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关键词： 自动图像聚焦算法   数字图像处理   应用  

摘要： 应用自动图像聚焦算法往往能够将数字图像的处理效率、处理效果进行全面优化,而在数字图像处理还存在较大可提升空间的现阶段,这无疑为强化数字图像处理能力提供了新的有效途径。该文就通过阐述自动图像聚焦算法在数字图像处理中的实际应用,并对该方法的应用优势进行分析,以期能为该行业的相关从业者在强化自身工作时起到一定参考。

关键词： 气液传质强化   气液相界面积   气泡Sauter平均直径   数字图像处理   固定床  

摘要： 气液相界面积是气液传质强化研究中的关键参数,其大小由体系中气泡Sauter平均直径d32和气含率φG决定。由于气液反应器设计参数影响d32和φG的大小并决定气液相界面积的大小,因此,探讨它们之间的关系对于优化气液强化反应器的设计和操作具有十分重要的意义。本文分别对两类气液强化反应器（即新型喷射搅拌反应器和微界面强化反应器（MIR））进行了理论和实验研究,并对气液体系界面表征方法进行了探讨,主要研究内容和结论如下:1.通过对传统的下降管进行改造,探讨了新型喷射搅拌反应器中下降管结构对气泡直径的影响因素。并经过详细的过程分析,建立了反映下降管结构影响的数学模型。理论分析表明:（1）下降管越长、反应器初始液位越高、下降管与喷嘴横截面积比（k）越大,管内液柱也越长,越有利于避免不利的极限情况发生;（2）侧孔开孔数越多,即侧孔孔径越小,反应器内气泡则越小。实验初步证实了该结论的正确性。2.对于气泡图像处理,本文在MATLAB软件平台上自行编制了气泡识别程序,可快速且较准确地获取MIR体系大量图像中的气泡大小信息。分别从光源的选定、相机的标定、图像处理过程与模型验证四部分展开讨论。其中采用LED光源效果最佳;通过五个基本步骤进行相机标定:①图像、相机和标定模式预设;②图像标定;③结果评估;④对标定方法进行必要的改进,重新标定;⑤输出标定参数。通过自行编制的识别程序对气泡进行测量,再与预测模型进行对比。3.通过冷模实验探讨了MIR内操作条件对传质特征参数的影响。在所研究的工况范围内,主要有以下结论:（1）MIR不仅能产生微气泡,而且微气泡的粒径分布较集中。而经过固定床层后的气泡粒径明显变大;（2）固定床层前后的气含率均随表观气速和气液比的增大呈非线性增大趋势;（3）床层颗粒增大会使d32呈现先减小后增大的趋势,之后变化较缓,而气含率和气液相界面积则表现为先增大后减小的趋势。

关键词： 电子领域   环境污染防治   数字图像处理   3S技术   电子污染  

摘要： 近年来我国经济飞速发展,无论是在科技研发还是工业生产方面都大量消耗着自然资源.我们人类社会的健康与稳定是建立在自然资源和环境的基础上的.在科技进步的同时,我们面临的一个极大挑战就是环境保护.除了对政策制度进行完善,在本专业的电子信息领域,现目前我们可以利用多种技术来对环境污染进行治理,例如水体污染、大气污染、工业废弃物以及资源过度开采所导致的自然灾害.此外,本文还将简单讨论电子产业发展所造成的污染物对环境的影响.

