佛山大学：《高级动物组织学》课程教学课件（实验讲义）显微摄影和图像分析系统

江苏省捷达科技发展有限公司第一章系统简介Image Measuring Software图1-1系统启动界面1.1JD801能完成哪些工作JD801提供的图像处理与分析功能，几乎覆盖了图像定量分析的所有应用领域包括材料、冶金、医药、生物、化工、摩擦学等各种需要利用图像手段进行统计学和形态学自动分析、测定的领域。凡是与图像形态学有关的各种检测与分析都可以利用JD801来完成。例如组织细胞形态学分析，金属显微组织及晶粒度分析，油料中污染物含量分析，农业种子形态分析，各种微小异形零件几何尺寸测量，化学工业中各种反应物粒子的形态分析等都可以利用JD801来完成。利用JD801提供的分析结果，可使企业质量控制更具科学依据，提高企业管理水平和对外形象，是企业从事科技新产品开发，产品质量监控的有效工具。JD80I亦可作为理论教学、实验分析和基础科学研究的有效工具。下面是JD801完成的一些图像处理与分析实例。-1-

江苏省捷达科技发展有限公司 - 1 - 第一章 系统简介 图 1-1 系统启动界面 1.1 JD801 能完成哪些工作 JD801 提供的图像处理与分析功能，几乎覆盖了图像定量分析的所有应用领域， 包括材料、冶金、医药、生物、化工、摩擦学等各种需要利用图像手段进行统计学和 形态学自动分析、测定的领域。凡是与图像形态学有关的各种检测与分析都可以利用 JD801 来完成。例如组织细胞形态学分析，金属显微组织及晶粒度分析，油料中污染 物含量分析，农业种子形态分析，各种微小异形零件几何尺寸测量，化学工业中各种 反应物粒子的形态分析等都可以利用 JD801 来完成。利用 JD801 提供的分析结果，可 使企业质量控制更具科学依据，提高企业管理水平和对外形象，是企业从事科技新产 品开发，产品质量监控的有效工具。JD801 亦可作为理论教学、实验分析和基础科学 研究的有效工具。下面是 JD801 完成的一些图像处理与分析实例

江苏省捷达科技发展有限公司CR（a）原图（b）处理图显示统计值X统计参数最大值景小值平均值平均差标准差方差斜差峰态A周长130.45802.000033.349623.426028.9930840.59241.13931.4545面积2.000029987.56513.030813.42921199.0000128.5307118.2441173.1692长轴81.044942.00002.000012.00007.38559.00250.95060.7770短轴40.00001.00009.86036.40247.574257.36800.87880.8491形态因子2.56770.15920.84600.32230.43020.18510.82662.4097圆形度6.28320.38941.78441.10291.56002.43372.02853.0266桶园度3.00001.00001.31650.27080.37000.13691.80203.5827异形指数5.68041.41423.14290.87050.7577-0.24280.27190.6875平均光密度0.49900.18120.31690.08960.09650.0093-0.0270-1.5916光密方差度0.02180.00000.00610.00520.00610.00000.7001-0.7232光密度变化0.36070.00000.17080.09010.10550.0111-0.3108-1.1637积分光密度548.64490.362452.479051.185178.75736202.71863.478916.7333园球度5.81370.36031.65111.02051.44352.08362.02853.0266面积体积13829480.255.404531231.4807212771691.87711851.19783718.800935.069218.1850周长体积37493.94630.13512507.48893029.80826357.809640421742.774.2561等效园直径1.59587.568139.071910.32936.391757.27680.84020.7281核面积1199.00002.0000128.5307118.2441173.169229987.56513.030813.4292平均灰度168.000085.0842127.717924.604826.3626694.98820.1664-1.6233V中心点X料361.60002.2500183.136586.6919102.523410511.0440-0.0300-1.1212>发送Excel退出（c）计算统计结果图1-2动植物细胞各项参数的分析计算和统计-2 -

