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基于片上系统的便携式医用电子内镜图像处理系统

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基于片上系统的便携式医用电子内镜图像处理系统

作者：白昆仑天津大学

学位级别：硕士

医用电子内镜是通过先端部的CCD感光器件获取体内图像,经内镜镜体传输至图像处理器进行处理与显示的医疗诊断仪器。近年来,医用电子内镜系统以其微创、直视等优势被广泛应用于临床诊断和手术。目前,国内各大医院所使用的电子内镜诊疗系... 详细信息

医用电子内镜是通过先端部的CCD感光器件获取体内图像,经内镜镜体传输至图像处理器进行处理与显示的医疗诊断仪器。近年来,医用电子内镜系统以其微创、直视等优势被广泛应用于临床诊断和手术。目前,国内各大医院所使用的电子内镜诊疗系统体积较大、组件众多,通常需要特制台车放置,必须在特定的场地和环境下才可使用,无法满足野战、救灾、远程随行保健医疗、农村偏远地区巡诊等特殊条件下的卫勤保障需求。本文设计基于ZYNQ片上系统的嵌入式电子内镜系统图像处理器,有效降低系统体积与功耗,满足了特殊环境下的使用需求。论文主要内容如下:1.详细介绍了ZYNQ系列芯片的双核心系统架构,并对双核心通讯机制及AXI 4总线协议及其三种接口进行分析。详述了ZYNQ系统搭载嵌入式Linux系统的启动流程。2.基于ZYNQ片上系统对便携式医用电子内镜图像处理器进行设计,分别从硬件和软件两方面对FPGA模块划分与实现、启动文件生成与定制、驱动模块设计、应用程序功能实现等进行详细介绍。并对应用程序进行多线程优化。3.研究医用电子内镜系统中的自动白平衡技术,以完美反射理论为基础,通过分析电子内镜图像的图像特征,提出了基于局部色温估计的自动白平衡算法,并利用亚采样模板简化算法,提高了算法实时性。

关键词：电子内镜片上系统 ZYNQ 便携式白平衡

基于嵌入式视频技术的颜色识别系统的实验研究

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基于嵌入式视频技术的颜色识别系统的实验研究

作者：纪晶伟燕山大学

学位级别：硕士

传统基于人眼的颜色识别方法，由于其误差大、效率低、稳定性差难以满足当前的智能化发展要求;而高精度的测量设备如光谱仪，其成本高、便携性差、速度慢，在应用领域具有明显的局限性;因此为了满足低成本、高效率、系统便携性好的智能... 详细信息

传统基于人眼的颜色识别方法，由于其误差大、效率低、稳定性差难以满足当前的智能化发展要求;而高精度的测量设备如光谱仪，其成本高、便携性差、速度慢，在应用领域具有明显的局限性;因此为了满足低成本、高效率、系统便携性好的智能化设计要求，本文提出了一种基于嵌入式视频技术的颜色识别系统方案。首先，介绍了颜色识别技术的国内外研究发展现状，增强了对颜色识别系统设计研究的针对性，为系统设计方案的提出奠定了基础。其次，在颜色空间模型基础上，对颜色成像原理以及图像白平衡校正和降噪算法进行了深入学习研究，设计了颜色识别方案和校正降噪算法。最后，通过实验过程中对系统的光源、暗箱环境、白平衡算法、降噪算法和颜色识别算法的不断改进优化，最终得到了和实际情况一致的实验结果，证明了系统设计方案是可行的。本文基于嵌入式视频技术实现了低成本、便携和高效的颜色识别系统。为颜色识别技术在工业、农业和医疗等诸多领域的应用，打下来坚实的基础。

关键词：嵌入式系统颜色识别色调白平衡图像噪声

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基于色偏检测及Green通道的白平衡研究

基于色偏检测及Green通道的白平衡研究

作者：朱鹏西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着科技的迅猛发展和图像采集设备的广泛应用,图像获取的方式越来越多。图像作为我们获取外部信息最直接的方式,其记录的信息十分丰富,主要体现在亮度、对比度、颜色信息等方面。当我们观察一幅图像时,首先会被其颜色吸引,即人眼首先... 详细信息

