标签: 图像处理

影像质量应用于多个不同领域，无论是在娱乐、医疗或工业应用中，高质量的影像都是决策的关键基础。清晰的影像不仅能提升观看体验，还能保证关键细节的准确传达，例如：在医学影像中，它对诊断结果有着直接的影响！ 不仅如此，影像质量还影响了： ▶ 压缩技术 ▶ 存储需求 ▶ 传输效率 随着技术进步，影像质量的标准不断提高，对于研究与开发领域，理解并提升影像质量已成为不可忽视的重要课题。在图像处理的过程中，硬件与软件除了各自扮演着不可或缺的基础角色，有效地协作能够确保图像处理过程既高效又具有优异的质量。 软硬件各扮演了什么样的角色？ ◆ 硬件扮演以下的角色: 数据处理效能： 硬件如中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)负责处理大量的影像数据，确保高速且高效的计算能力。 影像输出质量： 显示设备(如显示器和投影仪)直接影响影像的呈现效果，确保颜色、对比度、亮度等参数达到预期效果。 硬件编码器： 用于影像编码的硬件能加速影像压缩和解压缩过程，提高实时图像处理的性能。 ◆ 软件扮演以下的角色： 算法灵活性： 软件决定使用的影像算法，允许对压缩、去噪、锐化等图像处理功能进行调整。 格式转换与兼容性： 软件能处理不同的影像格式，并进行跨格式的转换和优化，确保不同设备的兼容性。 图像处理调整： 软件可以对影像进行色彩校正、特效处理、分辨率调整等，提升影像质量。 硬件提供了高效能计算的支撑，能快速处理大量数据，并进行实时的影像编码与译码，同时影像输出的设备如显示器，直接影响最终的影像呈现效果。 另一方面，软件则提供了灵活性与可扩展性，能够调整不同的影像算法、进行画质增强、格式转换等操作。 影像压缩的潜在风险及问题： 在影像压缩中，软、硬件都会是影响成像的原因，因此二者间需要互相协调较正，找到最佳的平衡。了解各自的优劣势后，才能做出最好的调校。 软件在影像压缩中有哪些劣势？ 软件编码效能较硬件编码器低，处理速度通常较慢。 需消耗大量系统资源，如CPU和内存，可能导致性能瓶颈。 在高分辨率图像处理上，可能无法达到实时效能。 硬件在影像压缩中又有哪些劣势？ 灵活性差：硬件设计针对特定压缩算法，若有新算法出现，则无法灵活更新。 开发与更新成本高：设计与生产专用硬件成本昂贵，且更新或改进设计通常需要更长的周期。 硬件上常遇到的瓶颈与商机 针对硬件规格(Hardware specs)、成本(Cost) 及其他变量进行了多次量测，特别是关注影像延迟(Video Latency) 的表现。透过对这些参数的精确测试，发现不同硬件规格与成本组合对影像延迟有显著影响。 以此为依据，得以挑选出潜在的商业机会。例如表一中，Sample 4 的高规格硬件以 153ms 的低延迟表现脱颖而出，这在低延迟需求高的应用场景中展现了商业潜力，而低规格的硬件则在成本较低的情况下表现相对较慢。 软件优化的技术难点与解决方案 在软件优化技术的支撑下，我们协助客户进行影像质量的提升，并帮助他们完成开发与验证的流程。具体过程包括分析客户的需求，针对图像处理中的问题进行诊断，提供有效的技术解决方案，并运用如 PSNR、VMAF 和 SSIM 等质量指针进行反复测试验证。 从上表二，可以了解软件优化对影像质量指针(如 PSNR、VMAF 和 SSIM)的显著影响。优化后的数据(右侧)显示，无论是 PSNR 、 VMAF及SSIM，质量都大幅度提升。