江苏省捷达科技发展有限公司 - 2 - （a）原图 （b）处理图 （c）计算统计结果 图 1-2 动植物细胞各项参数的分析计算和统计

江苏省捷达科技发展有限公司品用表+世择阳装尚胎违界长厦一年号广饮67C点饮老线t法领率统计0分0款：10：C梦蒙分布5进排示参放男CF3]C长#C里注形老固子-国非度22CRERCA能R平均光正理光恋方度光宝天化天B光度0度SRUR2To0周长体份C等效图直件C桃西RC平地实度学号C方用A量大准：=12T7.98分品整：赛示恶所选带器的量大维五零等分成分股款，晚计位于说分联内的日样个数图1-3计算结果的统计图NSaP.RDE工AA品Fosaanes8so器1E001n3FweWEOKi-HzaREnaa图1-4几何参数测量1.2JD801的主要特点支持TWAIN接口标准扫描仪及数字相机，支持多种图像采集卡：充分利用Windows系统资源，全面支持Win98、Win2000和WinxP操作环境：-3-

江苏省捷达科技发展有限公司 - 3 - 图 1-3 计算结果的统计图 图 1-4 几何参数测量 1.2 JD801 的主要特点 支持 TWAIN 接口标准扫描仪及数字相机，支持多种图像采集卡； 充分利用 Windows 系统资源，全面支持 Win98、Win2000 和 WinXP 操作环境；

江苏省捷达科技发展有限公司最新的程序设计手段，全中文界面，可泊位图形工具条，使用简洁、直观、方便、快捷，只需点击鼠标，便可完成分析：提供在线中文帮助提示，无需专业培训，便可掌握使用方法提供多种功能强大的区域选取工具，可对任意形状的区域进行处理与分析：可完成包括色度调整，图像变形，数学形态学处理，图像增强，图像匹配，纹理分析，特征识别等一百多种专业图像处理与分析操作：支持真彩色图像采集、支持RGB、CMY、HSV、Lab、YUV等彩色模型的处理与分析：分析数据的可视化处理使分析结果与图像之间构成直接映射关系，便于观察分析：自动分析处理步骤编辑功能，能够完成全自动分析过程的设置：悔步、重复功能，使用户能够找到最佳处理路径：几何参数测量功能，细长体、块状体、颗粒体、线状体等各种特征体的自动定量分析功能：彩色图文报告编辑制作功能，可完成各种形式的彩色图文报告，图像、分析数据及统计分布直方图可直接插入报告，打印输出。用户还可根据需要制作各种形式的报告模板，加快报告制作过程：分析结果可存入数据库，进行各种统计分析，或导入Word或Exce1制作电子图表和论文：图像输出功能，可以照片质量输出图像，输出图像的大小和位置可任意调整，并能按严格的标尺输出图像。1.3TD801主要处理与分析功能1．几何尺寸检测直线、曲线、圆、椭圆、矩形、任意形的长度、角度、面积、周长与直线位置测量、直线与直线、直线与圆弧、圆弧与圆弧等几何参数测量。测量单位微米、毫米、厘米、分米任选：2.图像变形及几何矫正水平镜像、垂直镜像、平移、倾斜，缩放、旋转、透视、漫游、任意、网状变形等：3.区域选取工具剪切、套索、椭圆、矩形、圆形工具、方形工具：4.区域处理区域扩大，区域缩小，边界圆滑、平移、缩放、旋转、任意变形：-4 -

江苏省捷达科技发展有限公司 - 4 - 最新的程序设计手段，全中文界面，可泊位图形工具条，使用简洁、直观、方便、 快捷，只需点击鼠标，便可完成分析； 提供在线中文帮助提示，无需专业培训，便可掌握使用方法； 提供多种功能强大的区域选取工具，可对任意形状的区域进行处理与分析； 可完成包括色度调整，图像变形，数学形态学处理，图像增强，图像匹配，纹理 分析，特征识别等一百多种专业图像处理与分析操作； 支持真彩色图像采集、支持 RGB、CMY、HSV、Lab、YUV 等彩色模型的处理与分析； 分析数据的可视化处理使分析结果与图像之间构成直接映射关系，便于观察分析； 自动分析处理步骤编辑功能，能够完成全自动分析过程的设置； 悔步、重复功能，使用户能够找到最佳处理路径； 几何参数测量功能，细长体、块状体、颗粒体、线状体等各种特征体的自动定量 分析功能； 彩色图文报告编辑制作功能，可完成各种形式的彩色图文报告，图像、分析数据 及统计分布直方图可直接插入报告，打印输出。用户还可根据需要制作各种形式 的报告模板，加快报告制作过程 ； 分析结果可存入数据库，进行各种统计分析，或导入 Word 或 Excel 制作电子图表 和论文； 图像输出功能，可以照片质量输出图像，输出图像的大小和位置可任意调整，并 能按严格的标尺输出图像。 1.3 JD801 主要处理与分析功能 1．几何尺寸检测 直线、曲线、圆、椭圆、矩形、任意形的长度、角度、面积、周长与直线位置 测量、直线与直线、直线与圆弧、圆弧与圆弧等几何参数测量。测量单位微米、 毫米、厘米、分米任选； 2．图像变形及几何矫正 水平镜像、垂直镜像、平移、倾斜，缩放、旋转、透视、漫游、任意、网状变 形等； 3．区域选取工具 剪切、套索、椭圆、矩形、圆形工具、方形工具； 4．区域处理 区域扩大，区域缩小，边界圆滑、平移、缩放、旋转、任意变形；

