基于视频图像的动态实时测量技术的实现
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摘要
基于视频图像的动态实时测量系统是利用多媒体技术和数字图像处理技术，完成对自准直经纬仪的图像数据进行的测量任务；并实时采集两台自准直平行光管内的CCD的视频信号，进行图像处理，判读出两维变形量，实现实时动态变形测量。
本文研究的主要内容是基于视频图像的动态实时测量技术的实现、测量系统的开发及构成。所研究的视频图像测量系统与以往的视频测量不同的是该系统的动态实时性要求很高。以前的视频测量多为事后判读，没有实时性的要求，每秒仅处理3—6帧。而在此系统中，能够实现以20ms处理两幅图像。本文根据任务的特点及要求采用以下技术措施：1．应用北京嘉恒中自公司的MC30多路采集卡，实现2路同时采集，可达100帧／秒；2．根据图像的特点省去一些图像预处理方法，直接对图像进行二值化，可以节省很多时间。3．由于图像目标小，当系统工作在较高频率时，采用局部区域测量法来实现脱靶量的测量，以节省判读时间。
本文亦讨论了数字图像处理中的各种阈值分割算法，并对实际处理结果进行比较，从而选择适合系统的二值化算法。
本文的驱动程序是在Windows NT操作平台下开发的；应用程序是基于Windows 2000操作平台、在Visual C++6.0环境下研制开发的。在研制过程中，充分利用Windows 2000操作系统强大的线程管理能力、丰富的消息处理函数、友好的界面等资源，编制的应用程序较好地完成了视频测量系统的图像采集及图像处理、测量数据的处理、存储、打印以及与自准直经纬仪的通讯等功能。
文中研制的视频测量系统实现了高速视频采集，且可同时采集两路视频信号，进行视频信息实时监视、实时信息显示、数据实时处理以及数据记录。实现了基于视频图像的动态实时测量技术。
The dynamic real-time measure system based on video image utilizes multimedia technique and digital video processing to fulfill measure of self-straight theodolite video data; meanwhile it can real-time collect video signal of CCD fixed in two self-straight parallel light-tube and process video, estimates distortion of two-dimension to realize real-time dynamic distortion measure .
This paper' s main research content is the realization, exploitation and constitutes of dynamic real-time measure technique based on video image. The difference between this video image measure system and previous measure system is this system' s dynamic real-time. The previous video measure system was afterwards measure which can process 3-6 frame per-second, Whereas in this system it can process two image in 20ms. This paper adopt several means based on task' s trait and need , as follows:1, apply MC_30 multi-collection-clip of Beijing JionHope Image Technology Ltd. which can realize collect two image simultaneity and reach 100 frame/s. 2. leave out some video image pretreatment, and only segmentation of image which can save much time 3. adopt part-area measure to receive undershoot value in order to save time because of the smallness of image target when system works at highest frequency.
This paper also discuss several segmentation algorithms of digital video processing, compare their processing result and select propriety algorithm which adapts system .
In this paper , the device diver program is developed on Window NT , the application program is developed on Windows' 2000 operation flat using Visual C++ 6.0 program circumstance .In the developing course ,we use fully it's strong thread manage capability and rich news manage function , as well as friendly interface resource so that the application programs complete the following tasks: video images collection and processing ,measure data processing >storage>printing and communication with self-straight theodolite , ect.
The video measure system developed in this paper can realize high-speed video collection, collect two video signal , real-time watch
video image, real-time show information , real-time process and memorize data . In a word, this system realize dynamic real-time measure technique based on video image.
本文研究的主要内容是基于视频图像的动态实时测量技术的实现、测量系统的开发及构成。所研究的视频图像测量系统与以往的视频测量不同的是该系统的动态实时性要求很高。以前的视频测量多为事后判读，没有实时性的要求，每秒仅处理3—6帧。而在此系统中，能够实现以20ms处理两幅图像。本文根据任务的特点及要求采用以下技术措施：1．应用北京嘉恒中自公司的MC30多路采集卡，实现2路同时采集，可达100帧／秒；2．根据图像的特点省去一些图像预处理方法，直接对图像进行二值化，可以节省很多时间。3．由于图像目标小，当系统工作在较高频率时，采用局部区域测量法来实现脱靶量的测量，以节省判读时间。
本文亦讨论了数字图像处理中的各种阈值分割算法，并对实际处理结果进行比较，从而选择适合系统的二值化算法。
本文的驱动程序是在Windows NT操作平台下开发的；应用程序是基于Windows 2000操作平台、在Visual C++6.0环境下研制开发的。在研制过程中，充分利用Windows 2000操作系统强大的线程管理能力、丰富的消息处理函数、友好的界面等资源，编制的应用程序较好地完成了视频测量系统的图像采集及图像处理、测量数据的处理、存储、打印以及与自准直经纬仪的通讯等功能。
文中研制的视频测量系统实现了高速视频采集，且可同时采集两路视频信号，进行视频信息实时监视、实时信息显示、数据实时处理以及数据记录。实现了基于视频图像的动态实时测量技术。
The dynamic real-time measure system based on video image utilizes multimedia technique and digital video processing to fulfill measure of self-straight theodolite video data; meanwhile it can real-time collect video signal of CCD fixed in two self-straight parallel light-tube and process video, estimates distortion of two-dimension to realize real-time dynamic distortion measure .
