1、摘要I毕 业 设 计（论 文）题 目： 基于数字图像的矩形芯片定位方法 研究与实现 摘要I毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按
2、照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 摘要I学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授
3、权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日摘要I注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300 字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献
4、8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于 1 万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于 1.2 万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用 A4 单面打印，论文 50 页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应
5、有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订摘要I摘 要毕业设计的任务是以数字图像处理技术为基础，实现矩形芯片的定位。本文介绍了数字图像处理的基础知识，讨论了传统的边缘检测算法的优缺点，针对矩形芯片的特征设计出一种新的边缘检测算法，利用一定斜率的直线扫描图像，得到直线上像素点的灰度值之和，再根据差分法求出最优斜率，经过多次实验设定一定的阈值，求出图像边缘所在的直线，并利用计算机编程技术对得到的参数数据进行研究，分析出芯片与水平线的夹角和芯片的中心坐标，为后期的准确焊接提供支持。关键词： 数字图像处理 ；边缘检测 ；中
6、心坐标 ；夹角Abstract Abstract IIThis paper of the graduated design is based on digital image processing technology, to achieve the positioning of the rectangular chip.This paper introduced digital image processing knowledge, discussed the advantages and disadvantages of the traditional edge detection alg
7、orithm , designed of a new edge detection algorithm in view of the characteristics of the rectangular chip, scanned image by making use of the straight-line of a certain slope, got the gray value of the pixel line, and then derive the optimal slope based on the difference method, through a series of
8、 experiments set a certain threshold, where is the calculated straight-line of the edge, also make use of computer programming technology to research according to the parameters of data, analysis the chip and the angle between the horizon and the center of the chip coordinates, to provide support fo
9、r the latter accurate welding.Keywords: Digital image processing; Edge detection; Center coordinates; Angle;目录摘 要 .I目录Abstract .II第一章 研究现状和实际意义 .11.1 数字图像处理的背景 .11.2 数字图像处理的研究现状 .11.3 矩形芯片研究的实际意义 .2第二章 数字 图像编程基础 .32.1 Windows 编程简介 .32.1.1 Visual C+简介 .32.1.2 Visual C+数字图像编程基础 .42.2 开发平台 .5第三章 数字图像处理