江苏省捷达科技发展有限公司5.图像处理(1）色调处理负像、灰值化、色调调整、颜色平衡、亮度反差调整：(2)图像增强照明场均匀、直方图拉伸、直方图均衡，灰值函数变换等：(3）图像平滑均值、中值、低通滤波等：(4）灰值形态学膨胀、开、闭，开闭、波峰、波谷、形态学梯度等；(5）增强功能荧光过滤功能及荧光合成功能，大图拼接，景深扩展：(6）其他滤波器自定义滤波器、马赛克等：6.分析目标处理分析目标扩大，分析目标缩小，边界圆滑、分析目标删除、孔洞填充，断点修复等：7.分析参数包括：（1）几何参数（2）位置参数（3）当量几何参数（4）外接几何参数（5）光密度参数（6）形态学参数（1）相关其他参数8.分析参数可视化处理分析结果与图像之间直接影射显示。特定目标及其长轴、质心、外接矩形、凸包，编号等抽取显示。分析目标不同透明度颜色叠层显示：9.其他功能系统还提供了吸管、画笔、填充、直线、移动、剪裁、标尺、测量等几十种交互式处理工具，可完成图像变形、加注标尺、箭头、文字、绘制各种图形等操作。-5-

江苏省捷达科技发展有限公司 - 5 - 5．图像处理 (1) 色调处理 负像、灰值化、色调调整、颜色平衡、亮度反差调整； (2) 图像增强 照明场均匀、直方图拉伸、直方图均衡，灰值函数变换等； (3) 图像平滑 均值、中值、低通滤波等； (4) 灰值形态学 膨胀、开、闭，开闭、波峰、波谷、形态学梯度等； (5) 增强功能 荧光过滤功能及荧光合成功能，大图拼接，景深扩展； (6) 其他滤波器 自定义滤波器、马赛克等； 6．分析目标处理 分析目标扩大，分析目标缩小，边界圆滑、分析目标删除、孔洞填充，断点 修复等； 7．分析参数 包括： （1） 几何参数 （2） 位置参数 （3） 当量几何参数 （4） 外接几何参数 （5） 光密度参数 （6） 形态学参数 （1） 相关其他参数 8．分析参数可视化处理 分析结果与图像之间直接影射显示。特定目标及其长轴、质心、外接矩形、 凸包，编号等抽取显示。分析目标不同透明度颜色叠层显示； 9．其他功能 系统还提供了吸管、画笔、填充、直线、移动、剪裁、标尺、测量等几十种 交互式处理工具，可完成图像变形、加注标尺、箭头、文字、绘制各种图形 等操作

