计算机视觉
图像处理

图像处理基本概念笔记,记录一

一、

0、HSV

HSV (Hue, Saturation, Value)颜色的参数分别是:色调(H),饱和度(S),明度(V)。

根据颜色的直观特性创建的一种颜色空间, 也称六角锥体模型(Hexcone Model)。

HSI

HSI模型以色调、饱和度和亮度三种基本特征量来感知颜色。

色调H(Hue):与光波的波长有关,它表示人的感官对不同颜色的感受,如红色、绿色、蓝色等,它也可表示一定范围的颜色,如暖色、冷色等。

饱和度S(Saturation):表示颜色的纯度,纯光谱色是完全饱和的,加入白光会稀释饱和度。饱和度越大,颜色看起来就会越鲜艳,反之亦然。

亮度I(Intensity):对应成像亮度和图像灰度,是颜色的明亮程度。

1、对比度

对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量,差异范围越大代表对比越大,差异范围越小代表对比越小。一般来说对比度越大,图像越清晰醒目,色彩也越鲜明艳丽;而对比度小,则会让整个画面都灰蒙蒙的。

2、饱和度

饱和度是指色彩的鲜艳程度,也称色彩的纯度。饱和度高,颜色则深而艳。

3、ISP

ISP(Image Signal Processing) 图像信号处理。主要用来对前端图像传感器输出信号处理的单元,以匹配不同厂商的图像传感器。

4、ISO

ISO是感光度的意思。感光度是衡量底片对于光的灵敏程度,胶片感光时的速度。基本上,使用较高的感光度,照片的品质较差。

5、3A算法

3A技术即自动对焦(AF)、自动曝光(AE)和自动白平衡(AWB)。

3A数字成像技术利用了AF自动对焦算法、AE自动曝光算法及AWB自动白平衡算法来实现图像对比度最大、改善主体拍摄物过曝光或曝光不足情况、使画面在不同光线照射下的色差得到补偿,从而呈现较高画质的图像信息。

自动对焦算法(AF)是通过既得图像对比度移动镜头使图像对比度达到最大。总的来说,自动对焦技术就是通过调整聚焦镜头的位置获得最高的图像频率成分,得到更高的图像对比度。其中,获得最佳的对焦点是一个不断积累的过程,它通过比较每一帧图像的对比度从而获得镜头移动范围内最大的对比度点,进而确定对焦距离。
自动曝光算法(AE)将根据可用的光源条件自动设置曝光值。当主体拍摄物和背景的亮度相差很大时,一般会造成主体拍摄物的过曝光或曝光不足,为了克服这个问题,一些特定的AE算法着重考虑了主体拍摄物的亮度情况,在进行亮度调整时给予这部分更多的比重。
自动白平衡算法(AWB)根据光源条件调整图片颜色的保真程度。物体在不同光线照射下会出现不同程度的色差,一般将一幅图像的整体色差信号用作色温数据,当这幅图像的大部分区域被一个统一的颜色覆盖时,这种色彩补偿就可能损失一部分完整的色彩。为了弥补这个缺陷,一些特定的AWB 算法被提出来以适应不同的色温情况。

8、ADAS

高级驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistant System),简称ADAS,是利用安装于车上的各式各样的传感器, 在第一时间收集车内外的环境数据, 进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理, 从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险, 以引起注意和提高安全性的主动安全技术。ADAS 采用的传感器主要有摄像头、雷达、激光和超声波等,可以探测光、热、压力或其它用于监测汽车状态的变量, 通常位于车辆的前后保险杠、侧视镜、驾驶杆内部或者挡风玻璃上。早期的ADAS 技术主要以被动式报警为主,当车辆检测到潜在危险时, 会发出警报提醒驾车者注意异常的车辆或道路情况。对于最新的ADAS 技术来说,主动式干预也很常见。

9、ISP

ISP(Image Signal Processing) 图像信号处理。主要用来对前端图像传感器输出信号处理的单元,以匹配不同厂商的图象传感器。

相机用图像处理器ISP(Image Signal Processor)。被管道化的图像处理专用引擎可以高速处理图像信号。也搭载了为了实现Auto Exposure / Auto Focus / Auto White Balance评测的专用电路。

10、DSP

数字信号处理 Digital Signal Processing

含义:将信号以数字方式表示

11、FPGA

FPGA(Field Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路ASIC (Application Specific Integrated Circuit)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