10、典型算法 .63.1 BMP 图像简介 .63.2 边缘检测原理 .63.3 四 种典型边缘检测算子 .73.3.1 Roberts 边缘检测算子 .73.3.2 Sobel 边缘检测算子 .73.3.3 Prewitt 边缘检测算子 .83.3.4 拉普拉斯边缘检测算子 .93.4 四种典型算子的不足之处 .15第四章 系统功能设计与实现 .164.1 总体设计 .164.2 界面设 计 .174.3 矩形芯片图像的获取 .184.3.1 灰度图简介 .184.3.2 矩形芯片的读取与显示 .134.4 矩形芯片边缘检测的设计 .144.4.1 边缘检测算法的设计思路 .154.4.2 边
11、缘检测最优斜率 K 的计算 .164.4.3 边 缘扫描 .174.4.4 边界 提取方案 .194.5 矩形芯片偏角的计算 .204.6 矩形芯片中心坐标的计算 .204.7 功能总结 .26第五章 小结与感受 .275.1 VC+编程感受 .275.2 本芯片定位方法的意义 .235.3 本芯片定位方法的优点 .235.4 本研究有待改进的地方 .23结束语 .24参考文献 .25基于数字图像的矩形芯片定位方法研究与实现1第一章 研究现状和实际意义1.1 数字图像处理的背景数字图像处理又称为计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程,就是采用计算机对图像进
12、行信息加工。图象处理的主要内容有：图像的采集、增强、复原、变换、编码、重建、分割、配准、嵌拼、融合、特征提取、模式识别和图像理解。数字图像处理是一个跨学科的前沿科技领域，它与数学、光学、电子学、计算机技术、成像技术、视觉心理学、视觉生理学、计算机视觉和人工智能密切相关。 数字图像处理最早出现于20世纪50年代，人们开始利用计算机来处理图形和图像信息。数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期。早期的图像处理的目的是改善图像的质量。输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像。首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室。他们对航天探测器在1964年发回的几千张月球照片使用了图像处理
13、技术，为人类登月创举奠定了坚实的基础，也推动了数字图像处理这门学科的诞生。数字图像处理取得的另一个巨大成就是在医学上获得的成果。1972年英国工程师 Hounsfield 发明了用于头颅诊断的X射线计算机断层摄影装置，也就是我们通常所说的CT。CT的基本方法是根据人的头部截面的投影，经计算机处理来重建截面图像。1979年，这项无损伤诊断技术获得了诺贝尔奖，说明它对人类做出了划时代的贡献。从70年代中期开始，随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展，数字图像处理向更高、更深层次发展。人们已开始研究图像理解或计算机视觉。很多发达国家投入更多的人力、物力到这项研究，取得了不少重要的研究成果。
14、1.2 数字图像处理的研究现状近年来图像处理技术发展非常迅速，应用也越来越广，已经渗透到工程、工业、医疗保险、航天航空、军事、科研等各个方面，有些技术已经相当成熟并取得了惊人的效益。20 世 纪 20 年 代 ， 图 像 处 理 首 次 得 到 应 用 。 20 世 纪 60 年 代 中 期 ， 随 电 子 计 算 机 的 发展 得 到 普 遍 应 用 。 60 年 代 末 ， 图 像 处 理 技 术 不 断 完 善 ， 逐 渐 成 为 一 个 新 兴 的 学 科 。 利用 数 字 图 像 处 理 主 要 是 为 了 修 改 图 形 ， 改 善 图 像 质 量 ， 或 是 从 图 像 中 提
15、取 有 效 信 息 , 还 有 利 用 数 字 图 像 处 理 可 以 对 图 像 进 行 体 积 压 缩 ， 便 于 传 输 和 保 存 。 数 字 图 像 处 理 主 要研 究 以 下 内 容 ： 傅 立 叶 变 换 、 小 波 变 换 等 各 种 图 像 变 换 ； 对 图 像 进 行 编 码 和 压 缩 ； 采 用各 种 方 法 对 图 像 进 行 复 原 和 增 强 ； 对 图 像 进 行 分 割 、 描 述 和 识 别 等 。 随 着 技 术 的 发 展 ，数 字 图 像 处 理 主 要 应 用 于 通 讯 技 术 、 宇 宙 探 索 遥 感 技 术 和 生 物 工 程 等 领 域
16、 。数 字 图 像 处 理 因 易 于 实 现 非 线 性 处 理 ， 处 理 程 序 和 处 理 参 数 可 变 ， 故 是 一 项 通 用 性强 ， 精 度 高 ， 处 理 方 法 灵 活 ， 信 息 保 存 、 传 送 可 靠 的 图 像 处 理 技 术 。 主 要 用 于 图 像 变 换 、量 测 、 模 式 识 别 、 模 拟 以 及 图 像 产 生 。 广 泛 应 用 在 遥 感 、 宇 宙 观 测 、 影 像 医 学 、通 信 、 刑 侦 及 多 种 工 业 领 域 。基于数字图像的矩形芯片定位方法研究与实现2图像是人类获取和交换信息的主要来源，因此，图像处理的应用领域必然涉及到