随着科技的迅猛发展和图像采集设备的广泛应用,图像获取的方式越来越多。图像作为我们获取外部信息最直接的方式,其记录的信息十分丰富,主要体现在亮度、对比度、颜色信息等方面。当我们观察一幅图像时,首先会被其颜色吸引,即人眼首先捕获图像信息中的颜色信息,因而图像颜色信息在图像视觉中有很大影响。颜色是一种不稳定的图像特征。当光源变化时,物体反射的颜色也随之变化,这给需要依赖图像颜色信息的图像应用带来挑战。人眼可以避免光源的影响,看到真实的场景,而图像采集设备不能,如数码相机的感光元器件会受到光源变化的影响,记录的图像颜色会出现色偏。因此,需要消除色偏,这个消除过程就是白平衡过程。本文旨在对已有的色偏检测算法和白平衡算法分析,然后提出新的色偏检测算法和新的白平衡算法。本文首先从色彩理论基础出发,了解进行色偏检测和色偏校正的一些必要的基础知识,如颜色直方图、颜色空间、边缘检测算子、色温与光源的关系、白点检测算法、白平衡过程、经典的成像模型——朗伯特反射模型以及色偏校正过程常常使用的Von Kries对角模型等。这些理论知识是图像处理的基础,尤其在颜色恒常性领域应用的最多。其次,详细研究了一些色偏检测算法,并提出了基于颜色直方图的色偏检算法。这里主要分析的色偏检测方法有:Gray-world算法、White-patch算法和基于Lab颜色空间的色偏检测算法。它们都有各自的优缺点,有的色偏分类不准确,有的效率低,因此提出了基于颜色直方图的色偏检测算法。该算法检测效果和效率都比较好,为下一步的色偏校正做了准备。接着,对一些经典的色偏校正算法进行了分析和研究。主要分析了灰度世界法、完美反射算法和基于边缘检测的自动白平衡算法,并列出了每种算法的色偏校正效果,讨论了各自的优缺点,为下一步引出利用Green通道的自动白平衡算法作铺垫。最后,提出一种新的基于Green通道的自动白平衡算法。首先分析图像Green通道的特性:较高的采样率和光敏性,并且人眼对Green通道更敏感。然后通过实验对比发现:当色温变化时,Green通道相对其他通道(Red通道和Blue通道)更具鲁棒性。所以从Green通道提取的白色参考区域更合理。因此,对每一幅图像,从其Green通道中提取其白色参考区域评估场景光源,获取到增益系数,然后对色偏进行校正。经过实验比较,无论是主观评价还是客观评价,该算法的校正效果要比提到的其他几种算法好。由于本算法的时间复杂度比较低,所以校正速度快,进而可以很方便地应用在数码相机中并取得好的效果。因此,该算法可以广泛应用在数码相机和移动拍照设备中。

关键词：白平衡色温 Green通道色偏检测色偏校正

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玩转摄影

中国信息技术教育 2018年第9期 69-74页

作者：刘宗凡邱元阳倪俊杰沈剑峰广东省四会中学河南省安阳县职业中专浙江省桐乡市凤鸣高级中学浙江省桐乡市实验小学教育集团城北小学

摄影一词源于希腊语,意思是“以光线绘图”.摄影是一门光与影的艺术,它以照相机和感光材料为工具,运用画面构图、光线、影调等造型手段来表现主题并塑造艺术形象.要拍出一张好的照片,首先要学习和理解快门、光圈、感光度、对焦、测光、... 详细信息

摄影一词源于希腊语,意思是“以光线绘图”.摄影是一门光与影的艺术,它以照相机和感光材料为工具,运用画面构图、光线、影调等造型手段来表现主题并塑造艺术形象.要拍出一张好的照片,首先要学习和理解快门、光圈、感光度、对焦、测光、白平衡、景深等基本概念和技术.只要我们多实践、多思考,就能掌握好摄影技术.

关键词：摄影技术艺术形象感光材料画面构图照相机感光度白平衡光线

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浅析演播室混合光源的色温与光圈控制

电视技术 2015年第10期39卷 91-93,97页

作者：叶德福建省广播影视集团电视技术中心福建福州350004

针对演播室高低色温光源混合运用造成的混合光场景录制节目所表现出来的图像画面色彩还原不理想,混合光色温变化不均匀一致造成画面颜色偏色以及怎样把控好光圈曝光量的问题进行了浅析。通过了解所用光源的特性,利用雷登纸来改变不同光... 详细信息

针对演播室高低色温光源混合运用造成的混合光场景录制节目所表现出来的图像画面色彩还原不理想,混合光色温变化不均匀一致造成画面颜色偏色以及怎样把控好光圈曝光量的问题进行了浅析。通过了解所用光源的特性,利用雷登纸来改变不同光源的色温使混合光场景的色温趋于相对一致,通过摄像机白平衡等技术的调整和与多部门的配合,通过了解镜头特性、把控光圈曝光量的大小来获得清晰、柔和、富有层次感图像,这样在混合光场景中就可得到满意的画面。

