基于图像处理的高速公路路面裂痕自动动检测技术研究(4)
CMOS图像传感器的结构如图2-2所示。
图2.2 CMOS图像传感器
其主要贡献是将探测器、电荷、电压转换以及提供缓冲和寻址的晶体管都集成到像元内。由于入射光子转换为信号电荷后，信号电荷到电压的转换是直接在每个像元中完成的，因此CMOS的特点是大部分工作都是在电压域内进行。整个像元的行信号是以低速并行采样，而列信号的多路转换是在阵列底部完成，CMOS的这种结构提供了随机进入像元，以非常高的帧速率直接开窗口的能力。
根据上面对CCD和CMOS摄像头的比较，本课题的图像采集系统采用CMOS数码摄像头。选择好照明光源以及数码摄像机之后，就可以进行图像的采集和处理了。
2.2.2 光源的选择设计【10】
在夜晚工作时需要用到照明装置，光源的种类很多，所以需要对光源进行选择。传统光源主要有白炽灯、日光灯等，新型光源主要有LED。
LED（Lighting Emitting Diode）是一种新型的半导体固态光源，它利用固体半导体芯片作为发光材料，当其两端加上正向电压时，半导体中的载流子复合，放出过剩的能量，引起光子发射，产生可见光。
现将白光LED与传统光源的特点比较如下：
白炽灯的色温在2500-3000K，而日光灯和白光LED的色温均可达3000-10 000K。白炽灯是热发光光源，日光灯是气体发光，而LED是冷发光。白炽灯的寿命只有1000h，日光灯可达10 000h，白光LED可达100 000h。白炽灯反应慢，约为100ms，且耗电易碎，而日光灯反应较快但含汞会产生污染且易碎，白光LED则省电，耐震动、反应时间极快。正是因为LED的以上优点，本课题决定采用LED作为照明光源。
对光源的要求是亮度均匀、明暗可调。本课题采用6个LED排成两排作为光源，可以满足视场大小以及光强的需要，并且LED接有调节光强的旋钮，可以根据现场拍摄的情况将亮度调至最适宜状态，防止因为光源亮度太小或太大引起的缺陷图像不清晰。光源放置的位置在玻璃基板的斜上方，在数码摄像头之下，在搭建采集平台时一定要寻找最佳角度，使接收到的缺陷反射光最大并且要保证没有镜面反射光进入摄像头。
三章 图像处理的一些理论
图像处理是本课题的主要部分，在图像获取之后，需要对图像进行处理。由于拍摄环境，拍摄系统等原因，获取的图像是含有噪声的图像，而且路面不仅仅有裂痕，还有坑洞，石子等，这都会对图像造成影响，所以需要对图像进行滤波，分割，识别等处理。首先，需要对图像以及图像处理有一定的了解。
3.1 图像的基础理论
图像就是对客观存在的物体的一种相似性的生动模仿或描述。“图”是物体透射光或反射光的分布，“像”是人的视觉系统对图的接受在大脑中形成的印象或认识。前者是客观存在的，而后者为人的感觉。图像应是两者的结合。如果把图像仅仅看成是二文平面上或三文立体空间中具有暗亮或色彩变化的光分布，是不严格的，它应包括人的心理因素。
然而，除了这些能被人眼观察到的各种平面图像以外，它还包括视觉无法观察的其它物理图像和空间物体图像，例如:温度、压力、高度等物理量的平面或空间分布就是无法用人眼直接观察的图像。人们可以通过各种观测系统从被观察的场景取得图像。观察系统包括:拍摄各种场景的照相机和摄像系统;观察微小细胞的显微图像摄像系统;考察地球表面的卫星多光谱扫描成像系统;在工业生产流水线上监控的工业机器人视觉系统;检查人体内脏或材料内部结构的超声、x射线计算机断层摄影系统等等。【5】
从观测系统所取得的图像可以是静止的，如文字、照片、细胞切片等等;也可以是运动的，如飞行物、传送带上的工件、心脏图像等;物体还可以是三文立体的，如机器零件、远近不一的建筑群、表面凹凸不平的山脉等;所成的图像可以是黑白的，也可以是彩色的，但目前图像处理主要研究的还是二文图像或图像序列。