口芯片来实现，如TI公司的TL16C750。接收方的微机负责串口数据接收。串口接收程序的编写通常有三种：①使用C或汇编语言控制硬件；②使用Windows的API函数；③使用VB提供的Mscomm控件。本系统使用的是VB的Mscomm控件。这种方法比较简单，但是效率稍低，如需要更高效率的程序，可以选择前两种方法。关于串口收发程序编写的资料很多，这里不再详述。
8FSK无线数据传输中低频分量引起的误码
在FSK无线数据传输中，输入信号中的低频分量有可能引起很高的误码率。在二相FSK中的具体表现为当短时间内输入信号中的“1”或“0”的个数显著增多时，接收信号的误码率也显著上升。这主要是因为整个系统对信号中的低频分成衰减造成的，如系统中的隔直耦合电容的影响等。低频成分衰减后造成信号无法正确恢复，从而引起了很高的误码率。要提高系统性能，必须使输入信号中的低频成分尽量小并保持恒定，这就是所谓的均衡问题。对于简单的二元输入，就是要使输入信号中的1和0的个数尽可能的平衡。通常为减小低频分量，可以将输入信号采用HDB3编码和曼彻斯特编码等。HDB3是三元输入码，信号传输中有三种电平，需要用专门的硬件实现。曼彻斯特码是二元码。它的简单规则是：1用1到0的跳变来表示，0用0到1的跳变来表示。显然采用曼彻斯特编码后，1和0的个数达到了完全的均衡，但同时它增加了一倍的数据量。考虑到数据量的要求，本系统在设计中借用了高速光纤通信中使用的5B6B编码。5B6B编码将5位的二进制数用6位二进制数表示，它从6位二进制数的64种组合中精选出32组对信码进行编码。编码时有正模式和负模式两种，使用时成对选择以使得码序列中1、0码个数趋于平衡。5B6B具有这样的特性：该传输序列中最大的连及连1个数为5。累积的1、0码个数的差值（称为数字和）在-3～+3范围内变化。5B6B码解决了输入信号中1和0的均衡问题，同时具有较高的传输效率，它只增加了20%的码数。本系统采用5B6B编码后（在RS232输出前进行），在降低系统的误码率方面取得了非常明显的效果。
结语
图像设计论文篇2
网页中的图像，按照存储格式不同可以分为矢量图和位图，按照使用用途的不同，大致可以分为地址栏图像，网站Logo，网页内容图像等。地址栏图像类似一个图标，显示在地址栏网址前边，一般经过精心设计，能够传递公司专业与精细的形象。内容图像是指嵌在网页中或者作为网页背景的图像。伴随网络技术和软件技术的进步，用于图像处理设计的软件有了很大的发展。网页三剑客中的Dreamweaver在进行网页设计的同时，可以对一些图片进行简单的变化处理，fireworks能满足对网页图片处理的大部分功能要求。对于一些有特殊要求的图像，可以使用Adobe公司的Photoshop软件进行处理；在进行Logo等设计时，一般使用CorelDraw或Illustrator等软件来完成。在进行图像的设计、选择和处理中，掌握专业软件的基本使用技巧是必需的，图像在网页设计中的功能主要可以分为视觉吸引、信息引导两方面。要达到这样的目的，需要对图像进行合理的处理。使用动画图片，以及适当的色彩对比，形成版式的变化，吸引浏览者的注意，引导其对网站内容的阅读。根据公司对网站的功能定位，其所承载的任务与指向有所不同，对浏览者所作设定亦有差异。比如腾讯公司的腾讯网（）和腾讯（），一个作为门户内容网站，一个作为公司形象网站是两个独立的网站，设计风格，内容和要求差异很大。
2新技术
网络作为第四媒体，其显示终端可能是计算机，平板，电视或智能手机，为了页面兼容等原因，前端设计出现了很多新技术，如div+css技术，Javascript技术等，为了方便管理，一般采用对象的结构、表现和行为分开。结构是对象的内容，表现是其外观，而行为是与浏览者的交互，或者说是浏览者进行鼠标点击或输入内容等操作时，页面的反应。在进行网页设计过程中，图像对象也是如此，利用代码可以对图像进行一些效果的处理，起到资源占用少，页面维护容易等目的，还可以达到一些用基本图像处理技术不易实现的效果。用div+css结合Javascript技术可以实现在网页前端一些设计效果和逻辑处理功能，比如图像轮播和验证码校验功能。在一个存在后台管理的网站中，网页的很多内容来自于后台数据库，一些图片也不例外，内容需要和后台交互，根据数据库的内容和页面的特定逻辑，决定图像的外观。这是基本图像处理技术无法实现的，需要设计者了解动态页面设计技术，常见的技术有，php和jsp技术等。
3结论
传统网页设计技术一般分为前台和后台技术，前台主要负责页面的版式和效果设计，在设计过程中，需要对图像处理有较好的理解，随着技术的进步和观念的变化，一般认为，网站的功能是第一位的，在此基础上，需要有良好的显示效果。技术是手段，是媒介，不能一味追求技术的先进与绚丽，设计要同公司网站的定位紧密相关，综合运用多种技术实现。网站的视觉吸引、信息引导两方面的功能并没有变，但是如何达到这一目的，是设计者关注并努力的方向。在功能完成的基础上，使浏览者获得良好的体验，简洁明快的设计往往会给用户留下较深的印象。页面图像设计者要对相关技术有较好的理解，页面前台效果不是孤立的，任务进行过程中，美工需要和后台设计人员进行沟通，反复修改，共同完成设计。
图像设计论文篇3