关键词：混合光色温白平衡光圈构造曝光量

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数字电影放映机投影显示系统主控技术研究

数字电影放映机投影显示系统主控技术研究

作者：周家豪中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

学位级别：硕士

随着投影技术的发展,激光因为其单色性强、方向性好、亮度高以及丰富的波长谱线,而能够显示更大的色域范围,更宽的屏幕,更强的亮度、更好的色彩饱和度以及更高的色彩分辨率。激光投影显示技术因而能够迅速成为新一代的投影显示技术主流... 详细信息

随着投影技术的发展,激光因为其单色性强、方向性好、亮度高以及丰富的波长谱线,而能够显示更大的色域范围,更宽的屏幕,更强的亮度、更好的色彩饱和度以及更高的色彩分辨率。激光投影显示技术因而能够迅速成为新一代的投影显示技术主流。然而,国内的数字放映设备市场基本被Barco公司,NEC公司,SONY公司以及Christie等外国公司垄断。国家“863”计划资助成立“×××关键技术的研究”专项研究项目,旨在实现激光投影显示关键技术的自主化的突破。本文的研究在该项目下展开。国家“863”计划资助成立的“×××关键技术的研究”专项研究项目设计两套方案。第一套方案,设计以氙灯为光源,DMD显示芯片为显示核心的S2K工程投影机。方案主要研究内容包括工程投影机的光学结构和电控系统。第二套方案,设计以激光为光源,LCo S显示芯片为显示核心的4K工程投影机。方案主要研究内容包括以激光为光源的光学结构的设计和工程投影机的整机电控系统设计,光学机构的设计着重解决激光光源的消散斑、照度大导致局部过热等问题。整机的电控主系统设计包括从视频信号到LCo S驱动板的输入信号的放映子系统实现以及供电控制、氙灯控制等各个功能模块的实现。本文的主要研究内容包括两套方案的投影放映机的主控系统的设计和研究。第二套方案旨在面对日益激烈的激光数字放映设备市场,推出具有自主知识产权的激光数字放映机。传统投影显示技术采用非激光光源,其显示色域空间仅仅达到标准NTSC色域的70%,而激光投影显示技术可以复现人眼可视色彩的90%,标准NTSC色域仅仅能够覆盖人眼可视色彩的38%。以激光为光源的投影显示系统的投影显示效果得到极大的提升,激光投影显示技术能够真实的还原自然颜色,更能适应超大屏幕和高亮度的投影显示。激光投影显示技术已然成为新一代投影显示技术的主流。项目的第一套方案是以氙灯光源为替代光源,其光学结构设计和主控系统设计均参照激光投影显示的标准进行,为第二套方案积累技术和设计经验。本文针对项目第一套方案DLP投影显示主控系统提出需求,进行分析,然后基于Xilinx Zynq-7000 SoC体系提出主控系统总体设计,搭建S2K工程投影机的功能框架,集成各个功能模块,最后进行整机测试。同时提出基于镜面反射假设的白平衡理论的时空域Retinex颜色校正算法并基于S2K工程投影机的主控板卡上实现,搭建视频放映子系统,进行主控板卡的功能测试。

关键词：激光投影显示 DLP Retinex 颜色校正白平衡

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面向真菌霉素的试剂检测技术研究

面向真菌霉素的试剂检测技术研究

作者：王玉洁北京化工大学

学位级别：硕士

目前,食品安全问题日益严重,而由真菌霉素类物质引起的安全问题非常普遍。真菌霉毒素具有被检出比例高、样品分布不均匀和存在含量低等特点,所以对真菌霉素的限量标准和检测技术都提出了更高的要求。目前生物学检测真菌霉素的过程比较... 详细信息