来源：友思特 机器视觉与光电 友思特分享 | CamSim相机模拟器：极大加速图像处理开发与验证过程 原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/IED7Y6R8WE4HmnTiRY8lvg 欢迎关注虹科，为您提供最新资讯！ 随着图像处理技术的不断发展， 相机模拟器 在图像处理开发和验证中扮演着越来越重要的角色。相机模拟器能够模拟真实相机的成像过程，提供高质量的图像输入，使开发人员能够更好地评估和调整图像处理算法。本文将 探讨如何通过相机模拟器来加速图像处理的开发和验证过程 。 在现实生活中，图像处理算法的开发人员在测试和验证他们的系统时经常面临各种障碍，包括但不限于： √ 测试数据不可复制 √ 测试阶段时间消耗长 √ 不必要的时间/成本的增加 因此，友思特带来Gidel的 CamSim模拟器 ，该模拟器能够 生成图像数据 ，不仅可以 回放 之前实验记录的真实图像数据，同时也可以为开发人员 创建虚拟图像 。 CamSim相机模拟器的测试模式可以 以高速、慢动作甚至逐帧运行来达到最优可视化 。用户可以在真实的图像/视频基础上生成专用的图像，以更好地验证算法或进行调试。同时，用户不需要针对整个系统或现场测试进行环境搭建，只需要 一个采集卡和CamSim模拟器 即可完成开发验证功能。 CamSim相机模拟器 可以与 CoaXPress、CameraLink以及用户的第三方采集卡 对接进行用户数据的模拟，其主要测试流程如下： CamSim在不同的应用场景中具有广泛的应用和价值，主要应用场景有： 1 机器视觉系统验证 在验证机器视觉系统时，例如对图像质量进行检测，CamSim可以 对对象及其缺陷的样本图像进行图像处理算法的验证 。该情况下，所使用的图像是在现实生活条件下拍摄的，但与真实相机不同的是，每一帧都可以以 100%的准确率 进行重复复现。 如果在特定的帧中检测到处理错误，那么您可以根据需要重复该非常精确的帧，直到问题得到解决为止。同时用户也可以在以后的同一组图像中 重复使用CamSim ，以测试相应的系统，并将其与完全相同数据的原始设计进行比较。 2 模拟同步的多相机采集 有些应用程序需要同时获取多个目标，例如三维重建。 友思特Gidel的CamSim相机模拟器 可以 同步多个CamSim设备 ，就像它们是实际的相机一样。它们都可以通过外部触发器或通过采集卡发送的协议触发器进行同步。 3 模拟算法开发的边界条件 开发边界条件可能很难在现实生活中复现，那么为什么不 直接模拟 它们呢？创建一个测试图像文件（BMP），该文件对应于您需要测试的边界条件的案例，使用CamSim运行它。图像将被输入到用户的系统中，就像由真实的相机流式传输的一样。然后，用户可以使用SignalTap或ChipScope等调试工具来调试有问题图像的处理问题。 通过创建自己的测试图像，可以通过 调整特定的图像功能 （例如添加或删除噪声、增益等）来充分灵活地描述边界情况。 4 模拟不断变化的环境条件 相机在实际拍摄过程中会受到各种外部因素的影响，尤其是在 户外成像 时，会因为光照条件等的不断变化是开发验证尤其具有挑战性。比如将你的相机安装在移动设备（如无人机）上，会增加视角、相对于太阳的变化等。当为无人机开发图像处理算法时，您需要解决这些变化。而这样的测试必须在每次更新之后重复进行，这是一件非常费时和昂贵的工作。此外，天气状况总是不可预测的。使用CamSim，用户可以 完全根据需要提供此类场景的图像 。同时还可以 调整图像流的速度 ，以便能够比使用实时流更容易地识别图像处理错误。 更多内容 了解更多友思特 CamSim相机模拟器 产品信息，欢迎您访问官网：https://viewsitec.com/

我，CrazyBingo，风靡FPGA行业多年，曾长时间霸榜多个博客论坛，获得过十佳博主称号； 随后，由于工作、生活等其他原因，近8年没有在写过博客，几乎断档，销声匿迹。 因此00后，甚至90后很少有认识我的； 虽然我的书一直在高校做教材，新书也深受业内人士的亲睐； 我开源的代码，文档，博客也一直在被扩散，奄奄一息的存在着。 为了重新开始， 今天，我，将重出江湖，寻找原来的故土。 未来主要分享一下内容： 1） FPGA行业应用技术 2） 易灵思、高云等国产FPGA使用技术 3） FPGA图像处理，硬件加速相关技术 4） 分享一些FPGA成功的案例，方案性层次的介绍设计流程 最后，别问我是谁，知道的都知道，不知道的权当重新开始，毕竟也曾“疯狂过”...

