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[25132] 2016-06-16_在NASA使用开源工具进行图像处理

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2016-06-16_在NASA使用开源工具进行图像处理 在   N A S A   使 用 开 源 工 具 进 行 图 像 处 理 原 创   w i l l o w y o u n g   L i n u x 中 国   2 0 1 6 - 0 6 - 1 6 在 刚 结 束 的 这 个 夏 天 里 ， 我 是   N A S A   格 伦 中 心 [ 1 ]   G V I S [ 2 ]   实 验 室 的 实 习 生 ， 我 将 我 对 开 源 的 热 情 带 到 了 那 里 。 我 的 任 务 是 改 进 我 们 实 验 室 对 D a n   S c h r o e d e r   开 发 的 一 个 开 源 流 体 动 力 学 模 拟 器 的 贡 献 。 原 本 的 模 拟 器 [ 3 ] 可 以 显 示 用 户 用 鼠 标 绘 制 的 障 碍 物 ， 并 建 立 计 算 流 体 动 力 学 模 型 。 我 们 团 队 的 贡 献 是 加 入 图 像 处 理 的 代 码 ， 分 析 实 况 视 频 的 每 一 帧 以 显 示 特 定 的 物 体 如 何 与 液 体 相 互 作 用 。 而 且 ， 我 们 还 要 做 更 多 事 情 。 我 们 想 要 让 图 像 处 理 部 分 更 加 健 壮 ， 所 以 我 致 力 于 改 善 图 像 处 理 库 。 得 益 于 新 的 库 ， 模 拟 器 可 以 检 测 轮 廓 、 进 行 空 间 坐 标 变 换 以 及 找 到 物 体 的 质 心 。 图 像 处 理 并 不 直 接 与 流 体 动 力 学 模 拟 器 物 理 相 关 。 它 用 摄 像 头 检 测 物 体 ， 并 且 获 取 物 体 轮 廓 ， 为 流 体 模 拟 器 创 建 一 个 障 碍 物 。 随 后 ， 流 体 模 拟 器 开 始 运 行 ， 而 输 出 结 果 会 被 投 射 到 真 实 物 体 上 。 我 的 目 标 是 通 过 以 下 三 个 方 面 改 进 模 拟 器 ： 1 .   找 寻 物 体 的 轮 廓 2 .   找 寻 物 体 的 质 心 3 .   能 对 物 体 中 心 进 行 相 关 的 精 确 转 换 我 的 导 师 建 议 我 安 装   N o d e . j s [ 4 ]   、   O p e n C V [ 5 ]   和   N o d e . j s   b i n d i n g s   f o r   O p e n C V [ 6 ] 。 在 等 待 软 件 安 装 的 过 程 中 ， 我 查 看 了   O p e n C V   的   G i t H u b   主 页 [ 7 ] 上 的 示 例 源 码 。 我 发 现 示 例 源 码 使 用   J a v a S c r i p t   写 的 ， 而 我 还 不 懂   J a v a S c r i p t   ， 所 以 我 在   C o d e c a d e m y   上 学 了 一 些 课 程 。 两 天 后 ， 我 对 J a v a S c r i p t   依 旧 生 疏 ， 不 过 我 还 是 开 始 了 我 的 项 目 … … 它 包 含 了 更 多 的   J a v a S c r i p t   。 检 测 轮 廓 的 示 例 代 码 工 作 得 很 好 。 事 实 上 ， 它 使 得 我 用 几 个 小 时 就 完 成 了 第 一 个 目 标 ！ 获 取 一 幅 图 片 的 轮 廓 ， 它 看 起 来 像 这 样 ：
包 括 所 有 轮 廓 的 原 始 图 检 测 轮 廓 的 示 例 代 码 工 作 得 有 点 好 过 头 了 。 不 仅 物 体 的 轮 廓 被 检 测 到 了 ， 整 个 图 片 中 的 轮 廓 都 检 测 到 了 。 这 会 导 致 模 拟 器 要 与 那 些 没 用 的 轮 廓 打 交 道 。 这 是 一 个 严 重 的 问 题 ， 因 为 它 会 返 回 错 误 的 数 据 。 为 了 避 免 模 拟 器 接 触 到 不 想 要 的 轮 廓 ， 我 加 了 一 个 区 域 约 束 。 轮 廓 要 位 于 一 定 的 区 域 范 围 内 才 会 被 画 出 来 。 区 域 约 束 使 得 轮 廓 变 干 净 了 。 过 滤 后 的 轮 廓 ， 包 含 了 阴 影 轮 廓 虽 然 无 关 的 轮 廓 没 有 了 ， 但 是 图 像 还 有 个 问 题 。 图 像 本 该 只 有 一 个 轮 廓 ， 但 是 它 来 回 绕 了 自 己 两 次 ， 没 有 完 整 地 圈 起 来 。 区 域 在 这 里 不 能 作 为 决 定 因 素 ， 所 以 必 须 试 试 其 他 方 式 。 这 一 次 ， 我 不 是 直 接 去 找 寻 轮 廓 ， 而 是 先 将 图 片 转 换 成 二 值 图 。 二 值 图 是 转 换 之 后 只 有 黑 白 像 素 的 图 片 。 为 了 获 取 到 二 值 图 我 先 把 彩 色 图 转 成 灰 度 图 。 转 换 之 后 我 再 用 阈 值 函 数 对 图 片 进 行 处 理 。 阈 值 函 数 遍 历 图 片 每 个 像 素 点 的 值 ， 如 果 值 小 于   3 0   ， 像 素 的 颜 色 就 会 改 成 黑 色 。 否 则 取 反 。 在 原 始 图 片 转 换 成 二 值 图 之 后 ， 结 果 变 成 这 样 ： 二 值 图 然 后 我 获 取 了 二 值 图 的 轮 廓 ， 结 果 是 一 个 更 干 净 的 轮 廓 ， 没 有 了 阴 影 轮 廓 。