网络课程中的画面（图像、视频、动画等）与文字关系处理不合理。网络课程中用到的视音频材料以教师实际上课的录音、录像为主。网络课程中文字和视音频材料的搭配也分为两种情况，一种是出现在同一页面，两者内容相辅相成；另一种是出现在不同的画面。对于前者，学习者能够充分调动视觉通道和听觉通道，降低学生的认知负荷；而对于后者，相关内容的相继呈现割裂了内容之间的意义连接，不利于促进有意义学习。
冗余信息成为学生学习的干扰信息。动态文本、图像、动画等常被用于网络课程中修饰画面，提高网络课程的艺术表现力。正确使用这些元素能够使教学内容更加生动，信息组织更加有序，从而达到事半功倍的效果；而不当使用就会增加学习者的认知负荷，引起网络学习的冗余效应，阻碍正常的学习行为。
版式设计存在单一贫乏、主题不突出等问题。版式设计是网络课程设计的重要方面，良好的版式设计可以给人以独特的艺术感受，从而引起学习者的共鸣。当前的版式设计形式单一，缺乏视觉激励，画面设计没有视觉重心，教学信息没有有效表达。纵观目前已有的各种形式、内容、风格的网络课程，版面设计似乎较少得到设计者的重视。目前，梅耶的多媒体认知理论操作性较强，对于解决网络课程设计中的问题也更有价值，但通过文献检索看，多媒体认知理论尚未引起足够重视，相关研究较少，本文将探索多媒体认知理论指导下网络课程设计的方法和思路。
梅耶及其多媒体认知理论
理查德•梅耶（R.E.Mayer）是美国加州大学圣巴巴拉分校（UCSB）的心理学教授。最近十五年以来，他的研究焦点落在多媒体学习上，其中最突出的贡献是将认知、教学和多媒体整合在一起，构建出“多媒体信息加工模型”（如图1所示）并提出了十项多媒体设计原则。多媒体信息加工理论认为，人的信息加工系统包括图像（视觉）加工和言语（听觉）加工双通道，每个通道的加工能力都是有限的；主动的学习要求对学习过程中各种认知加工过程进行协调。多媒体学习的五个步骤是：①从呈现的文本或解说中选择相关的词语；②从呈现的插图中选择相关的图像；③将所选择的词语组织为一个连贯的言语表征；④将所选择的图像组织为一个连贯的视觉表征；⑤将视觉表征和言语表征同先前的知识整合起来。梅耶的“多媒体信息加工模型”认为，按照人的心理工作方式设计的多媒体信息比没有按照心理工作方式设计的多媒体信息更可能产生有意义的学习。因此，该理论的提出对于课件、网络课程、电子教材等多媒体教学材料的设计具有很强的指导性。
基于多媒体认知理论的网络课程设计思路
梅耶的“多媒体信息加工模型”表明，同时利用视觉和听觉通道获取多媒体信息，并与学习者的先验知识和已有知识模型整合，进而形成长时记忆，可以有效完成有意义的学习进程。
1.确保文本内容和图像（或动画）内容同步出现。设计网络课程时，相同的内容尽量以文本和图像的方式同时出现，即既以文本形式呈现，也以图像形式呈现。认知心理学的研究成果曾提出，对于相同的内容，以两种形式编码后供学生学习，其学习效果普遍优于以一种形式编码的效果。因此，对于相同的学习内容，可以同时以文本呈现，让学习者进行言语编码；同时，也可呈现图像（可以是静态图像，也可以是动态的动画），让学习者就进行言语和图像进行双重编码，学习效果因而得到提高。
2.确保学习者能同时注意到文本和对应图像（或动画）。设计网络课程时，视听材料同时呈现是一种基本要求，这种设计可以让学习者同时注意到文本和图像。梅耶的“多媒体信息加工模型”明确指出，“建立新知识内部联系及新旧知识间联系是在工作记忆完成的”，在设计网络课程时，新知识以文本和图像的形式呈现的，必须首先让新知识同时处在工作记忆中，否则不可能建立起知识间的联系。
3.慎重添加与学习内容无关但有趣的文本、图像（或动画）。设计网络课程时，与课程内容无关的文本或图像可能会干扰学生的学习，应慎重使用。用于修饰作用的文本、图像（或动画）的使用会使画面更加生动，在短时间内可能会提供学生的学习效果，但对于长时间学习来说，这些材料会成为冗余信息，吸引学生的注意，干扰学生的认知选择，进而让学习者在不经意间干扰材料组织进新知识体系中，妨碍新旧知识的有效连接。
图像设计论文篇4
利用计算机进行包装设计，不管是图形图像处理还是文字编排，其过程大部分将在计算机中完成，从设计人员的角度来看，其流程大致可以分为两种模式：
（1）设计创意—资料输入—图形图像、文字处理—立体效果制作—效果调整（平面设计软件的综合应用）。
（2）设计创意—资料输入—图形、图像、文字处理—包装容器模型制作—三维贴图—效果调整（平面设计软件与三维设计软件的综合运用）。
数字化包装设计的设计要素
包装设计的目的是利用包装自身的身体语言向消费者传达各种信息，以达到促进商品销售的作用。因此，在包装的装潢设计过程中应充分了解商品的特点，利用与品牌、产品、消费者等相关联的各种因素来传达商品的信息，只有这样，才能设计出集符合消费者心理需求、美观于一体的商品形象。
1.图形设计
图形总是占据包装画面的绝大部分，它是传达商品信息、刺激消费的重要媒介，其包含的内容有：品牌信息的表达、产品信息的表达、消费者信息的表达等。但不管是采用具象的图形，还是归纳简化的图形或者夸张变化的图形，都离不开对原始图片的再编辑，即精简、修补、特效化处理、拼贴等手段，都离不开图形图像处理软件的应用。Photoshop以及CorelDraw软件正是基于其功能优越的图形图像的编辑功能，才被广泛利用到艺术设计行业当中。
2.字体设计
包装设计中的字体是向消费者传达商品信息的途径和手段，其包含的内容有：品牌形象字体、广告宣传性文字、功能性说明文字、资料文字等。品牌形象文字的设计是代表产品形象的文字，它是包装设计中主要的视觉表现要素之一，因此在其结构上可进行加工、变化、修饰，以加强文字的内在含义和表现力。
