基本介紹
- 中文名：成像與顯示
- 外文名：Imaging and display
- 學科：計算機
- 有關術語：成像、顯示
- 目的：將得到數據以圖像方式顯示
- 領域：人工智慧
簡介,成像方法,聲成像,太赫茲波成像,核磁共振成像,質譜成像,顯示,視覺感受因素,顯示器件,對象檢測,
簡介
成像與顯示的目的是通過某種方式或技術得到要研究的對象的圖像，再通過有關顯示技術將圖像把顯示出來。在人工智慧中，對研究對象進行成像與顯示處理，主要是為了通過有關算法進行對象檢測，便於分析和解釋。
成像方法
聲成像
利用聲波照射物體來得到該物體可見圖像的一種聲學套用技術。聲波同x射線一樣是肉眼看不見的，都有穿透物質的本領。x射線成像與光成像相比必須多一個把不可見的x射線像轉化為可見像的步驟，聲成像也必須把不可見的聲像轉化為可見像。擔任聲成像照射的聲波主要是超音波，一般約為數兆赫至數十兆赫。完成聲成像的工作主要是超聲顯像儀，如切面掃描成像儀、超聲顯微鏡、光聲顯微鏡、聲全息照相設備等。超聲顯像儀是用超聲探頭將一定頻率的超音波照射到物體上，由於物體內部各處聲學特性(如聲速、聲阻抗、對聲的反射和吸收等)的差異，便對照射的超聲作出不同的反應，通過接收來自物體內部對超聲反應的信號(即攜帶物體內部信息的反射波或透射波)——這就是物體的聲像，再利用聲波的某些物理化學效應(如電聲效應、聲光效應、聲熱效應等)由儀器把聲像轉化為可見像顯示出來，從而實現聲成像。這樣物體內部結構特點或缺陷便清楚、直觀地展現出來。聲成像有以下特點。①聲波能在所有媒質中傳播，聲成像能夠顯示出不透光物體內部結構特性。②對物體無損害，對人體無傷害，可作動態成像觀測，方便、直觀、及時，這是x射線成像所不能比擬的。③聲成像在顯微技術中(如超聲顯微鏡)採用了波長極短的超音波，從而達到與光成像可比擬的解析度。④聲成像和光成象兩者可以互相補充，從而提供對物體結構更全面的認識。由於這些特點，聲成像技術得到廣泛套用。在化學、生物、材料科學中廣泛用於物質結構的研究；在地質科學中用於資源勘探和地震觀測；在工業上用於無損檢測；在臨床醫學中廣泛用於人體內部疾病診斷。
太赫茲波成像
太赫茲波和其他波段的電磁輻射一樣，可以用來對物體成像，而且因為太赫茲波的高透性、無損性以及 大多數物質在太赫茲波段都有指紋譜等特性，使太赫茲成像相比其他成像方式更具優勢。太赫茲波成像方 法有很多分類方式，如脈衝成像或連續波成像、逐行掃描成像或焦平面成像、時域成像或頻域成像等。
1995年Hu和Nuss在太赫茲波時閾光譜系統中增加二維掃描平移台，首次實現了脈衝太赫茲波時域 光譜成像，並成功地對樹葉、晶片等樣品進行了成像。這種成像方法獲得的是樣品的光譜信息，不僅能夠 實現結構成像，而且能夠實現功能成像。因此，在這次成功的實驗以後，再加上人們對太赫茲波射線相對於 其他波段電磁波的新特性的深入了解，太赫茲波成像技術快速發展起來，已經有大量的新技術產生，如太赫 茲波二維電光取樣成像、層析成像、太赫茲波啁啾脈衝時域場成像、近場成像、時域太赫茲波逆向變換成像技 術等，可以適用於眾多的套用領域，包括生物醫學、質量檢測、安全檢查、無損檢測等。
核磁共振成像
核磁共振成像（英語：Nuclear Magnetic Resonance Imaging，簡稱NMRI），又稱自旋成像（英語：spin imaging），也稱磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，簡稱MRI），台灣又稱磁振造影，香港又稱磁力共振成像，是利用核磁共振（nuclear magnetic resonance，簡稱NMR）原理，依據所釋放的能量在物質內部不同結構環境中不同的衰減，通過外加梯度磁場檢測所發射出的電磁波，即可得知構成這一物體原子核的位置和種類，據此可以繪製成物體內部的結構圖像。將這種技術用於人體內部結構的成像，就產生出一種革命性的醫學診斷工具。快速變化的梯度磁場的套用，大大加快了核磁共振成像的速度，使該技術在臨床診斷、科學研究的套用成為現實，極大地推動了醫學、神經生理學和認知神經科學的迅速發展。