江苏省捷达科技发展有限公司1.4JD801系统结构JD801可分为以下几个功能部分：1.图像处理部分2.区域选取与处理部分3分析目标选取与处理部分4.目标分析部分5.图像输入输出部分6.系统参数设置7.交互式工具8.图文报告生成器1.系统参数设置在作分析之前，首先要完成对系统各项参数的正确设置，这些参数包括：(1）图像的大小系统通过图像采集卡采集到的图像尺寸，最小为192×144，最大为768X576。通过数字设备采集到的图像根据具体情况而定，随着技术的发展正在不断提高，一般来讲他们的最大分辨率都远远超过模拟采集设备。(2）尺寸标定尺寸标定用于确定每一个像素所表示的实际尺寸，单位为微米/像素，毫米/像素，厘米/像素，英寸/像素等可根据需要选择。(3）分析参数设定系统提供了多种分析参数（见后面分析参数列表），分析时，系统自动完成全部参数的测量与计算。利用这些参数，还可以进一步完成多项统计分析。在实际应用中，并不需要所有这些参数，可以通过分析参数设定功能来确定实际要输出的分析参数。上述设置过程也可以在分析过程中完成，用户可根据实际应用情况来确定后面章节要对这些功能作进一步讨论。系统参数设置完成后，便可以开始进行图像分析工作。2.图像输入为了完成图像分析工作，首先要输入图像。图像可以通过摄像机采集，可以从磁盘中读入，也可以从剪贴板中输入。第二章中将对此做介绍。-6-

江苏省捷达科技发展有限公司 - 6 - 1.4 JD801 系统结构 JD801 可分为以下几个功能部分： 1．图像处理部分 2．区域选取与处理部分 3．分析目标选取与处理部分 4．目标分析部分 5．图像输入输出部分 6．系统参数设置 7．交互式工具 8．图文报告生成器 1． 系统参数设置 在作分析之前，首先要完成对系统各项参数的正确设置，这些参数包括： (1) 图像的大小 系统通过图像采集卡采集到的图像尺寸，最小为 192×144，最大为 768 ×576。通过数字设备采集到的图像根据具体情况而定，随着技术的发展 正在不断提高，一般来讲他们的最大分辨率都远远超过模拟采集设备。 (2) 尺寸标定 尺寸标定用于确定每一个像素所表示的实际尺寸，单位为微米/像素，毫 米/像素，厘米/像素，英寸/像素等可根据需要选择。 (3) 分析参数设定 系统提供了多种分析参数（见后面分析参数列表），分析时，系统自动完 成全部参数的测量与计算。利用这些参数，还可以进一步完成多项统计 分析。在实际应用中，并不需要所有这些参数，可以通过分析参数设定 功能来确定实际要输出的分析参数。 上述设置过程也可以在分析过程中完成，用户可根据实际应用情况来确定， 后面章节要对这些功能作进一步讨论。 系统参数设置完成后，便可以开始进行图像分析工作。 2． 图像输入 为了完成图像分析工作，首先要输入图像。图像可以通过摄像机采集，可 以从磁盘中读入，也可以从剪贴板中输入。第二章中将对此做介绍

江苏省捷达科技发展有限公司3.区域选取图像输入系统后，应根据情况选取分析区域。分析区域就是用户对图像感兴趣的区域，可以是一个矩形，也可以是任何形状和大小的区域。如果没有选取分析区域，则整个图像都将做为系统分析对像。系统提供了多种工具用于选取分析区域，4.分析区域处理分析区域选定后，可以根据需要对分析区域的几何形状和位置、大小等作进一步处理。5.图像处理图像处理的目的是为了更好地完成图像分析。系统为图像处理提供了大量工具和算法，大体可以分为儿何处理、图像增强处理、图像平滑处理、灰值形态学处理、图像间的运算处理等。6.自标选取图像前期处理完成后，便可以对要分析的目标进行各种分析。在分析之前，首先应选取要分析的目标，选取的方法是将要分析的目标涂上标记颜色。系统提供了三种目标选取方法和多种目标选取处理工具，这些工具包括：直线、铅笔、套索、椭圆、矩形、圆形限域、方形限域、填充、剪刀工具。7．目标处理分析目标选取完成后，可以对选中的目标作进一步处理。这些处理包括分析目标扩大、缩小、中值滤波，边缘圆滑、边界抽取、骨架化等。另外，系统还提供了九种目标处理工具，可完成目标的各种交互式处理。8.目标分析完成目标选取与必要的处理后，便可以进行目标分析。系统提供了颗粒自动切分分析、含孔自动分析、直接分析等分析方法。9.分析结果观累及数据处理目标分析完成后，会得到一百多项分析数据，系统会自动将这些分析数据和图像目标之间建立起一一对应的关系。这时可以根据数据查找对应的目标，或根据目标观察对应的数据。如果希望对这些原始数据作进一步分析，系统还提供了多项统计分析算法如变异系数、极差、均值、标准差、分类统计分析等。如果希望作更详尽的分析，系统还可以将分析结果传入Word文档，以完成报告编写、图表制作及各种统计分析。-7-