在字体的变形处理变化上CorelDraw有其明显的功能，我们可利用其特点设计独特的变形字体。其他诸如广告宣传性文字、功能性说明文字、资料文字就其本身的特点而言，应采用规范而易识别的字体，所以一般只在版面编排时有所注意就行了。
3.色彩设计
色彩是视觉传达力最活跃的因素。色彩的识别性、象征性、传达力都能影响到包装设计作品的最终传达效果。因此，对一名设计者来说，色彩的应用既要运用科学准确的技巧，还要有丰富的色彩理论知识和对色彩敏锐的洞察力和欣赏力，这样才能合理地运用到包装设计制作当中。
各类图形图像处理软件都提供了多种色彩模式，设计者可合理选用。
4.版面设计
包装设计中的版面设计就是将图形设计、字体设计、色彩设计等设计要素调整到有秩序的整体编排当中，使其产生和谐统一的秩序感和表现力。各类软件当中，除了3dsmax以外，都具备版面设计的功能，但专业的版面设计还是以PageMaker最为突出。
数字化包装设计中的图形图像处理
包装设计中的图形图像处理是利用计算机图形图像处理软件，将绘画作品和影视图像合成、变化，制作成新颖的、具有特殊效果的新图像模式。它的作用在于：利用先进的手段和艺术的形式将包装内容主题形象化。
在计算机上进行装潢图像的处理就是对数字图像的处理，装潢图案生成的过程就是从图像到图像的过程。于是，包装装潢中的特效处理也就转化成了数字图像处理技术。图像特效主要是指以自然、柔和的方式在屏幕上将一幅图像按不同算法显示出来得到的特殊显示效果。它除了可以像画家一样根据作者的感觉进行处理外，还对每一种处理工具提供了精确的物理描述。例如，在图像设计中，接触比较多的photoshop的滤镜功能。由于图像技术近年来得到极大重视和长足进步，出现了许多新理论、新方法、新算法、新手段、新设备。图像处理软件的核心技术是图像处理技术，即图像处理算法。完成一种特效就是需要一种算法支持，只要有算法的支持是都可以实现所要求的功能的。算法有点处理算法与区域处理算法两种，它们的处理都与像素有关。
1.图形图像设计原则
作为包装设计中重要的视觉元素，它不仅仅对商品、文字有说明的作用，更因为其造型和色彩诸方面的引人注目，而发挥着视觉中心的信息传达作用。因此，图形图像的设计应具有典型、鲜明、集中和构思独特的特征，这样才能使包装通过图形图像起到“无声推销员”的作用。
2.图形图像处理方式
图形图像的内容包括符号图形和图片图像。符号图形是用点、线、面几何图形构成的形象，由于概括、简洁而具备现代美感，主要以商标标志为主。符号图形的制作可利用计算机图形处理软件CorelDraw中各种绘图工具和图像处理软件Photoshop中的路径来完成设计，并对其进行修改。由于各有特点，设计者有时有必要结合使用各种软件，以求达到最佳设计效果。
图片图像则包括图案、插图、影像照片等，其采集的手段可通过扫描或数码工具直接输入计算机，其处理方法是利用图像处理软件粘合、修饰的编辑功能，将创作原图、影像照片进行加工处理，以达到最佳艺术效果。Photoshop由于是图像编辑应用程序，它可以对图像的局部或整体进行修描，加入特殊效果，甚至可以进行类似如水彩、油画的创作，所以对图片图像进行处理，它是设计师首选的工具。
总之，在研究包装设计的规律中，必须围绕装潢艺术语言特色的要求去研究图形艺术的规律，即在设计形式上一切都是为了在瞬间或较短的时间内达到简明、快捷地向顾客传达商品信息的目的。所以，在设计中，要选择最恰当的、表现内容尽可能完美的图形艺术，使包装装潢具有最佳的视觉效果，以便达到良好的市场效应。
从事包装设计时，将形态、色彩和文字与它们在平面中不同的位置所产生的不同效果相结合，可以充分表达设计师对产品包装的理解，如果以图形优先、情调渲染、形象展示、图形装饰、情节刻画或情趣引导等的表现手法进行设计，那么，形、色与文字所表达情感就更具有代表性，从而表达出设计师的情感和产品特有的个性。
随着社会的不断发展，人们的素养与审美水平不断提高，对成功运用抽象的形式构成的包装形态及其传达的视觉信息与心理依据，都会为消费者所认同与接受。艺术是社会的镜子，艺术设计是一个时代的产物。在这个数字化时代，包装设计无处不体现着数字技术的科技之美。但是，设计的关键在创意，创意的关键在人，在于一个有着深厚传统文化内涵和掌握熟练数字技术的人。只有人脑和“计算机”的结合，手工艺术和数字技术的结合，才能创作出这个数字化时代最优秀的包装设计作品。
参考文献：
[1]尹定邦著《设计学概论》，湖南科学技术出版社，1999年
[2]王洪、荣字磊、周爱华著《包装设计》，上海人民美术出版社,1996年
[3]赖小娟、林旭著《现代图案设计》，河南美术出版社，1999年2月
[4](美)鲁道夫·阿恩海姆著《艺术与视知觉》，中国社会科学出版社，1987年
[5]向世明著《数字图像与图形处理》，电子工业出版社，2002年
摘要：本文探讨了将数字化包装设计和图形艺术相结合的方法，旨在设计出新的商品包装，以取得更好的销售效果。
图像设计论文篇5
关键词：数字图像处理 教学 考核
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）09（b）-0167-01
近年来，数字图像处理已经迅速发展成为一门集光学、微电子学、计算机科学、信息与计算科学等学科为一体的具有强大生命力的综合性边缘科学。数字图像处理技术在通信工程、遥感技术、地理信息系统、医用图像处理、工业生产、军事、公安、文化艺术等许多领域中发挥着越来越重要的作用。