This paper' s main research content is the realization, exploitation and constitutes of dynamic real-time measure technique based on video image. The difference between this video image measure system and previous measure system is this system' s dynamic real-time. The previous video measure system was afterwards measure which can process 3-6 frame per-second, Whereas in this system it can process two image in 20ms. This paper adopt several means based on task' s trait and need , as follows:1, apply MC_30 multi-collection-clip of Beijing JionHope Image Technology Ltd. which can realize collect two image simultaneity and reach 100 frame/s. 2. leave out some video image pretreatment, and only segmentation of image which can save much time 3. adopt part-area measure to receive undershoot value in order to save time because of the smallness of image target when system works at highest frequency.
This paper also discuss several segmentation algorithms of digital video processing, compare their processing result and select propriety algorithm which adapts system .
In this paper , the device diver program is developed on Window NT , the application program is developed on Windows' 2000 operation flat using Visual C++ 6.0 program circumstance .In the developing course ,we use fully it's strong thread manage capability and rich news manage function , as well as friendly interface resource so that the application programs complete the following tasks: video images collection and processing ,measure data processing >storage>printing and communication with self-straight theodolite , ect.
The video measure system developed in this paper can realize high-speed video collection, collect two video signal , real-time watch
video image, real-time show information , real-time process and memorize data . In a word, this system realize dynamic real-time measure technique based on video image.
引文
[1] Tckalp，A．M．，Digital Video Proccssing[M]．清华大学出版社，1998．
[2] 于起峰，陆宏伟，刘肖琳著，基于图像的精密测量与运动测量[M]．科学出版社，2002．
[3] 郭静寰，基于底层开发技术实现经纬仪测控系统实时通讯技术的研究[C]．长春光学精密机械与物理研究所，2002．
[4] 李清军，新型多媒体视频测量技术研究[C]．长春光学精密机械与物理研究所，2000．
[5] 徐瑞鑫，复杂背景下实时目标跟踪与识别研究[C]．长春光学精密机械与物理研究所，2002．
[6] 郭立红等，舰艇艏艉线测量系统总体设计报告[C]．长春光学精密机械与物理研究所，2002．
[7] 唐良瑞，马全明，景晓军，图像处理实用技术[M]．化学工业出版社2002．
[8] 刘榴娣，刘明奇，党长民，实用数字图像处理[M]．北京理工大学出版社 2001．
[9] 章毓晋，图象工程上册—图象处理和分析[M]．化学工业出版社 2000．
[10] 容观澳，计算机图象处理[M]．清华大学出版社，2000．
[11] 何斌，马天予，王运坚，朱红莲，Visual C++数字图像处理[M]．人民邮电出版社 2001．
[12] 希望图书创作室，Visual C++技术内幕6.0[M]．化学工业出版社2000．
[13] 郭益昆，VC++．NET开发驱动程序详解 Windows 2000/XP[M]．希望电子出版社，2002．
[14] 王汇源，数字图像通信原理与技术[M]．国防工业出版社 2000．
[15] 苏光大，微机图象处理系统[M]．清华大学出版社 2000．
[16] 贾永红，计算机图像处理与分析[M]．武汉大学出版社 2001．
[17] 刘富强 钱建生 曹国清，多媒体图像技术及应用[M]．人民邮电出版社 2000．