通过对偏振光的了解，在工业图像处理中可以减少反射和高光，或增加精细结构的对比度。甚至连作用于表面以下的材料张力等物理特性也可以可视化。 为了确定偏振信息，到现在为止，4个不同方向的偏振滤光片的连续图像和后续的PC处理是必要的。有了索尼的Polarsens技术，只需一次取像即可。额外的数据预处理将来自虹科偏振相机的原始数据实时转换为有用的图像格式，以便在主机中进行更有效的进一步处理或评估。 偏光 迄今为止，在图像处理中主要采用特殊照明、滤光镜和光学配件的另一个特点是波的偏振。偏振并不是描述光束本身的方向，而是描述光粒子（光子）与传播方向垂直摆动的波幅方向。非极化光波在不同的方向上振荡。白炽灯或太阳光就是例子。 如果光子只向一个方向运动，我们说的是线性偏振光。特殊的偏光片可以吸收或减弱在所有平面（即其偏光轴）上振荡的入射光，从而形成近乎线性的偏光。 反射与极化有什么关系？ 在高度反射的表面，如玻璃，光线可以被偏转。根据物体的观察角度，可能会在观察者的方向发生不必要的反射。下面以汽车为例，说明汽车车窗是如何因这种光线反射而变得不透明的。室内的物体或人就这样几乎无法辨认--变得几乎 "看不见"。 如果光的反射发生在非金属表面（如这里的玻璃），物理过程会导致光的自然偏振。这意味着可以通过使用适当的偏振滤光片来减少这种特殊的偏振光成分，从而减少眩光效应。未极化的部分光仍然可以通过滤镜。 挡风玻璃上的光反射可以通过偏振滤镜来消除 仅靠偏振滤镜是无法消除金属表面的反光的 !在金属表面上，光没有偏振，只是反射。因此，尽管有偏振相机，但根据 应用情况，绝对有必要在照明上安装一个额外的偏振滤光片，以抑制干扰光的反射。 偏振对图像处理的重要性 对于光的纯感知或数字化，无论我们面对的是偏振光还是非偏振光，都没有技术上的区别。在数字图像处理中，主要是对场景进行照明，使某些特征可见。但在与光的关系上，人们总是要与干扰性的反射和褪色作斗争，这往往使重要的特征没有被发现。 如果镜像抹去了信息，例如，因为汽车司机的脸被挡风玻璃上的反光所遮挡，在图像采集后，用任何图像处理技术都无法恢复。特别是在工业图像处理中，为了尽可能地减少干扰影响，常采用漫射散射光。然而，根据不同的应用，最佳照明可能非常昂贵。 可以通过有针对性地过滤干扰影响，让本质变得明显。关于偏振光的知识，它是如何产生的，如何影响它，提供了解决的方法。偏振滤镜在图像处理中用于减少反射或高光，但也用于增加对比度。它们在应力分析中也很有用，可以将表面以下的物理特性可视化。 偏振极化优势 ： 由于光不仅具有表面偏振性，还具有机械应力或光折射等其他物理特性，因此可以使普通图像传感器无法检测到的物体特征和缺陷变得可见。 巨细无遗 通过更多的光照或消除干扰影响，想看到的材料缺陷或物体特征不一定就能够被看清。在下面的图片示例中，只觉得对我们来说重要的影像内容彰显得清楚，或者说它们的光照强度增加了。不尽然光线是由污渍和划痕的反射而产生的偏光。 利用极化程度，在玻璃检测过程中，污渍和划痕变得明显 在这里，只有通过可视化的 "偏振程度 "才能非常清晰地看到指纹和划痕 ，偏振光线比非偏振光线更加清晰可见。 但普通的相机传感器并不能记录光的偏振情况。这意味着信息在采集过程中会丢失 。 要计算这样的图像，就必须用数字来捕捉这个场景的光的偏振。这样就可以对已经数字化的图像进行后续处理，或者让我们看到 "看不见 "的特征。比如索尼的Polarsens技术，这种偏振的量化就非常容易实现。这意味着， 如果使用我们的GV-5080CP-P（GigE Vision）或U3-3080CP-P（USB3 Vision）等相机 ，其中包括索尼IMX250MZR单声道Polarsens传感器， 可以在一张图像中捕获偏振信息 。 虹科相机，带4倍线性偏振镜 采用索尼IMX250MZR单偏 振传感器 的虹科偏振相机有GigE Vision和USB3 Vision两种版本。 