数字图像处理课程作为信息与计算科学专业的选修课，课程所涉及的知识面广、理论性强、实践环节要求高，其课程内容也在不断快速发展更新、丰富之中。针对该课程特点我们从课程教学内容、教学方法和手段、实践教学、考核方式等环节进行探讨，为今后的对图像处理技术的深入学习和研究打下良好基础，也为其他专业课教学改革提供参考和启示。
1 注重课程内容建设与课程间的衔接
随着科学技术，尤其是计算机软硬件技术的日新月异，数字图像处理领域更有效、更实用的新方法和新手段不断产生，学科的快速发展决定课程教学内容改革的必要性和紧迫性。针对这种情况，我们以内容的基础性兼顾方法的先进性为原则，以当今数字图像处理领域的重要内容作为本课程的基本教学内容，并将最新的成果和前沿性的知识纳入教材，使教学内容在经典的基础上具有先进性和实用性。例如，授课内容保留了图像处理中经典的图像的空间域、频率域增强与复原，边缘检测，图像编码等，增添了比较新颖实用的方法和前沿知识如小波分析和神经网络等作为选学内容。
信息与计算科学专业开设的信息类课程包括数字信号处理、信息论与编码学、数字图像处理、模式识别等，其中前两门课程是数字图像处理的基础，模式识别课程是图像处理的后续课程。在数字图像处理课程的教学中，我们非常注重本课程与先修、后续课程的衔接，在恰当处理教学内容重复问题的同时保持内容的完整性、一致性和连贯性。例如，数字信号处理中已经详细介绍了傅立叶变换的基本理论，在数字图像处理课程傅立叶变换的教学中我们从傅立叶变换的基本理论过渡到着重讲解二维傅立叶变换在图像处理中的应用。
2 注重教学方法与教学手段的运用
2.1 应用现代化教学手段
随着计算机、通信技术应用的迅速普及，计算机辅助教学对传统教学手段的补充作用和对教学方法改革的促进作用显得尤为重要。数字图像处理课程具有涉及知识面广、内容更新快、理论难度大、授课学时有限、实践性强等特点，加之数字图像处理是一门以图像为处理对象，利用计算机进行图像处理的学科，许多图像处理算法最终要在计算机上实现。针对该课程特点，我们将课程教学内容制成课件，采用多媒体计算机开展现代化教学。例如，在介绍图像频域变换的知识中，我们结合教学课件和计算机演示，将抽象复杂的数学公式变为生动直观的实时图像处理演示，以图文并茂、动静结合的表达形式和表现力增强了同学们对抽象事物与过程的认识与理解。
现代化手段教学的实践表明，采用现代化教学手段能缩短学时，使教学内容由平面到立体由抽象到具体，极大地增强课堂教学的直观性、互动性，提高教学效果，调动了学生学习的兴趣与主动性。
2.2 采用多种教学方法结合
采用现代化教学手段，既要充分发挥其优势，又要重视研究对教学方法改革的促进作用，探求新的教学方法。现代化教学手段的使用为我们创造了更好的教学情景，使全方位、多角度的信息在教学过程中得到充分运用。在良好的教学环境下采用启发式教学为主，综合使用问题教学法、项目教学法和类比法等多种教学方法，启发、引导学生深层次、多角度地思考问题，培养创新思维能力，突出学生在教学中的主体地位。
另外，除了充分利用多媒体教学外，我们以专题形式讲授方法应用，引导学生参与到教学和实践的活动中来，通过实际项目问题的研究分析来提高学生之间的协作学习能力，独立思考能力和实践动手能力，促进了学生之间、学生与教师之间在教学过程中的双向交流。
3 注重实践教学
针对图像处理课程特点，纯理论教学已不能满足数字图像处理课程应用性实践性极强的特征，注重实践性教学已成为该课程改革中不可缺少的重要环节。
3.1 加强实践教学的体系与内容建设
该课程有三大特征：（1）基础理论；（2）技术方法；（3）应用。为了充分体现这三大特征，实践教学就理所当然的成为了该门课程教学的强有力的补充。我们在该课程理论教学中设置课内实习，进而设置了集中实习并独立设课的教学模式。实习内容的设计为：基础性实操、验证性实习和具有应用性与创新性的图像处理。例如图像及其直方图显示、图像二值化、边缘检测等实验，学生在理论学习基础上，经过实习与实践过程，加深理解，提高了实际动手能力和创新能力。
3.2 采用教师指导为辅的教学方法
传统的实践教学，指导教师往往花较多时间讲解教学内容和步骤等，结果导致学生自己动手实践的时间不足。因而我们在实践教学中，采用学生自学为主，教师教学为辅，让学生独立摸索图像处理软件操作步骤，探讨图像处理算法设计方法等，教师仅在必要时为学生做指导。这种实践教学方法可以促使学生进一步巩固和消化所学理论知识，提高了学生理论联系实际的能力，实现以教师为中心向以学生为中心的转变。
4 改革单一考核方式
目前信息与计算科学专业开设的数字图像处理课程为选修课，考核方式为考查。考虑到数字图像处理课程是一门实践性和应用性极强的课程，用单一的考核方式将会阻碍学生实践能力和创新能力的培养，达不到较为理想的课堂教学效果，所以，我们设想采用笔试加实践考核相结合的考核模式来解决这一问题。采用这种方式是因为在笔试的环节可以重点考核学生对基础知识的掌握程度，而实践环节则侧重考查了学生运用相关工具的熟练程度和解决实际问题的能力大小。
参考文献
[1] 贾永红.《数字图像处理》课程的建设与教学改革[J].高等理科教育，2007（1）：96-98.
[2] 孙少林，马志强，汤伟，等.《数字图像处理》教学改革初探[J].价值工程，2012（8）：168-169.