12、OEM

中文名 原始设备制造商

外文名 Original Equipment Manufacturer

别称 OEM生产

俗称 代工(生产)

含义 为品牌生产者不直接生产产品

OEM生产,也称为定点生产, 俗称代工(生产),基本含义为品牌生产者不直接生产产品,而是利用自己掌握的关键的核心技术负责设计和开发新产品,控制销售渠道,具体的加工任务通过合同 订购的方式委托同类产品的其他厂家生产。之后将所订产品低价买断,并直接贴上自己的品牌商标。这种委托他人生产的合作方式简称OEM,承接加工任务的制造 商被称为OEM厂商,其生产的产品被称为OEM产品。可见,定点生产属于加工贸易中的“代工生产”方式,在国际贸易中是以商品为载体的劳务出口

13、模式识别

模式识别(英语:Pattern Recognition),就是通过计算机用数学技术方法来研究模式的自动处理和判读。我们把环境与客体统称为“模式”。随着计算机技术的发展,人类有可能研究复杂的信息处理过程。信息处理过程的一个重要形式是生命体对环境及客体的识别。对人类来说,特别重要的是对光学信息(通过视觉器官来获得)和声学信息(通过听觉器官来获得)的识别。这是模式识别的两个重要方面。市场上可见到的代表性产品有光学字符识别、语音识别系统。

中文名 模式识别

外文名 Pattern Recognition

模式识别方法 决策理论方法 句法方法

问题分类 作模式分类

应用:可用于文字识别、语音识别、指纹识别、遥感、医学诊断等方面。

14、SLAM

SLAM (simultaneous localization and mapping),也称为CML (Concurrent Mapping and Localization), 即时定位与地图构建,或并发建图与定位。 SLAM最早由Smith、Self和Cheeseman于1988年提出。 由于其重要的理论与应用价值,被很多学者认为是实现真正全自主移动机器人的关键。

中文名 即时定位与地图构建

外文名 simultaneous localization and mapping

缩写 SLAM

提出时间 1988年

意义 实现机器人的自主定位和导航

15、鲁棒性

鲁棒是Robust的音译,也就是健壮和强壮的意思。它是在异常和危险情况下系统生存的关键。比如说,计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下,能否不死机、不崩溃,就是该软件的鲁棒性。所谓“鲁棒性”,是指控制系统在一定(结构,大小)的参数摄动下,维持其它某些性能的特性。根据对性能的不同定义,可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。以闭环系统的鲁棒性作为目标设计得到的固定控制器称为鲁棒控制器。

中文名 鲁棒

外文名 Robust

意   义 健壮和强壮

应用领域 计算机软件输入错误

16、卡尔曼滤波器

释文:卡尔曼滤波器是一种由卡尔曼(Kalman)提出的用于时变线性系统的递归滤波器。这个系统可用包含正交状态变量的微分方程模型来描述,这种滤波器是将过去的测量估计误差合并到新的测量误差中来估计将来的误差。

中文名 卡尔曼滤波器

外文名 Kalman filter

学  科 通信

发明者 Rudolph E. Kalman

作  用 估算误差

方程模型 状态变量

应用实例

卡尔曼滤波的一个典型实例是从一组有限的,包含噪声的,对物体位置的观察序列(可能有偏差)预测出物体的位置的坐标及速度。在很多工程应用(如雷达、计算机视觉)中都可以找到它的身影。同时,卡尔曼滤波也是控制理论以及控制系统工程中的一个重要课题。

例如,对于雷达来说,人们感兴趣的是其能够跟踪目标。但目标的位置、速度、加速度的测量值往往在任何时候都有噪声。卡尔曼滤波利用目标的动态信息,设法去掉噪声的影响,得到一个关于目标位置的好的估计。这个估计可以是对当前目标位置的估计(滤波),也可以是对于将来位置的估计(预测),也可以是对过去位置的估计(插值或平滑)。

17、卡尔曼滤波

卡尔曼滤波(Kalman filtering)一种利用线性系统状态方程,通过系统输入输出观测数据,对系统状态进行最优估计的算法。由于观测数据中包括系统中的噪声和干扰的影响,所以最优估计也可看作是滤波过程。

