1.5　图像处理系统的性能指标

图像处理系统的种类很多，很难对其进行严格的分类。按实用性的程度来分，可以分为通用图像处理系统和专用图像处理系统，像B超机、热像仪、伽马照相机等，属于专用图像处理系统，而一般的图像卡，则属于通用图像处理系统。专用图像处理系统一般指最终用户使用的系统，对用户来讲，这种系统的软硬件都是合用的；而通用系统一般都需要进行二次开发，才能实现具体的应用。图像处理系统如果按CPU的介入形式来分，有内嵌式和外挂式的区别，或者说是分为单片机图像处理系统和计算机图像处理系统。图像处理系统按其外在的形状分类，可以分为箱式图像处理系统和板卡级图像处理系统，我们常说的图像卡就属于板卡级图像产品；按色彩分类，可分为真彩色图像处理系统、伪彩色图像处理系统和灰度图像处理系统，而在真彩色图像处理系统里，还要注意系统是支持RGB方式还是支持YUV方式或二者都支持；按处理速度分类，可分为高速图像处理系统和常规图像处理系统，常规图像处理系统是指该系统以主机来进行图像处理，而高速图像处理系统则用硬件进行图像处理，其中又有处理功能和处理速度的差别。当然，上面的分类，也只注意了一些侧面，用户在选用图像处理系统时，要多方面考查。

图像处理系统种类很多，性能指标也不尽相同，特别是专用图像处理系统，各自的性能指标非常具体，即使是通用图像处理系统，性能指标的名目也有很多，下面列出了通用图像处理系统的一些主要性能指标。

（1）图像分辨率：也称为空间分辨率，是指图像处理系统具有的分辨图像细节的能力，这个参数是衡量图像数字化优劣的重要参数，常用多少线对来表示。其测量的标准和电视摄像机的测量标准类似。为了简化起见，常常以一幅图像数字化的点阵数来代替。一般来说，高分辨率的应不低于1024×768点阵，中分辨率的为512×512或576×768点阵，而低分辨率的则为256×256点阵。严格来讲，这种表示方法是不严格的，因为图像分辨率不仅与采样点阵有关，还与电视摄像机的清晰度以及图像处理系统本身视频通道的频带有关。

（2）图像分解力：是指图像处理系统对图像明暗程度或彩色色彩的分解能力。这个参数也是衡量图像数字化优劣的一个重要参数，通常用比特位数来表征它的优劣。这里有标称值和实际值两种。标称值是指系统A/D取的比特位数，实际值则是指该系统实际所达到的比特位数，实际值常用有效比特位来表征。量测时，常常是输入一幅均匀图像，定义一个区域，在这个区域内求均方差，以此算出有效比特位的数值。在灰度图像处理系统或伪彩色图像处理系统中，标称值常是8bit，而有效比特位却不到8bit，好的可能达到6bit。影响有效比特位的因素较多，主要有电视摄像机的信噪比和视频通道的信噪比的影响。在真彩色图像处理系统里，情况比较复杂，有RGB基色方式，也有YUV的色差方式。在RGB基色方式里，标称值有8:8:8或5:5:5的；而在YUV色差方式里，标称值有4:1:1、4:2:2或4:4:4的，其有效比特位的量测可以参照灰度图像处理系统的方法。从视觉上看，图像分解力高的图像处理系统，其图像很细腻，而且噪声很小。

（3）视频锁相：早期的一些图像处理系统采用外同步方式，即图像硬件系统内部产生一个同步信号，再送到电视摄像机以同步其进行行场扫描，由这种方式形成的数字图像在线性方面不是太好，后来的图像处理系统基本上都采用视频锁相方式。视频锁相的好坏对图像的质量有很大的影响，锁相效果不好的图像，在线性方面表现得十分明显，原来的一条直线可能出现弯曲，原来光滑的物体边缘可能出现锯齿，场方向锁相不好的图像还可能上下抖动。

（4）帧存容量：是指在图像硬件系统内部，图像帧存储体容量的大小。其描述基本上由三部分组成，第一部分是每个像素的字长，用比特位数来表示。灰度图像或伪彩色图像的像素常为8bit，彩色图像的像素常为24bit。第二部分是一幅图像的点阵数。一个帧存的点阵数常常是512×512或1024×1024。第三部分表示帧存能存储多少幅图像。例如，一个图像处理系统帧存容量为24×512×512×8bit，则表示一幅图像的点阵数为512×512，每个像素为8bit，这个帧存能存储24幅512×512×8bit的图像。

（5）显示功能：大的方面是指显示的类型，分为灰度图像显示、伪彩色显示、真彩色显示，以及每个像素显示的bit数。另外的参数是有无查找表（LUT）、有无重叠显示或有无动态显示功能。

（6）数据传输速率：主要是指图像硬件系统和计算机之间的数据传输速率，单位是μs/pixel，图像处理系统一般不给出具体的数值，常常是给出系统所采用的计算机总线类型，如标明采用的总线是PCI总线或ISA总线。当然，采用同一种总线的图像处理系统，其硬件系统和计算机之间的数据传输速率在数值上还是有差别的，影响的因素有微机的速度、软件的编排、硬件采用的等待时间等。有的图像处理系统也给出了另一种图像硬件系统内的数据传输速率，如帧存和帧存之间、显示存储体和硬件处理存储体之间的数据传输速率。

（7）硬件处理：其指标主要包括两个方面，首先是处理功能，通常硬件处理功能有图像的加、减、与、或运算，直方图统计，卷积，FFT，二值化，图像的开闭运算等，在每一个功能里，其指标又有标定区域的处理速度这个重要的参数。当然，某些功能还有一些附加的重要参数，如卷积功能里的卷积核大小等。一些特殊的专门化硬件处理有自己独特的指标，但标定区域的处理速度这个指标确是必需的，如硬件的压缩/解压缩、硬件边界跟踪等。

（8）主机处理：主要指软件的功能和环境，其中包括处理功能、处理速度，但一般系统都不太强调软件处理速度，而常常只是列出该系统具有的处理功能。主机处理还涉及软件环境，以及编程语言、库函数、菜单形式等。

上面列出了通用图像处理系统的8种主要性能指标，在通用图像处理系统鉴定时，往往要逐项进行测试，用户在选择图像处理系统时，也要进行比较，选择那些对于自己来说合用的、性能价格比比较高的系统，而不要盲目地追求高的性能指标而忽略价格和实际应用的因素。