图像设计论文篇6
关键词：计算机技术 图像识别 算法 分析
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（b）-0000-00
影响事物形态的因素是多方面的，当这些复杂条件对某一事物进行共同作用时，就会影响人们对这一事物的准确判断，给人们的工作和生活都带来极大的不便。通过计算机技术对事物进行智能化识别可以帮助人们了解事物的本质，近些年来，对于该项技术的研究和探索已经成为各国电子计算机工程界重点攻克的课题。对其进行充分的研发利用无论对整个社会还是对具体的某一个人都有非常重要的意义。
1计算机图像识别技术的具体应用
自电子计算机技术投入应用以来，计算机图像识别技术就凭借其强大的工作性能受到了广泛的青睐。简单地说，计算机图像识别也就是相关工作者或科研人员利用电子计算机拍摄图像的功能获取图像，并运用图像识别功能对其中需要加以识别的内容进行甄选和识别的过程。这对这种特性，相关人员开发出多款计算机图像识别技术的相关应用产品，为人们的生活带来了极大的便利。同时利用该种技术图可有效地识别各种宏观或是微观的事物，例如交通系统对于违规车辆的监控，生子是对生物体或是人体中存在的病毒细胞的监控。目前，计算机图像识别技术已经被广泛地投入使用，涉及到日常生活中的方方面面，比如对社区安全环境的监控，对车辆行驶情况的监控等等。小到生活的细枝末节，达到国家的政治军事都充分利用了计算机图像识别技术。
目前，计算机图像识别技术的主要的应用载体基本包括三种类型，它们分别是个人电子计算机设备、智能移动手机设备以及嵌入式终端设备。这其中，嵌入式终端设备对于图像识别技术的应用最为广泛，比如日常生活中所遇到的指纹识别或是人脸识别都是其应用的代表。
2计算机智能图像识别的相关技术条件
计算机技术具有高度的专业性，这项工作的进展需要工作人员拥有丰厚的理论知识以及过专业操作能力。计算机智能图像识别技术功能的应用需要完整的图像识别系统以及计算机智能软件的开发应用。
其中，图像识别系统包括对图像进行预备处理的系统，对图像进行压缩处理的系统，对图像的主要特征进行识别和提取的系统，以及对图像进行智能化分类的系统。首先，对图像进行预处理的目的是为了提升图像的可是识别性，通常由二值化处理、灰度化处理以及平滑去噪处理这三个方面，二值画处理只要通过对灰度值的处理将图像进行黑白效果处理，通常设定的灰度值为0或是255，但是具体选取哪一个数值要根据选取的图像要求来决定。灰度化处理主要是指对图像的像素颜色（红、绿、蓝）进行特殊处理，并进行图像灰度直方图的绘制。图像的平滑去噪处理是指重点突出图像的重点部分，将多余的部分去掉，保证人们看到的图像更加清晰和直观。
同时，人们利用计算机技术对图像进行压缩处理，目的在于方便图像的保存和传输。压缩处理简单来说就是利用压缩代码将图像中无用的信息进行压缩和删除，但是必须要保证图像的可识别性。压缩代码种类繁多，具体只用何种代码也要依照情况而定。
关于图像特征的提取是图像识别过程中最重要的一部分，在这一过程中，计算机图像识别软件一定要保证图像的真实性和完整性。通常，图像特征提取系统包括图像的颜色特征、图像的纹理特征、图像的形状特征等。
智能化图像识别处理，简单来说就是将计算机与人类的大脑进行类比，对所“看见”的事物进行独立的判断。为了实现这一目标，相关技术工作人员要注重研发全新的计算机智能应用程序，通常，计算机工程师都利用C++语言语言进行计算机程序研发工作，在传统的图像处理应用过程中，这种程序语言具有很强的优越性。但是对于智能软件而言，其灵活度还有待提升。针对这一问题，不少软件开发公司已经开始了新的语言程序的开发工作。
3关于计算机智能图像识别的算法研究
智能进行图像处理的基本要求在于，无论识别对象进行了何种方式的何种形态的变化，计算机都能及时的抓住其本质特征，对其进行有效的识别。因此，在只能图像识别算法中，要注意保证图像的不变性。目前，被应用最为广泛的算法是不变矩方法。该种算法利用的是图像平移和旋转之后不发生改变的数学特征对图像进行智能识别。
不变矩算法主要利用二阶中心和三阶中心构造了七个不变矩，在图像连续平移、缩放或是旋转的条件下，它们的特征仍然保持不变。
通常情况下，不变矩理论都会与D-S证据推理理论进行相互配合，这一证据理论是邓普斯特（Dempster）在20世纪下半叶首次提出的，由他的学生谢弗（Shafer）在之后进行了不断改良的基础之上提出的一种不精确推理理论，该理论也被称为Dempster/Shafer 证据理论（D-S证据理论），属于人工智能范畴，最早应用于专家系统中，具有处理不确定信息的能力。作为一种不确定推理方法，证据理论的主要特点是：满足比贝叶斯概率论更弱的条件；具有直接表达“不确定”和“不知道”的能力。该理论的应用范围非常广泛，技术工程人员对其进行了不断的补充发展，并以此理论为基础发展了ER算法。
在D-S证据理论中，由不相容的两个假设的命题组成识别框架，在这种框架下，针对某一问题，该理论列出所有可能发生的情况，但是只有其中一种情况是真实发生的，我们将这种情况视为问题的正确答案，并该框架的子集称为命题。其中，各个命题可能发生的基本情况被视作基本概率分配（BPA，也称m函数），将m（A）视为基本可信数，并用它反映着对A的信度大小。利用信任函数Bel（A）对命题A的信任程度进行表述，似然函数Pl（A）表示对命题A非假的信任程度，也即对A似乎可能成立的不确定性度量。实际上，[Bel（A），Pl（A）]表示A的不确定区间，[0，Bel（A）]表示命题A支持证据区间，[0，Pl（A）]表示命题A的拟信区间，[Pl（A），1]表示命题A的拒绝证据区间。设m1和m2是由两个独立的证据源（传感器）导出的基本概率分配函数，则Dempster组合规则可以计算这两个证据共同作用产生的反映融合信息的新的基本概率分配函数。