質譜成像
質譜成像是以質譜技術為基礎的成像方法，該方法通過質譜直接掃描生物樣品成像，可以在同一張組織切片或組織晶片上同時分析數百種分子的空間分布特徵。簡單而言，質譜成像技術就是藉助於質譜的方法，再配套上專門的質譜成像軟體控制下，使用一台通過測定質荷比來分析生物分子的標準分子量的質譜儀來成像的方法。
顯示
顯示是通過圖象顯示系統，根據需要顯現出計算機的存貯、運算中間過程、最終結果或圖象。某些計算機系統設有顯示終端，通常利用電視螢光屏顯 示計算機存貯器傳來的信息。有 的顯示終端還附有一個打字鍵盤 和一個光筆，設計人員可直接把信息打入計算機，或用光筆修改顯示的圖象。在設計工作和工業控制中，大力發展圖象顯示系統，可以直接把設計方案圖形顯示出來，或直接觀測生產過程的狀況，給設計和操作人員帶來極大的方便。顯示技術是利用電子技術提供變換靈活的視覺信息的技術。人的感覺器官中接受信息最多的是視覺器官（眼睛）。在生產和生活中，人們需要越來越多地利用豐富的視覺信息。顯示技術的任務是根據人的心理和生理特點，採用適當的方法改變光的強弱、光的波長（即顏色）和光的其他特徵，組成不同形式的視覺信息。視覺信息的表現形式一般為字元、圖形和圖像。
視覺感受因素
從人的生理上和心理上有效地接受變換的視覺信息的要求稱為視覺感受因素，包括：光度學參數，如光強、光通量、照度、亮度和灰度等測量顯示器件重要指標的一些參數；非光度學的視覺參數，如清晰度、視覺敏銳度、彩色和閃爍率等主要從視覺感受的有效性來考慮的一些參數；還有一些涉及顯示設備實用要求的參數，如準確度、精度、線性度、重複度、圖像漂移、抖動、噪聲、觀察距離、觀察角和符號尺寸等。這些參數往往相互關聯。
顯示器件
不同的顯示器件依據的是不同的物理原理。任何電子顯示方法都是改變光的某些特性。有源顯示器件是器件自身發光；無源顯示器件是靠外部光源的照射而實現顯示。還有一些顯示方法是利用光的折射、衍射或偏振來實現的。電子束管顯示器件是由真空中的電子束轟擊螢光粉而發光。不同的螢光粉具有不同的顏色和餘輝。矩陣控制的平板型顯示器件有電致發光顯示、電漿顯示、發光二極體顯示和液晶顯示等。這些顯示器件都是在電場的激勵下實現顯示的。為了變換快速靈活，要求顯示器件的回響速度高、驅動功率小、具有可擦除特性；為了增強人們接受視覺信息的有效性，要求顯示器件具有彩色顯示功能。
對象檢測
對象檢測是指利用圖像處理與模式識別等領域的理論和方法，檢測出圖像中存在的目標對象，確定這些目標對象的語義類別，並標定出目標對象在圖像中的位置。對象檢測是對象識別的前提。只有檢測到對象才能對對象進行識別。在計算機視覺研究領域，對象檢測一般可以分為圖形對象檢測和視頻對象檢測，利用圖像處理與模式識別等領域的理論和方法，從圖像或視頻中分離出有一定意義的實體——對象，如人、物體等。在對象檢測中有一類通用的對象檢測方法， 似物性度量(Objectness measure)， 利用矩形框將圖像中所有可能存在的對象區域定位出來並給出這個視窗內包含對象的機率。例如，通過貝葉斯框架將多種圖像信息進行融合， 定量地計算出每個視窗包含對象的機率。
圖像目標類別檢測技術，又稱類別級目標檢測（category-level object detection）或 目 標 檢 測（object detection），旨在利用圖像處理與模式識別等領域的理論和方法，檢測出圖像中存在的目標對象，確定這些目標對象的語義類別，並標定出目標對象在圖像中的位置。目標對象的位置一般使用邊界框進行標定。根據目標對象的可形變能力， 目標可以分為兩類：（1）結構類，例如瓶子、建築、人體、馬等，它們具有接近的形狀和大小。（2）非結構類，例如天空、草地、雲朵等，這類對象沒有固定的形狀和大小。