技术数据表可以从我们的网站下载 。 一张图像就足以将极化信息与图像内容一起采集。无需偏振光源或偏振滤镜等特殊配件。这得益于索尼传感器的创新设计。 位于光电二极管和微透镜之间的 "四向偏振器"，通过线性偏振滤光片的原理，在一幅图像中生成四个偏振方向（0°、45°、90°或135°）的传感器原始图像。对偏振滤光片的每个角度测量不同的强度。2x2簇中的四个相邻像素与其四个不同的偏振滤光片构成一个 "计算单元"。 这样一来，传感器真正的500万像素被分成了4个较小的图像，每个图像为一个偏振角度，但它们的图像内容反映的是同一个时刻。 摄像机上的偏振 摄像机中偏振信息的成分选择和数据预处理。 从相机固件2.4版本开始，虹科uEye CP偏振相机能够通过像素预处理，利用 "四向偏振器 "的原始图像数据，独立确定单次图像采集的偏振光方向和程度。这使得新的图像信息可以通过偏振数据计算和可视化，例如，使对比度可见。 通过预定义的、可选择的图像组件，用户可以，例如，直接从传感器的原始数据中过滤掉干扰性的光线反射，或者在图像传输到PC之前，就使反射物体的特征在几乎完全黑暗的环境中可见--只需点击一下。 “相机数据预处理”优势： - 简单： 简化了图像处理工程师的工作，他们已经从相机中接收到了进一步处理的最佳数据。 - 高效： 节省PC资源。摄像机和PC有效地共享工作。 - 符合视觉要求： 来自摄像机的结果数据可用于任何标准视觉应用程序，而无需额外或特殊软件。 通过虹科 Vision Cockpit进行配置 虹科偏振相机的图像格式可以通过任何兼容GenICam的软件进行设置和使用。我们在IDS Vision Cockpit的帮助下解释摄像机参数的配置，您可以通过我们的软件开发包IDS peak进行安装。图像格式可以在ImageFormatControl节点中作为可单独选择的图像组件找到。如果您打开的是固件2.4的相机，您可以在搜索栏中输入例如 "组件 "来查找设置。 您可以通过IDS Vision Cockpit激活各个图像格式，具体如下。 · 禁用图像采集 · 使用 "组件选择器 "选择所需的图像格式。 · 用 "组件启用 "激活图像格式。 · 重新开始图像采集 相机会自动切换到所需的图像格式（如 "8 位单声道 "或 "24 位 RGB"）。 利用虹科peak进行编程 要在你自己的应用程序中使用新的图像格式，只需要几行源代码。下面的源码块显示了在编程语言C#中用虹科 peak 对图像格式进行编程。 检索所有可用的图像组件 查询当前活动的图像组件 选择并激活一个图像组件 总结 偏振是光的一种属性，可以识别人眼看不到的物体属性，也是 "正常 "的图像传感器。这使得它在反射或半透明表面的应用中成为数字图像处理的重要工具。通过SONY IMX250MZR传感器和机载像素预处理， 虹科偏振相机能够通过一次图像采集确定图像场景的所有必要的偏振信息，并将这些信息以不同的像素格式提供给上位机作进一步处理或直接评估 。 FPGA加速算法使相机不仅仅是提供传感器数据。实时，它们已经提供了有意义的评估，可以通过GigE或USB3视觉接口被任何符合GenICam的应用进一步使用。因此， 虹科偏振相机成为图像处理的一部分，减少了主机的计算负荷 。 亲自测试一下，在图像传输到PC之前，只需点击一下，就能让对象属性可见。 虹科工业相机 虹科提供高效能USB和GigE接口的模块相机，广泛应用于设备、工厂、机械工程、无人机以及非工业领域（如医疗科技、农业或物流行业）。 主要特点： 高速飞拍 即插即用，快速集成 可灵活定制 标准工业相机 多相机应用稳定 超小体积可安装在狭小空间 自动对焦板级相机 可选用各种规格的镜头 使用PoE的高防护等级 通过U3V协议符合视觉标准 多种传感器选择

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