4计算机智能图像识别技术的特点
计算机智能图像识别系统只要是指利用计算机强大的计算功能，对图像信息进行具体的分析，将图像转化为数字信息，精确的识别在不同状态下的图像特点。为了强化这项功能，研究人员更注重利用各种类型的空间映射反应清晰明确的显示图像特征。
智能计算机图像识别技术具有很强的技术性，综合表现为以下三个方面。
首先智能计算机图像识别技术包含的数据更加全面，信息更加丰富。其次，智能计算机图像识别技术要求计算机内部的各个系统进行充分的配合。因为在对图像进行压缩处理和信息提取的过程中，由于各个图像像素之间存在着极强的关联性，各个系统之间的工作流程必须保持顺畅，方便实现图像的特征提取和分类。最后，智能化的计算机图像识别技术在很大程度上受到人为因素的影响，因为智能识别图像通常需要借助一定的软件进行识别，在图像被输入之后，需要专业的软件操作人员对其进行分析。工作人员的专业能力和水平决定这图像分析的质量。
5计算机智能图像识别的拓展应用
计算机智能图像识别技术是针对当下人们生活工作以及科研工作的需求而提出的理论，因此，它具有广泛的市场前景。随着科学技术的发展，智能一词早已不仅仅局限于电子计算机，掌上电脑智能手机的出现已经取代了计算机绝大部分的功能。智能图像计算机识别技术的使用是多方面的，目前，随着智能手机技术的不断发展，移动端智能软件技术的发展也在不断加快，大多数的拍照软件和社交软件都应用了图像智能识别技术。
随着计算机智能图像技术的不断发展，该项技术在人们生活中的影响也将逐渐加深，所涉及的范围也将不断扩展。比如，在城市规划的过程中，可以利用航拍等方式获取城市布局的图像，利用智能识别图像的方法，及时发现城市规划过程中的不组织之处。在城市进行道路修建的过程中，可以利用该项技术，对公路修建的情况进行及时的监控，保障城市基础设施的建设质量。
计算机图像识别的系统应该得到更加全面全面的优化。在图像进行获取的阶段，系统应该具备自动识别图像类型，自动寻找图像重点信息的功能。
在图像的预处理技术方面，系统应该对图像进行充分的灰度化处理与灰度拉伸。这样做的主要目的在于提高图像处理分析的效率，对图像的特征进行更加全面的提取。在图像识别的过程中，技术人员要注重对算法的充分利用。要对图像的样本进行充分的获取，并根样本的特征，对图像进行智能的识别和分类，针对图像的不同数据内容，自动将其保存为对应的格式，并将其存储于特定的路径之下。
6结语
综上所述，计算机智能图像识别技术对社会生活已经起到的非常重要的影响。该项技术的相应算法是比较复杂和困难的，研发人员一定要在这项工作中注入更多的时间和精力，注重与国外的科技人员进行及时的沟通交流，掌握全新的技术理论，推动计算机智能图像技术的快速发展。希望笔者在该文中所阐释的内容可以对相关工作人员起到一定的指导作用。
参考文献
[1]《计算机与现代化》2014年总目次[J].计算机与现代化，2014（12）：121-126.
[2]计算机科学2014年第41卷总目次[J].计算机科学，2014（12）.
[3]《计算机应用研究》第31卷（2014年）总目次[J].计算机应用研究，2014（12）.
[4]徐荣国.基于图像识别的智能港口导航技术研究[J].煤炭技术，2012（1）.
[5]卢记仓，刘粉林，罗向阳，等.基于辨识性统计特征的PQ隐密图像识别算法[J].通信学报，2015（3）.
[6]杨野.计算机智能信息处理技术的发展与应用[J].山东工业技术，2015（6）.
图像设计论文篇7
关键词：计算机专业教育；图形学；图像处理；多媒体；教学改革
中图分类号：TP391，G642 文献标识码：A
文章编号：1672-5913 (2007) 24-0080-05
1对图形图像与多媒体知识的要求
1.1CC2004知识领域要求
在CC2004中，和图形图像与多媒体相关的知识领域是人―机交互(Human-Computer Interaction -HC)、图形学与可视计算(Graphics & Visual Computing-GV)、信息系统(Information Management -IM)、网络计算(NetCentric Computing-NC)等几个部分。表1是CC2004列出的五种课程计划中所含人―机交互和图形学与可视计算两个计算机主题的比重。表中的数字表示对应的专业与相应的知识域的相关性，范围从0~5。其中，min值表示该学科报告中列举的学生对相应知识域掌握的典型的最低要求，也是相对于其它专业最低要求的值，max值表示该专业学生对相应知识域掌握的典型的最高要求。
表1 计算机主题的比重
分析CC2004中各课程计划和表1可得出，CC-CS2001对图形图像与多媒体的知识要求最高，所涉及的具体知识单元见表2。
表2 和图形图像与多媒体相关的知识单元
CC-CS2001在附录B的课程描述中，推荐了一些覆盖知识领域和单元的课程，每门课程里对预备课程、课程提纲、覆盖的知识单元、各单元学时做了较为详细的描述。相应地，和图形图像与多媒体有关的中介课程有CS250W人机交互和CS255W计算机图形学等课程，高级课程有CS352图形用户接口、CS355高级计算机图形学、CS356图像处理等课程，但高级课程只给出课程名称，还没有详细描述。
CS250W人机交互课程要求全面介绍人机交互原理和技术，CS255W计算机图形学课程则要介绍计算机图形学的原理和技术，两门课程覆盖的知识单元见表3。