最 后 的 干 净 轮 廓 这 个 时 候 ， 我 可 以 获 取 干 净 的 轮 廓 、 计 算 质 心 了 。 可 惜 的 是 ， 我 没 有 足 够 的 时 间 去 完 成 质 心 的 相 关 变 换 。 由 于 我 的 实 习 时 间 只 剩 下 几 天 了 ， 我 开 始 考 虑 我 在 这 段 有 限 时 间 内 能 做 的 其 它 事 情 。 其 中 一 个 就 是 边 界 矩 形 。 边 界 矩 形 是 包 含 了 图 片 轮 廓 的 最 小 四 边 形 。 边 界 矩 形 很 重 要 ， 因 为 它 是 在 页 面 上 缩 放 轮 廓 的 关 键 。 虽 然 很 遗 憾 我 没 时 间 利 用 边 界 矩 形 做 更 多 事 情 ， 但 是 我 仍 然 想 学 习 它 ， 因 为 它 是 个 很 有 用 的 工 具 。 最 后 ， 经 过 以 上 的 努 力 ， 我 完 成 了 对 图 像 的 处 理 ！ 最 终 图 像 ， 红 色 的 边 界 矩 形 和 质 心 当 这 些 图 像 处 理 代 码 写 完 之 后 ， 我 用 我 的 代 码 替 代 了 模 拟 器 中 的 老 代 码 。 令 我 意 外 的 是 ， 它 可 以 工 作 。 嗯 ， 基 本 可 以 。 此 处 应 有 视 频 ， 地 址 ：   h t t p s : / / d n - l i n u x c n . q b o x . m e / s t a t i c % 2 F v i d e o % 2 F O p e n % 2 0 s o u r c e % 2 0 i m a g e % 2 0 p r o c e s s i n g % 2 0 a t % 2 0 N A S A - 0 e j n N 2 c l c I E . m p 4 程 序 有 内 存 泄 露 ， 每   1 / 1 0   秒 泄 露   1 0 0 M B   。 我 很 高 兴 不 是 因 为 我 的 代 码 。 坏 消 息 是 我 并 不 能 修 复 它 。 另 一 个 好 消 息 是 仍 然 有 解 决 方 法 ， 虽 然 并 非 最 理 想 的 ， 但 我 可 以 使 用 。 这 个 方 法 是 不 断 检 查 模 拟 器 使 用 的 内 存 ， 当 使 用 内 存 超 过   1 G B   时 ， 重 新 启 动 模 拟 器 。 在   N A S A   实 验 室 ， 我 们 会 使 用 很 多 的 开 源 软 件 ， 没 有 这 些 开 源 软 件 的 帮 助 ， 我 不 可 能 完 成 这 些 工 作 。 v i a :   h t t p s : / / o p e n s o u r c e . c o m / l i f e / 1 6 / 3 / i m a g e - p r o c e s s i n g - n a s a 作 者 ： L a u r e n   E g t s [ 8 ]   译 者 ： w i l l o w y o u n g [ 9 ]   校 对 ： P u r l i n g N a y u k i [ 1 0 ]
本 文 由   L C T T [ 1 1 ]   原 创 编 译 ， L i n u x 中 国 [ 1 2 ]   荣 誉 推 出 [ 1 ] :   h t t p : / / w w w . n a s a . g o v / c e n t e r s / g l e n n / h o m e / i n d e x . h t m l [ 2 ] :   h t t p s : / / o c i o . g r c . n a s a . g o v / g v i s / [ 3 ] :   h t t p : / / p h y s i c s . w e b e r . e d u / s c h r o e d e r / f l u i d s / [ 4 ] :   h t t p : / / n o d e j s . o r g / [ 5 ] :   h t t p : / / o p e n c v . o r g / [ 6 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / p e t e r b r a d e n / n o d e - o p e n c v [ 7 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / p e t e r b r a d e n / n o d e - o p e n c v [ 8 ] :   h t t p s : / / o p e n s o u r c e . c o m / u s e r s / l a u r e n e g t s [ 9 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / w i l l o w y o u n g [ 1 0 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / P u r l i n g N a y u k i [ 1 1 ] :   h t t p s : / / g i t h u b . c o m / L C T T / T r a n s l a t e P r o j e c t [ 1 2 ] :   h t t p s : / / l i n u x . c n / a r t i c l e - 7 4 6 6 - 1 . h t m l ? w x 推 荐 文 章 推 荐 文 章 点 击 标 题 或 输 入 文 章   I D   直 达 该 文 章
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