17、人类生活和工作的方方面面。随着科学技术的发展，数字图像处理技术的应用领域也将随之不断扩大。进入 21 世纪，随着计算机技术的迅猛发展和相关理论的不断完善，数字图像处理技术在许多应用领域受到广泛重视并取得了重大的开拓性成就。属于这些领域的有航空航天、生物医学工程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺术等。该技术成为一门引人注目、前景远大的新型学科。数字图像处理技术在航空航天、工业生产、医疗诊断、资源环境、气象及交通监测、文化教育等领域有着广泛的应用，创造了巨额社会价值；同时还远远不能满足社会需求，自身也在不断完善和发展，有很多新的方面要探索。它必将向更深入、更完善的方向发展：处理算法
18、更优化，处理速度更快，实现图形的智能生成、处理、识别和理解。1.3 矩形芯片研究的实际意义 基于数字图像的研究国内已有很多例子，例如基于 SPCA563B 芯片的图像识别系统，是凌阳科技公司推出的一颗用于图像识别领域的 IC，不仅具有一般单片机的控制功能，而且具有图像识别与处理能力。该图像识别系统就是以它为核心进行数据处理与控制。该系统已实现的功能有：物体颜色和形状识别、字符识别以及手势识别等。利用这些识别的结果，可以开发游戏、趣味教学、智能玩具、文字输入以及智能识别等应用系统。还有近年来对各种车牌图像的提取文献都用到了图像识别的方法，对车牌的定位，车牌的边缘检测以及对车牌上各种字符（英文字母
19、和数字）的识别，还要有一定得图像分割与模式匹配，得到车牌上的各种字符。本 课 题 是 基 于 数 字 图 像 的 矩形芯片的定位研究，主要通过对芯片在电路板上的扫描图像，识 别 图 像 的 外 观 、 形 态 及 坐 标 ， 利用正确的算法计算芯片在电路板上放置的正确性，从而达到芯片正确焊接的目的。本课题的工作主要分为以下三个方面：一是读入矩形芯片的图像，得到图像的坐标和每个坐标对应的 RGB 值，研究图片的灰度信息。二是针对矩形芯片的特征设计边缘检测算法，得到图像的边缘并把边缘提取出来。三是在已经得到的矩形芯片图片的边缘与轮廓的基础上,利用计算机编程技术对得到的参数数据进行研究，分析出芯片中
20、心坐标和芯片与水平线的夹角，为后期的准确焊接提供数据支持。基于数字图像的矩形芯片定位方法研究与实现3第二章 数字图像编程基础2.1 Windows 编程简介Windows 编程是基于 Microsoft 公司的 window 操作系统的编程,windows 编程可以为windows 操作系统制作软件,而且 windows 编程是基于窗口的.不像以前的 DOS 编程只有一个屏幕,而 window 可以在可见化的世界里任意施展,window32 全部都是用 c 写的.下面简单介绍一下与 Windows 系统密切相关的几个基本概念：窗口：窗口是 Windows 本身以及 Windows 环境下的应用
21、程序的基本界面单位。从用户的角度看，窗口就是显示在屏幕上的一个矩形区域，其外观独立于应用程序，事实上它就是生成该窗口的应用程序与用户间的直观接口；从应用程序的角度看，窗口是受其控制的一部分矩形屏幕区。应用程序生成并控制与窗口有关的一切内容，包括窗口的大小、风格、位置以及窗口内显示的内容等。用户打开一个应用程序后，程序将创建一个窗口，并在那里默默地等待用户的要求。每当用户选择窗口中的选项，程序即对此做出响应。程序：通常说的程序都是指一个能让计算机识别的文件，接触得最多的便是.exe 型的可执行文件。进程：所谓进程就是应用程序的执行实例（或称一个执行程序）。需要注意的是：进程是程序动态的描述，而上
22、面说到的程序是静态的描述，两者有本质的区别。线程：线程是进程中的一个执行单元，同一个进程中的各个线程对应于一组 CPU 指令、一组 CPU 寄存器以及一些堆栈。进程本来就具有动态的含义，然而实质上是通过线程来执行体现的，从这个意义上说，Windows 进程的动态性意义已经不是很明显了，只算是给程序所占的资源划定一个范围而已，真正具有动态性意义的是线程。消息：我们几乎做每一个动作都会产生一个消息，在用鼠标指点江山的今天，鼠标被移动会产生 WM_MOUSEMOVE 消息，鼠标左键被按下会产生 WM_LBUTTONDOWN 的消息，鼠标右键按下便产生 WM_RBUTTONDOWN 消息等等。所有的这
23、些都可以通过 Get Message，Send Message 等函数得到。事件：从它的字面意思我们就可以明白它的含义，如在程序运行的过程中改变窗口的大小或者移动窗口等，都会触发相应的“事件”。句柄：单单一个“柄” 字便可以解释它的意思了，我们天气热时摇扇子的时候只要抓住扇柄便可以控制整个扇子的运动了，在程序中也差不多是这个意思。通常一个句柄就可以传递我们所要做的事情。有经验的读者肯定清楚，编写程序总是要和各种句柄打交道的，句柄是系统用来标识不同对象类型的工具，如窗口、菜单等，这些东西在系统中被视为不同类型的对象，用不同的句柄将他们区分开来。2.1.1 Visual C+简介Visual C+是一个功能强大的可视化软件开发工具。自 1993 年 Microsoft 公司推出Visual C+1.0 后，随着其新版本的不断问世，Visual C+已成为专业程序员进行软件开