表3 CS250W和CS255W的知识单元
1.2CCC2002和教指委计算机科学规范的要求
CCC2002同CC2001一样，把计算机科学与技术学科的知识体系划分为知识领域、知识单元和知识点等三个相互关联的层次结构。完整的本科课程体系结构由三部分组成，即奠定基础的基础课程，涵盖知识体系大部分核心单元的主干课程，用来完备课程体系的特色课程。根据我国计算机科学与技术学科教育的现状及对典型课程设置的分析，给出了16门课程，分别为计算机导论，程序设计基础，离散结构，算法与数据结构，计算机组织与体系结构，微型机系统与接口，操作系统，数据库系统原理，编译原理，软件工程，计算机图形学，计算机网络，人工智能，数字逻辑，计算机组成基础，计算机体系结构。在教指委的《计算机科学规范》中，也选取部分知识单元组成了15门核心课程，分别是计算机导论，程序设计基础，离散结构，算法与数据结构，计算机组成基础，计算机体系结构，操作系统，数据库系统原理，编译原理，软件工程，计算机图形学，计算机网络，人工智能，数字逻辑，社会与职业道德。可见，计算机图形学都为核心课程之一。
在《计算机科学规范》中，计算机图形学和可视化计算可以划分成以下四个相互关联的领域：
(1) 计算机图形学：计算机图形学是一门以计算机产生并在其上展示的图像作为通信信息的艺术和科学。它有以下几方面的要求：①表示信息的模型的设计和构建应有助于图像的产生和观察；②方便用户使之能够通过精心设计的设备和技术与模型(或者说观察到的图像)进行交互；③能提供绘制模型的技术；④设计出有助于图像保存的技术。计算机图形学的目标是对人类的视觉中心及其他的认知中心有进一步深入的了解；
(2) 可视化技术：主要目标是确定并展示存在于科学的(如计算和医学科学)和比较抽象的数据集中的基本的相互关联结构与关系。展示的主要目标则应当是发掘在数据集中潜在的信息，从而有助于用户增强对它们的理解。虽然，当前的可视化技术主要是探索人类的视觉能力，但是其他的一些感知通道，包括触觉和听觉，也均在考虑之中，以便通过它们进一步发现信息的处理过程；
(3) 虚拟现实：虚拟现实(VR)是要让用户经历由计算机图形学以及可能的其他感知通道所产生的三维环境，提供一种能增进用户与计算机创建的“世界”交互作用的环境；
(4) 计算机视觉：计算机视觉的目标是推导出一幅或多幅二维图像所表示的三维图像世界的结构及性质。对计算机视觉的理解和实践依赖于计算学科中的核心概念，但也和其他一些学科(如物理、数学、心理学等)密切相关。
CC2004和CCC2002的规范中给出的课程建议规定了每门课程的最小核心内容，包括的这些单元是要获得学位必须具备的相应知识。核心单元不是课程的全部，核心单元是课程最小的部分，但不能构成完整的本科课程，每门课程应当包括来自知识体系中的附加选修单元。核心单元不能仅安排在本科阶段的入门性课程中。许多核心单元属于入门的导论性知识，但这不意味着它们必须安排在低年级的入门性课程中，因为有些导论性的知识，只有当学生具有必需的基础知识后才能接受。另外，引论性课程也可以包括选修单元。所以核心这一说法只是意味着必须具备的含义，而并没有限制它必须安排在那些课程里。
从以上国内外计算机专业推荐的教学计划和设置的课程可以得到，涉及到图形图像与多媒体的内容，一般宜设置计算机图形学、数字图像处理、多媒体技术等课程及相关课程，可涵盖的知识有人―机交互、图形学、图像处理、多媒体技术等基础内容，这样才可基本达到规范的要求。
2部分高校课程开设情况
从网上可查到的清华大学、上海交通大学、中国科技大学等几所高校的计算机科学与技术专业本科生培养教学计划中计算机图形学、数字图像处理、多媒体技术等课程设置情况如表4。
表4 涉及图形图像与多媒体类课程开设情况
从表4可看到，近几年在计算机专业里，国内的大学普遍增加了图形图像与多媒体类课程的课程数量和教学时间。
3 存在问题及教改研究
3.1问题
专业定位和方向划分有争论。目前我国很多普通高校的计算机系只有计算机科学与技术这个专业，教学计划多以软件技术为主，部分的可能设置有软件工程、网络工程、信息安全等目录外或自办试点专业。随着CC2004和教指委计算机本科规范的影响深入，许多计算机的教育工作者正在考虑如何结合学校和系的特点，改造计算机科学与技术专业，增加自己专业的特色。除了软件工程或网络工程的特点和培养方案比较明确外，计算机科学与技术是办成计算机科学、计算机工程、信息技术这三个学科之一，还是三者一样有一点的混合体，都在争论和探讨中，每个老师希望根据自己所学或熟悉的知识设置课程，从而使得教学计划是各种课程的大杂烩。
图像设计论文篇8
【关键词】机器视觉 Matlab 图像处理 尺寸测量
在工业生产中，测量是进行质量管理的手段，是贯彻质量标准的技术保证。机械零件的尺寸检测作为产品加工的一个关键环节，其检测结果不仅影响产品的质量，而且对后续零件的再加工和装配产生决定性的作用。目前，常规的零件尺寸测量手段主要采用游标卡尺、激光测量仪和轮廓仪等完成检测环节。以上零件尺寸测量方法要么受测量工具限制，其测量精度有限；要么检测仪器过于昂贵且操作复杂，同时其准确率往往受人为因素的影响。
鉴于当前机器视觉技术的快速发展以及其在工业检测方面的成功应用，论文构想利用摄像机替代人眼，让计算机替代人脑，从而研制出一套针对零件常规尺寸的自动化y量系统。
1 系统概述
在充分遵循系统的完整性、可靠性、经济性和实时性等原则的基础上，本文设计出了一套基于机器视觉的零件常规尺寸测量系统。该测量系统主要由图像摄取、图像处理、图像特征提取和分析、图像常规尺寸测量和结果输出几部分组成。其工作原理图如图1所示。