中文名 卡尔曼滤波器,Kalman滤波,卡曼滤波

外文名  KALMAN FILTER

表达式 X(k)=A X(k-1)+B U(k)+W(k)

提出者 斯坦利·施密特

提出时间 1958

应用学科 天文,宇航,气象

适用领域范围 雷达跟踪去噪声

适用领域范围 控制、制导、导航、通讯等现代工程

18、GPU

图形处理器(英语:Graphics Processing Unit,缩写:GPU),又称显示核心、视觉处理器、显示芯片,是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上图像运算工作的微处理器。

用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动,并向显示器提供行扫描信号,控制显示器的正确显示,是连接显示器和个人电脑主板的重要元件,也是“人机对话”的重要设备之一。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分,承担输出显示图形的任务,对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。

中文名 图形处理器

外文名 Graphics Processing Unit

英语缩写 GPU

又称 示核心、显示芯片

18、CUDA

CUDA(Compute Unified Device Architecture),是显卡厂商NVIDIA推出的运算平台。 CUDA™是一种由NVIDIA推出的通用并行计算架构,该架构使GPU能够解决复杂的计算问题。 它包含了CUDA指令集架构(ISA)以及GPU内部的并行计算引擎。 开发人员现在可以使用C语言来为CUDA™架构编写程序,C语言是应用最广泛的一种高级编程语言。所编写出的程序于是就可以在支持CUDA™的处理器上以超高性能运行。CUDA3.0已经开始支持C++和FORTRAN。

外文名 CUDA

类    别 运算平台

适用领域 计算机

组    成 ISA、GPU

推出者 显卡厂商

19、PCL

PCL(Point Cloud Library)大型跨平台开源C++编程库,它实现了大量点云相关的通用算法和高效数据结构,涉及到点云获取、滤波、分割、配准、检索、特征提取、识别、追踪、曲面重建、可视化等。支持多种操作系统平台,可在Windows、Linux、Android、 Mac OS X、部分嵌入式实时系统上运行。如果说OpenCV是2D信息获取与处理的结晶,那么PCL就在3D信息获取与处理上具有同等地位,PCL是BSD授权方式,可以免费进行商业和学术应用。

20、计算机图形学

计算机图形学(Computer Graphics,简称CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。简单地说,计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。

中文名 计算机图形学

外文名 Computer Graphics

别    名 简称CG

学科类别 信息科学

21、中值滤波

中值滤波法是一种非线性平滑技术,它将每一像素点的灰度值设置为该点某邻域窗口内的所有像素点灰度值的中值

中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术,中值滤波的基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替,让周围的像素值接近的真实值,从而消除孤立的噪声点。方法是用某种结构的二维滑动模板,将板内像素按照像素值的大小进行排序,生成单调上升(或下降)的为二维数据序列。二维中值滤波输出为g(x,y)=med{f(x-k,y-l),(k,l∈W)} ,其中,f(x,y),g(x,y)分别为原始图像和处理后图像。W为二维模板,通常为3*3,5*5区域,也可以是不同的的形状,如线状,圆形,十字形,圆环形等。

中文名 中值滤波

外文名 median filtering

应用

中值滤波法对消除椒盐噪声非常有效,在光学测量条纹图象的相位分析处理方法中有特殊作用,但在条纹中心分析方法中作用不大.

中值滤波在图像处理中,常用于保护边缘信息,是经典的平滑噪声的方法。

中值滤波的步骤为:

1、将滤波模板(含有若干个点的滑动窗口)在图像中漫游,并将模板中心与图中某个像素位置重合;

2、读取模板中各对应像素的灰度值;

3、将这些灰度值从小到大排列;

4、取这一列数据的中间数据,将其赋给对应模板中心位置的像素。如果窗口中有奇数个元素,中值取元素按灰度值大小排序后的中间元素灰度值。如果窗口中有偶数个元素,中值取元素按灰度值大小排序后,中间两个元素灰度的平均值。因为图像为二维信号,中值滤波的窗口形状和尺寸对滤波器效果影响很大,不同图像内容和不同应用要求往往选用不同的窗口形状和尺寸。

由以上步骤,可以看出,中值滤波对孤立的噪声像素即椒盐噪声、脉冲噪声具有良好的滤波效果。由于其并不是简单的取均值,所以,它产生的模糊也就相对比较少。

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