关键词： 图像处理   苹果树叶片   叶片形态   叶节距   氮含量检测   回归模型  

摘要： 在果园管理中,氮元素可以增强果树光合作用,合理施用氮肥是提高果实品质与产量的有效措施。随着我国果园经营规模的不断扩大,传统粗放式的果园施肥管理方式亟待改善。目前苹果栽培过程中存在偏施氮肥、施肥不足或超量、施肥时期不合理等问题,导致果实产量和品质下降、种植成本偏高和环境污染严重。因此,氮素营养检测和优化施肥管理在现代果园管理中起着至关重要的作用。目前对果树叶片氮含量检测的研究多为对叶片的光色信息的分析,而叶片表现出的颜色特征受光照影响大,在不同的光谱范围内呈现出的反射光特征是不同的,影响分析精度。仅依赖于高光谱、叶绿素计等方法难以采集可以反映缺氮程度的新梢生长状态以及叶片形状等特征来做进一步的分析。因此,研究受采集环境影响较小的果树形态学特征作为检测果树叶片氮含量的特征参数,以及探寻一种低成本、普及性强的叶片氮含量估测方法显得尤为重要。本论文应用数字图像处理技术,在可见光光谱范围内针对不同氮水平处理的苹果树,选取其新梢叶片形态特征参数与叶节距特征参数进行分析,从而建立出苹果树叶片氮含量估测模型,以实现苹果树氮含量的无损伤快速检测,判断苹果生长发育的营养状态,从而指导果园管理者按需施肥。主要的研究工作及创新之处如下:（1）实现一种基于图像处理技术的苹果树新梢叶片形态特征参数与新梢叶节距特征参数提取方法。在可见光光谱范围内,采集新梢叶片图像与新梢叶节距图像,通过自适应滤波去噪、色彩图像分割、形态学处理及特征提取等图像处理技术,提取图像中叶片形态特征与叶节距特征。（2）建立了一种基于新梢叶面积的叶片氮含量估测模型。首先对采集的新梢叶片形态特征与叶片氮含量进行相关性分析及显著性检验,发现叶面积特征与叶片氮含量相关性较强;其次分别利用线性回归、多项式回归及随机森林回归建立基于新梢叶面积的叶片氮含量回归模型;最后分别利用决定系数、均方根误差与残差分析等评价不同模型的准确性及可靠性。（3）建立了一种基于新梢叶节距的叶片氮含量估测模型。首先对采集的新梢叶节距与叶片氮含量进行相关性分析及显著性检验,发现新梢叶节距与叶片氮含量的相关性达到极显著水平;其次分别利用线性回归、多项式回归及随机森林回归建立基于新梢叶节距的叶片氮含量回归模型;最后分别利用决定系数、均方根误差与残差分析等评价不同模型的准确性及可靠性。经试验验证,提取新梢叶片形态特征与叶节距的方法精确可靠,能够为建立苹果树叶片氮含量估测模型提供精准的特征参数。本方法提取的叶面积、叶片长度、叶片宽度、叶节距与测量值的均方根误差RMSE分别为0.684、0.132、0.104、1.143,决定系数R2分别为0.983、0.985、0.978、0.969。对不同施氮水平组的苹果树新梢叶面积特征、叶节距特征与叶片氮含量相关性进行相关性分析及显著性检验,结果达到强相关水平。利用各施氮水平组的测试集样本进行回归模型的验证,结果表明,建立的随机森林回归模型在不同施氮水平组均表现出良好的拟合效果。春梢旺长期基于新梢叶面积的随机森林回归模型R2=0.7324,RMSE=3.7782,秋梢旺长期基于新梢叶面积的随机森林回归模型R2=0.7331,RMSE=3.7849。春梢旺长期基于新梢叶节距的随机森林回归模型R2=0.8386,RMSE=3.3769,秋梢旺长期基于新梢叶节距的随机森林回归模型R2=0.8335,RMSE=4.0026。经残差检验,所建立的随机森林回归模型准确、可靠。

关键词： 数字图像处理   课程教学   改革与探索  

摘要： 在落实素质教育和推动新课程改革的过程中,许多老师立足于学生个性化成长发展的实际条件,不断的突破传统应试教育的桎梏,将创造性的教学策略和教学手段融入主题课堂环节,保证学生在一个更加自由宽松的学习氛围之实现个人的良性成长和发展。本文以数字图像处理课程教学为分析对象,了解该教学改革的相关要求,以期为实现教学质量和水平的提升提供一定的借鉴。

关键词： 数字图像处理   课程教学   改革  

摘要： 在社会快速发展过程中,对数字图像处理方面的人才要求也越来越高,而且数字图像处理被广泛的应用到农业、工业和医学等多个方面。不断创新和丰富数字图像处理课程教学方法是非常重要的,可以最大程度的满足学生学习需求,也有利于为社会提供更多创新型的技术人才。本文简单分析数字图像处理课程教学中存在的问题,并提出数字图像处理课程教学改革的策略。