2 硬件设计
基于机器视觉的零件常规尺寸测量系统的硬件主要包括：照明装置、摄像机、计算机和透明工作台。各部件的主要功能是：照明装置主要为零件图像采集提供合适的光照环境；摄像机用来采集零件数字图像并传送到计算机，然后保存为相应图片格式；计算机通过系统软件实现对零件图像的预处理、边界提取、特征提取、相机标定和常规尺寸计算；透明工作台用来承载被测零件。
3 算法设计
图像处理算法对机器视觉测量系统会产生决定性的影响。为了能满足零件尺寸测量的要求，针对零件产品图像的特点，我们设计了一套合理的图像处理算法流程。其流程图如图2所示。
首先对获取的零件图像进行预处理，包括图像灰度化、图像去噪、图像分割和边界提取；然后提取零件的几何特征；最后通过对系统的标定，实现了零件图像常规尺寸的测量和结果显示。
3.1 图像预处理
3.1.1 图像灰度化
经过摄像机采集到的零件图像是24位真彩色RGB图像，该图像中的每个像素由R、G、B三个分量决定，而灰度图像的每个像素由一个值确定。为了减少后续操作过程中的计算量，需要对采集到的零件图像进行灰度化处理。
3.1.2 图像去噪
采集系统获取的待检零件图像由于受照明程度、环境温度、电源变化、电磁辐射和振动等随机因素的干扰，图像会包含大量的噪声，表现为图像模糊、失真和大量斑点等。为了消除和抑制噪声对零件图像后续处理的影响，必须对图像进行滤波处理。由于中值滤波既能消除噪声又能保持图像的细节，符合本系统检测的需求。
3.1.3 图像分割
在所采集到的零件图像中，我们只对零件区域本身感兴趣，对于图像中的其他要素则要尽量消除。图像分割就是指把图像分成各具特性的区域，并提取出感兴趣目标的技术和过程。经过大量的实验验证，本文采用迭代阈值分割法实现对零件图像的分割，达到了预期的处理效果。
3.1.4 边界提取
轮廓是对物体形状的有力描述，对图像分析和识别十分有用，而通过边界提取算法就可以得到物体的边界轮廓。目标图像边界提取的方法很多，主要包括链码表示法、标记图法以及多边形近似法等。论文采用8连通链码法对待测零件进行了边界提取，为后续零件尺寸的检测奠定了很好的基础。
3.2 图像分析
3.2.1 特征检测
要测量零件的尺寸，首先应该检测出零件所包含的直线和圆等基本的几何特征。目前常用的几何特征检测方法有Hough变换法、拟合法和模板匹配法等。本文采用最小二乘法实现了对直线和圆的拟合，其拟合具体过程如下：
（1）采用最小二乘法实现对直线的拟合。
（2）采用最小二乘法实现对圆和圆弧的拟合。
采用最小二乘法对圆和圆弧的拟合过程与直线的拟合求解过程类似。设所求拟合圆的方程为：。根据最小二乘法应满足的条件，可以求出拟合圆的三个参数：u、v和r。
这样，通过基于最小二乘法的直线和圆拟合方法，可以顺利检测到直线和圆弧几何特征，为后续零件尺寸的测量奠定了基础。
3.2.2 系统的标定
相机拍摄到的图像是以像素为单位的，要得到待检零件的实际尺寸，需要将像素尺寸转换为长度尺寸，这个过程称为系统的标定。本文使用0级精度量块，采用二次标定法实现了对系统的标定过程。被测零件的实际尺寸L与像素尺寸N之间应满足如下关系式：L=KN+b
式中，b为系统误差，K为标定系数；
在摄像机固定的情况下，求取参数K和b值的具体步骤如下：
（1）在被测位置放置一长度为L1的标准量块；
（2）对标准量块进行扫描、处理，得到对应的像素尺寸N1；
（3）在被测位置放置另一长度为L2的标准量块，重复步骤2，得到对应像素尺寸N2；
（4）求取参数值：
4 软件设计
本着稳定、可靠、合理、高效、简洁和易于操作的原则，我们采用面向对象的Matlab程序语言，实现了基于Matlab GUI的测量系统软件的设计。
本测量系统软件主要包括用户登录模块、文件管理模块、图像处理模块、参数设置模块、数据浏览模块和帮助模块等。其中，用户登录模块可以完成用户的注册、登陆、密码修改和账号管理；文件管理模块主要包括待测零件图像的打开、关闭和保存等功能；图像处理模块不仅包含文中所涉及到的算法，还增加了其他算法功能；参数设置模块可以实现对摄像机、零件和图像参数的设置；数据浏览模块可以完成对实时数据、历史数据和操作记录的查看；软件帮助模块主要用来说明软件的使用和系统的更新问题。
5 实验结果
为了验证测量系统的适应性、稳定性和可靠性，本文选用工作面距离为1.49mm的0级量块和直径为2.03mm的标准环规对系统进行了可靠性测试。实验的测量结果如表1所示。
采用概率与数理统计的方法对测量结果进行了处理。由处理结果可以看到，采用本测量系统，其测量精度可以达到微米级，可以满足在线实时测量的需要。
6 结论
作者设计了一套基于机器视觉的零件几何尺寸在线检测系统，克服当前人工检测的不足，提高了产品的检测精度。同时，完成了系统硬件、软件和图像处理算法的设计。实验结果表明：该测量系统的测量精度可以达到2um以下，满足零件尺寸非接触在线测量要求，具有很好的应用前景。
参考文献
[1]王保军.基于机器视觉的药瓶封装缺陷检测系统研究[D].沈阳：东北大学（硕士学位论文），2014.
[2]李岩，花国梁.精密测量技术[M].北京：中国计量出版社，2001.
[3]章毓晋.图像工程（上册）――图像处理和分析[M].北京：清华大学出版社，1999，5-120.
[4]张铮，王艳平，薛桂香.数字图像处理与机器视觉[M].北京：人民邮电出版社，2012（12）：63-160.
作者简介
王保军（1988-），男，山西省忻州市人。硕士研究生学历。现为山西机电职业技术学院助理讲师。主要研究方向为基于机器视觉的零件在线检测。
作者单位