[18] 王强，马利庄，图像二值化时图像特征的保留[J]．计算机辅助设计与图形学学报，2000，12(10)：746—750．
[19] 付忠良，图象阈值选取方法的构造[J]．中国图象图形学报，2000，5(6)：466—469．
[20] 冯月霞，用TMS320C50实现图象目标的行心捕获[J]．光子学报，2001，30(4)．
[21] 崔智社，图象序列中机动目标的形心跟踪[J]．航空学报，2001，22(4)：312—316．
[22] 朱同林，用TMS320C50实现图象目标的行心捕获[J]．光子学报，2001，30(4)．
[23] 侯格贤，唐明，马颂德，图象中目标的快速搜索算法[J]．中国图象图形学报，2001，6(8)：760—764．
[24] 魏志成，周激流，吕航，陶理，刘智明，一种新的图象分割自适应算法的研究[J]．中国图象图形学报，2000，5(3)：216—220．
[25] 高永英，张利，吴国威，一种基于灰度期望值的图象二值化算法[J]．中国图象图形学报，1999，4(6)：524—527．
[26] 王培珍，杜培明，一种用于多阈值图象自动分割的混合遗传算法[J]．中国图象图形学报，2000，5(1)：44—47．
[27] 郑宏，潘励，基于遗传算法的图像阈值的自动选取[J]．中国图象图形学报，1999，4(4)：327—330．
[28] 汪遵懋，低空高射武器观瞄系统的图像处理技术[J]．光学技术，2001，27(3)．
[29] 单月晖，楼生强，皇甫堪，匀速直线运动目标脱靶量测量方法[J]．国防科技大学学报，2001，23(5)：5—8．
[30] 杨新林，崔悦琳等．Windows NT下实现对串口中断的实时处理，微型机与应用[J]．2000，19(7)：215—218．
[31] 何照才，胡保安．光学测量系统[M]．北京，国防工业出版社，2002，1．
[32] ROSS R，Nelson著．前导工作室译．Windows 2000编程技术内幕[J]．机械工业出版社，2000．
[33] 杨梅，吴钦章等．用DDK编写Windows NT设备驱动程序中的硬件初始化[J]．光电工程，2001，28(1)：62—66．
[34] 张李超，韩明等．Windows NT的实时性研究[J]．，计算机工程与应用，2002，37(5)：41—43．
[2] 于起峰，陆宏伟，刘肖琳著，基于图像的精密测量与运动测量[M]．科学出版社，2002．
[3] 郭静寰，基于底层开发技术实现经纬仪测控系统实时通讯技术的研究[C]．长春光学精密机械与物理研究所，2002．
[4] 李清军，新型多媒体视频测量技术研究[C]．长春光学精密机械与物理研究所，2000．
[5] 徐瑞鑫，复杂背景下实时目标跟踪与识别研究[C]．长春光学精密机械与物理研究所，2002．
[6] 郭立红等，舰艇艏艉线测量系统总体设计报告[C]．长春光学精密机械与物理研究所，2002．
[7] 唐良瑞，马全明，景晓军，图像处理实用技术[M]．化学工业出版社2002．
[8] 刘榴娣，刘明奇，党长民，实用数字图像处理[M]．北京理工大学出版社 2001．
[9] 章毓晋，图象工程上册—图象处理和分析[M]．化学工业出版社 2000．
[10] 容观澳，计算机图象处理[M]．清华大学出版社，2000．
[11] 何斌，马天予，王运坚，朱红莲，Visual C++数字图像处理[M]．人民邮电出版社 2001．
[12] 希望图书创作室，Visual C++技术内幕6.0[M]．化学工业出版社2000．
[13] 郭益昆，VC++．NET开发驱动程序详解 Windows 2000/XP[M]．希望电子出版社，2002．
[14] 王汇源，数字图像通信原理与技术[M]．国防工业出版社 2000．
[15] 苏光大，微机图象处理系统[M]．清华大学出版社 2000．
[16] 贾永红，计算机图像处理与分析[M]．武汉大学出版社 2001．
[17] 刘富强 钱建生 曹国清，多媒体图像技术及应用[M]．人民邮电出版社 2000．
[18] 王强，马利庄，图像二值化时图像特征的保留[J]．计算机辅助设计与图形学学报，2000，12(10)：746—750．
[19] 付忠良，图象阈值选取方法的构造[J]．中国图象图形学报，2000，5(6)：466—469．
[20] 冯月霞，用TMS320C50实现图象目标的行心捕获[J]．光子学报，2001，30(4)．
[21] 崔智社，图象序列中机动目标的形心跟踪[J]．航空学报，2001，22(4)：312—316．
[22] 朱同林，用TMS320C50实现图象目标的行心捕获[J]．光子学报，2001，30(4)．
[23] 侯格贤，唐明，马颂德，图象中目标的快速搜索算法[J]．中国图象图形学报，2001，6(8)：760—764．
[24] 魏志成，周激流，吕航，陶理，刘智明，一种新的图象分割自适应算法的研究[J]．中国图象图形学报，2000，5(3)：216—220．
[25] 高永英，张利，吴国威，一种基于灰度期望值的图象二值化算法[J]．中国图象图形学报，1999，4(6)：524—527．
[26] 王培珍，杜培明，一种用于多阈值图象自动分割的混合遗传算法[J]．中国图象图形学报，2000，5(1)：44—47．
[27] 郑宏，潘励，基于遗传算法的图像阈值的自动选取[J]．中国图象图形学报，1999，4(4)：327—330．
[28] 汪遵懋，低空高射武器观瞄系统的图像处理技术[J]．光学技术，2001，27(3)．
[29] 单月晖，楼生强，皇甫堪，匀速直线运动目标脱靶量测量方法[J]．国防科技大学学报，2001，23(5)：5—8．
[30] 杨新林，崔悦琳等．Windows NT下实现对串口中断的实时处理，微型机与应用[J]．2000，19(7)：215—218．
[31] 何照才，胡保安．光学测量系统[M]．北京，国防工业出版社，2002，1．
[32] ROSS R，Nelson著．前导工作室译．Windows 2000编程技术内幕[J]．机械工业出版社，2000．
[33] 杨梅，吴钦章等．用DDK编写Windows NT设备驱动程序中的硬件初始化[J]．光电工程，2001，28(1)：62—66．
[34] 张李超，韩明等．Windows NT的实时性研究[J]．，计算机工程与应用，2002，37(5)：41—43．