目前,食品安全问题日益严重,而由真菌霉素类物质引起的安全问题非常普遍。真菌霉毒素具有被检出比例高、样品分布不均匀和存在含量低等特点,所以对真菌霉素的限量标准和检测技术都提出了更高的要求。目前生物学检测真菌霉素的过程比较复杂、成本高、不易操作等问题。因此需要开发一种真菌毒素快速检测技术,从而提高检测方法的灵敏度、增强抗干扰能力、提高检测速度,同时要求设计更加灵敏、便携的检测装备,方便人们对真菌霉素类物质的检测。本文针对真菌毒素,提出了一种直接利用溶液颜色确定试剂溶液浓度的检测方法,设计了基于双颜色传感器动态白平衡的真菌霉素的快速检测系统。主要工作及结论如下：(1)通过对黄曲霉毒素B1 (AFB1)与纳米金作用的结果研究发现,不同浓度的AFB1与纳米金作用后,反应溶液会呈现出不同的颜色。根据以上反应结果可知,向反应溶液中加入的黄曲霉毒素B1的浓度不同,反应溶液的溶液颜色也不相同。可见,反应溶液颜色的变化能够反映被检测物质浓度的不同。基于此,提出通过直接测量反应溶液颜色信息来确定被检测溶液浓度的方法,首先利用实验分析,建立检测物质的已知浓度与其对应的由颜色传感器测得的反应溶液颜色的三原色(RGB)值之间的对应关系模型,进而通过关系曲线,由测得的(RGB)值计算出检测溶液的浓度。(2)改进了传统的基于单传感器的颜色采集系统,设计了双颜色传感器检测系统。其中一个传感器用于直接测量反应溶液的颜色信息,另一个传感器用于实时采集环境光的白平衡参数并校正检测系统的RGB计算结果,从而实现检测过程的动态白平衡,降低了环境光的改变对当前溶液RGB检测值的影响,提高了检测系统的环境自适应性、检测过程的稳定性和检测结果的准确性。(3)对采集数据进行了滤波,并对数据处理过程进行了优化。在颜色信息采集过程中,颜色传感器的输出信号是脉冲信号。在实际检测过程中,由于干扰信号的存在,故要经均值滤波才能消除干扰。同时,对防脉冲干扰平均值滤波算法中存在的不足之处(每采集一个数据就要进行一次排序,会大量占用系统处理数据的时间)进行了改进和优化处理。该方法在保证数据精确处理的情况下,显著提高了数据处理效率。(4)选择RGB颜色传感器TCS230D作为本检测系统的核心部件,分析了该传感器的工作原理,推导出其输出的频率值与RGB值之间的计算关系。此计算关系将用于建立被检溶液颜色与其浓度之间的线性关系。(5)设计了检测系统的各功能模块以及实验检测装置;编写各模块程序,实现了样品频率数据采集、数据处理和液晶显示等功能;设计了检测系统的电路模块,实现了信号传输以及信号传输过程中的防干扰等功能。实验结果证明了该检测方法的可行性和有效性,不仅能够满足实验室精密度和准确度的要求,而且与传统检测方法相比,该方法快速、方便,并降低了检测成本。同时表明,该方法还可用于检测其他有关霉素类物质。

关键词：食品安全真菌霉素颜色传感器白平衡线性关系

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基于DSP的数字相机处理算法研究和实现

基于DSP的数字相机处理算法研究和实现

作者：金东杰西安电子科技大学

学位级别：硕士

近年来，随着图像传感器工艺的发展和数字图像处理技术的进步，对于数字高清相机应用需求也越来越迫切。图像处理对数字高清相机的图像质量起到至关重要的作用。在这个背景下，对于基于DSP高清相机处理算法的研究具有重要意义。本文中... 详细信息

近年来，随着图像传感器工艺的发展和数字图像处理技术的进步，对于数字高清相机应用需求也越来越迫切。图像处理对数字高清相机的图像质量起到至关重要的作用。在这个背景下，对于基于DSP高清相机处理算法的研究具有重要意义。本文中主要研究相机处理算法并给出基于DSP的实现。相机的图像采集系统选择FPGA+DSP结构，此结构能够充分利用两种处理器的特点。首先，本文研究了相机中的自动曝光算法。其次，本文在研究大量自动白平衡算法基础上，提出了一种改进的自动白平衡算法，该算法结合了几种典型白平衡算法的优点。最后，论文给出了自动曝光算法和自动白平衡算法在TMS320DM6467平台上的实现。在实际相机上的应用表明本文算法可实现，并能达到理想效果。

关键词：数字图像处理相机处理算法自动曝光白平衡 DSP

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基于分数阶微分的白平衡水下图像增强

现代计算机 2020年第19期26卷 57-62页

作者：邹蔓婷四川大学计算机学院成都610065

由于水下环境中光线不足和悬浮粒子的影响,图像往往会出现严重的退化、颜色失真和有效信息的丢失。在复杂的水下环境中,水中各种光成分的吸收程度不同,当光在水中传播时,波长是独立的,其中红色的波长最短、吸收速度最快,因此消失最快。... 详细信息

由于水下环境中光线不足和悬浮粒子的影响,图像往往会出现严重的退化、颜色失真和有效信息的丢失。在复杂的水下环境中,水中各种光成分的吸收程度不同,当光在水中传播时,波长是独立的,其中红色的波长最短、吸收速度最快,因此消失最快。这使得水下图像在大多数情况下呈现蓝绿色。因此良好的水下图像增强算法应具有色彩校正功能。本文的研究目标是为了进一步提高水下图像质量,基于白平衡理论,结合先进的分数阶微分掩膜运算,研究基于分数阶微分的白平衡水下图像进行整体视觉效果增强,更清晰地突出水下图像的纹理细节,获得更鲜明生动的色彩表现。

关键词：水下图像分数阶微分白平衡