江苏省捷达科技发展有限公司 - 7 - 3． 区域选取 图像输入系统后，应根据情况选取分析区域。分析区域就是用户对图像感 兴趣的区域，可以是一个矩形，也可以是任何形状和大小的区域。如果没 有选取分析区域，则整个图像都将做为系统分析对像。系统提供了多种工 具用于选取分析区域， 4. 分析区域处理 分析区域选定后，可以根据需要对分析区域的几何形状和位置、大小等作 进一步处理。 5． 图像处理 图像处理的目的是为了更好地完成图像分析。系统为图像处理提供了大量 工具和算法，大体可以分为几何处理、图像增强处理、图像平滑处理、灰 值形态学处理、图像间的运算处理等。 6． 目标选取 图像前期处理完成后，便可以对要分析的目标进行各种分析。在分析之前， 首先应选取要分析的目标，选取的方法是将要分析的目标涂上标记颜色。 系统提供了三种目标选取方法和多种目标选取处理工具，这些工具包括： 直线、铅笔、套索、椭圆、矩形、圆形限域、方形限域、填充、剪刀工具。 7． 目标处理 分析目标选取完成后，可以对选中的目标作进一步处理。这些处理包括分 析目标扩大、缩小、中值滤波，边缘圆滑、边界抽取、骨架化等。另外， 系统还提供了九种目标处理工具，可完成目标的各种交互式处理。 8． 目标分析 完成目标选取与必要的处理后，便可以进行目标分析。系统提供了颗粒自 动切分分析、含孔自动分析、直接分析等分析方法。 9． 分析结果观察及数据处理 目标分析完成后，会得到一百多项分析数据，系统会自动将这些分析数据 和图像目标之间建立起一一对应的关系。这时可以根据数据查找对应的目 标，或根据目标观察对应的数据。 如果希望对这些原始数据作进一步分析，系统还提供了多项统计分析算法； 如变异系数、极差、均值、标准差、分类统计分析等。如果希望作更详尽 的分析，系统还可以将分析结果传入 Word 文档，以完成报告编写、图表制 作及各种统计分析

江苏省捷达科技发展有限公司10.样本分析与图文报告制作系统为用户提供了一个功能完备的图文报告生成器，用户可以将采集到的图像和分析结果组织成精美的彩色图文报告打印输出或存档，如果需要制作论文，那么可以将相关图片和分析结果发送到word或excel中处理即可。下面分章节详细介绍软件的使用方法。-8-

江苏省捷达科技发展有限公司 - 8 - 10． 样本分析与图文报告制作 系统为用户提供了一个功能完备的图文报告生成器，用户可以将采集到的 图像和分析结果组织成精美的彩色图文报告打印输出或存档，如果需要制 作论文，那么可以将相关图片和分析结果发送到 word 或excel 中处理即可。 下面分章节详细介绍软件的使用方法

江苏省捷达科技发展有限公司第二章图像输入与输出2.1图像输入人眼观察到的自然界中的图像在空间和值域上都是连续的，我们称之为连续图像或模拟图像，为用计算机对图像作处理与分析，首先必须将连续图像转化成数学图像，即将空间上连续的图像转换成由采样点组成的采样图像，采样点的疏密程度决定了采样图像的分辨率，分辨率越高，图像所表现的细节越清晰，这一过程称图像的数字化。图像数字化的实现包括两部分：（1）将图像在空间上离散化，这一过程称作采样：每一个采样点的值实际上仍然是模拟量（连续量），还要将其分成多个层或级，(2)每一层表示一个整数值，这一过程称量化。对于黑白图像，每一点的采样值一般量化为256个等级，即从0至255正好用一个字节来表示。对于彩色图像，每一点一般都用红绿蓝三个分量来表示，每一个分量的量化等级一般也是256级，故彩色图像中的每一个点用三个字节来表示。这些点称作像素。图像采集就是将自然界中的图像数字化（或离散化）并输入计算机的过程图像的数字化过程可以通过扫描仪、摄像头和图像采集卡、数字摄像头等设备来完成。图像数字化后便可以用计算机作各种处理与分析。例如，可以对数字图像做压缩处理，并用各种格式以文件形式储存在磁盘中。可以对数字图像作各种增强处理，从而改善图像的质量。可以对数字图像作各种滤波处理，消除噪声干扰、抽取有用的特征等等。形态分析系统提供了两种方式可以将图像输入到系统中，这两种方式分别为：利用摄像头采集图像：从磁盘文件中输入图像及从剪贴板输入图像。下面分别介绍这几种图像输入的操作方法。文件）编辑(）图片处理(）分析M）打开()眉团重新导入(）另存为(S).ork/单文档\Sur采集（）·标准视频)定倍打印图像）SDK2000报告打印)退出)图2-1图像文件菜单-9-

