6.186 可移动自控系统实验 Java 图象处理向导
David Nelson 和 Maslab 课题组成员 2004 年 12 月 4 日 1, 说明 此向导的主要目的是帮助你了解一些在MASLAB中应用的Java程序中图象处理的相关的 电脑图像基础技术.当IAP启动,用于组装和检测机器人的时间将不足一个月.这个向导的 目的就是确保最基本的运行背景.在IAP启动前,我们建议你最好完成两项任务:蓝色线滤 波和寻找红色球. 你的机器人预期将需要执行除了参加竞赛细节以外的两项任务. 如果你对 1 Java握得不够熟练,我们强烈建议你要阅读Sun的Java Tutorial, 和O'Reilly的关于Java 的书目. 2,MASLAB中的图象处理 去年,在 MASLAB 中,机器人要去搜集红色的小球,然后把它们放入(或靠近)黄色的 目标中.一些红色的球位于这个区域附近,而其它的被堆积在绿色的塔中.虽然运行的各种 细节可以变换, 但是该区域在实质上是与前一年基本相似的. 从图像中检索并找出目标是一 个非常艰难的电脑图像问题.幸运的是,我们已经通过彩色程序码简化了实验任务,所以你 可以在 IAP 过程中容易的完成它.去年的运行区域分为如下颜色: 颜色 红 黄 绿 蓝 淡蓝 白 物体 球 目标 塔 墙沿 地 墙
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http://java.sun.com/docs/books/tutorial/index.html
3,HSV 彩色空间 我们将用的从照相机中获得的 PNG 图象都被存储在 RGB(红,绿,蓝)彩色空间中,你 可以简便的在 HSV(色调,饱和度,明暗度)彩色空间中进行处理,因为它可以在可变化的 颜色里降低色调.在 RGB 中,很难去描述所有黄色阴影. HSV 彩色空间中的颜色可以由三个量决定:色调,饱和度,明暗度.色调是颜色的色素. 例如:红,绿,蓝这些都是色调,浅蓝和深蓝有相同的色调.饱和度是颜色中色素的多少. 当饱和度为零,颜色成微弱的灰白色,你可以把饱和度想象成:制作有颜色的水时溶解在水 中的固体染料的量.最后,明暗度可以解释为明亮的程度或发光程度.如果明暗度为零,忽 略不谈色调和饱和度,颜色为黑色.同样,在忽略不谈色调和明暗度的情况下,一种最大明
度的颜色是白色.这在 HSV 中是一件非常麻烦的事情:当明暗度达到极限值,色调和饱和度 便无法定义,当饱和度为零,色调又无法定义.也就是说,黑色和白色可以具备任何色调和 饱和度,灰色可以具备任何色调. 在电脑中,色调,饱和度和明暗度分别由不同的字节表示,这些字节可以从 0 排列到 255.在你最喜欢的图象编辑程序中(Gimp,Photoshop,Windows,Paint 等)运行彩色采 集器会让你对 HSV 表现出的的普通的颜色有一个体验.生动的具有细微差别的红色,黄色, 绿色和蓝色的饱和度都为 255.色调分别精确为 0/255,43,85,170.你将注意到在 HSV 彩色空间中的另一个麻烦,即红色既是 0 又是 255.这是因为色调是圆形的,包裹在红色周 围.如果你想对 HSV 有更多的了解,或者想大体上了解各式彩色空间,请使用 Google 搜索.
4.例 5:找出红色的圆块 4.1 概述 为了帮助你学习在 Java 程序中熟练对图像进行操作,我们会从磁盘中导出一个图像, 处理此图像后,将其重新存回磁盘.可能会存在很多种格式的图像,我们必须选择 PNG 格式 的.因为 PNG 格式的图像不易丢失或损坏.一种易失性格式类型(如 JPEG)往往可能在不 经意间被采用, 但是密码功能不会出现类似的问题. 你可以从 Maslab 网站上下载图像测试, 或者用 Gimp 或 photoshop 自己做.记住:要用真实的图片来评估计算机程序的质量,而不 是假模型.例如:对于麻省理工学院服务器,利用 Gimp,类型: MIT Server %add graphics MIT server% gimp& Maslab 都是通过实际操作来学习东西的.在这种本质基础上,虽然我们已经提供给你 一个图像处理的任务, 但是你讲很快意识到这个处理任务在你可以应用你的机器人之前, 还 有很多工作需要去完成. 我们希望这个程序将为你完成蓝色线滤波和搜寻红色球提供基础服 务. 在我们的示范程序中,将用到以下图像:
图像 capture3.png 是从去年的运行区域得来的.我们将利用他去了解怎样从磁盘中读取数 据,为红色斑点搜集数据,提取数据,然后把修整过的图像存回磁盘.我们会仔细检查红色 的像素,计算一些关于它们的数据(区域,大部分中心,界限盒,外表比率) ,绘制界限盒, 在大部分中心画一个"X" ,在所有我们认为是红色的像素上着色. 4.2 运行代码 从 MIT 的服务器上,首先为你自己装载一个工作空间. MIT Server% mkdir 6.186; cd 6.186 MIT Server% mkdir tutorial; cd tutorial 接下来,我们需要设置必要的 MIT Server 保护锁并设置我们的 CLASS-PATH. MIT Server% add java MIT Server% add 6.186 MIT Server% setenv CLASSPATH.:/mit/6.186/maslab.jar:$CLASSPATH 如果你愿意,可以在环境设置中增加上面那些程序行,这样,在你登陆时它们会自动运 行.现在我们需要有一个必备的工具去开始这项工作.从 6.186 加锁库中提取资源和图像. MIT Server%cp/mit/6.186/2005/doc/imagetutorial/capture3.png. MIT Server%cp/mit/6.186/2005/doc/imagetutorial/ImageTutorial.java. 编译,运行.

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