江苏省捷达科技发展有限公司 - 9 - 第二章 图像输入与输出 2.1 图像输入 人眼观察到的自然界中的图像在空间和值域上都是连续的，我们称之为连续图像 或模拟图像，为了用计算机对图像作处理与分析，首先必须将连续图像转化成数字图 像，即将空间上连续的图像转换成由采样点组成的采样图像，采样点的疏密程度决定 了采样图像的分辨率，分辨率越高，图像所表现的细节越清晰，这一过程称图像的数 字化。图像数字化的实现包括两部分： (1) 将图像在空间上离散化，这一过程称作采样； (2) 每一个采样点的值实际上仍然是模拟量（连续量），还要将其分成多个层或级， 每一层表示一个整数值，这一过程称量化。 对于黑白图像，每一点的采样值一般量化为 256 个等级，即从 0 至 255 正好用一 个字节来表示。对于彩色图像，每一点一般都用红绿蓝三个分量来表示，每一个分量 的量化等级一般也是 256 级，故彩色图像中的每一个点用三个字节来表示。这些点称 作像素。图像采集就是将自然界中的图像数字化（或离散化）并输入计算机的过程。 图像的数字化过程可以通过扫描仪、摄像头和图像采集卡、数字摄像头等设备来 完成。图像数字化后便可以用计算机作各种处理与分析。例如，可以对数字图像做压 缩处理，并用各种格式以文件形式储存在磁盘中。可以对数字图像作各种增强处理， 从而改善图像的质量。可以对数字图像作各种滤波处理，消除噪声干扰、抽取有用的 特征等等。 形态分析系统提供了两种方式可以将图像输入到系统中，这两种方式分别为：利 用摄像头采集图像；从磁盘文件中输入图像及从剪贴板输入图像。下面分别介绍这几 种图像输入的操作方法。 图 2-1 图像文件菜单

江苏省捷达科技发展有限公司2.2利用摄像头采集图像在软件中选文件菜单，用鼠标点击采集下的标准视频，系统便进入图像采集状态，这时窗口中会出现采集到的活动图像。口口区SharpCapture--Previer文件Q设备格式（道）配置（）采集图片文件（退出亿）?在作处理与分析之前，首先要获得冻结图像。用鼠标点击采集图片文件即可。与菜单相对应，在工具条上的快捷键同样可以完成采集操作。2.3从磁盘文件中调入图像如果图像已经存入磁盘，可以将其读入系统进行处理与分析。系统支持BMP、JPG、TIF、GIF、PCX等多种格式的图像文件。打开文件菜单选项，用鼠标点击打开选项，便会弹出文件对话框，从中选取要读取的文件，按确认键便可完成文件读入。点击工具栏中的图标可完成同样的工作。-10-

江苏省捷达科技发展有限公司 - 10 - 2.2 利用摄像头采集图像 在软件中选文件菜单，用鼠标点击采集下的标准视频，系统便进入图像采集状态， 这时窗口中会出现采集到的活动图像。 在作处理与分析之前，首先要获得冻结图像。用鼠标点击采集图片文件即可。与 菜单相对应，在工具条上的快捷键 同样可以完成采集操作。 2.3 从磁盘文件中调入图像 如果图像已经存入磁盘，可以将其读入系统进行处理与分析。系统支持 BMP、JPG、 TIF、GIF、PCX 等多种格式的图像文件。打开文件菜单选项，用鼠标点击打开选项， 便会弹出文件对话框，从中选取要读取的文件，按确认键便可完成文件读入。点击工 具栏中的图标 可完成同样的工作