关键词： 超声波振动   花岗岩细观结构   PFC   数字图像处理   SEM  

摘要： 目前对硬质岩石材料的破坏手段有限,常规技术手段中,硬质合金钻进存在钻具磨损严重、钻进效率低等问题,金刚石钻进存在钻头脆性大、热稳定性差等问题,冲击回转钻进存碎岩能耗高,装备技术要求高等问题。因此研究硬岩破碎新方法及破坏机理具有重要的现实意义。振动疲劳破坏能有效降低岩石强度,尤其当外界施加的振动频率与岩石的固有频率相近时,岩石内部裂纹迅速产生,岩石更容易被破坏,可大大提高破碎工具的使用寿命、降低钻进成本,具有能耗低、破碎效率高、节约经济成本等特点。花岗岩在地壳中占比较大,是标志性硬质岩石材料,常呈侵入相以岩基、岩墙、岩床等形式广泛分布于大陆上部地壳,蕴含金属矿藏、地热能等重要资源。其主要组成为长石、石英等硅酸盐矿物及云母、角闪石等次要矿物。由于在漫长的地质演变过程中,先后经历岩浆冷凝成岩、极高的地层压力及低温梯度等因素以及各种构造演化地质作用的影响,进而导致了其细观结构及力学性质的非均质性特征。因此,本文将采用电镜扫描方法对经过不同超声波振动加载时间的花岗岩样品表面进行观察,研究细观裂纹演化规律及形态特征,并通过MATLAB对电镜扫描试验的图像进行处理,得到岩石实际的细观结构。深入研究花岗岩在超声波振动作用下的细观结构变化及其裂纹演化特征,研究和优化花岗岩细观力学模型及模拟方法,从花岗岩实际细观结构出发,建立符合超声波振动试验要求的花岗岩破损行为的研究体系,实现超声波振动作用下花岗岩宏观等效力学性能的预测。本文以中粒斜长花岗岩为研究对象,从理论研究出发,数值模拟与物理试验相结合,对花岗岩在超声波振动作用下细观结构变化进行研究,取得的主要研究成果如下:(1)微观尺度上,裂纹扩展过程实质上是在外力作用下,矿物晶体内部原子键断裂的过程,其裂纹萌生主要受花岗岩在超声波振动作用下最大响应位移的影响;细观尺度上,裂纹扩展至晶体边界附近时,裂纹扩展方向受边界两侧晶体失配程度影响,失配程度越大裂纹越倾向于沿矿物晶体边界扩展;宏观尺度上,施加接近岩石固有频率的高频振动,岩石的响应位移增大,岩石破碎效率提高。(2)花岗岩数值模型内部裂纹以拉张型微裂纹为主,剪切型微裂纹仅在微裂纹贯通为宏观裂纹时少量出现,拉张破坏为数值模型主要破坏形式;微裂纹方位角主要集中在超声波振动加载正方向上,其中沿晶裂纹首先出现并集中于振动加载方向,穿晶裂纹伴随宏观裂纹出现其方位角主要集中在超声波振动加载方向及宏观裂纹方向。(3)超声波振动作用下,花岗岩内部经历微裂纹的发生、扩展联通为宏观裂纹最终导致花岗岩试样的宏观破坏,期间伴随着碎屑的脱落;宏观裂纹扩展过程中,花岗岩内部主要以石英破坏为主,破碎粒径较小,长石矿物主要沿解理方向破坏,且破碎粒径较大;微裂纹由沿晶裂纹及穿晶裂纹组成,且多发生长石及石英晶体附近,云母矿物对微裂纹发育影响较小,几乎不发生破坏;将电镜图片采取数字图像处理技术进行处理分析可知:超声波振动作用下花岗岩样品表面的微裂纹面积随着振动时间的加载不断增大,尤其当微裂纹扩展为宏观裂纹时最为明显。裂纹方位角及长度服从正太分布特征。

关键词： 图像处理   课堂环境   起立识别   举手识别   帧间继承  

摘要： 课堂教学是教学的基本形式,是学生获取信息、提高技能和形成思想观念的主渠道。师、生课堂教、学行为对受教育者的影响极大,这些行为数据可以用来客观评价学生,预测学生未来的学习成绩,规划职业,也可以评价教师的教学水平,促进教师反思并改进教学。因此识别师、生的课堂的教、学行为有着非常广泛的应用,值得深入研究。目前针对课堂环境这一复杂背景下行为识别的研究刚刚开展,本文研究了数字图像处理识别课堂背景的起立、举手的行为。论文的主要工作如下:(1)运动目标检测算法在课堂场景的实现与应用。将典型运动目标检测算法,包括运动历史图、高斯混合模型、Vibe、光流法应用于课堂,并对实验结果进行了分析,由于这些算法前景提取的不足,针对课堂行为检测仍然存在的难点,确定了一种先检测行为主体(脸、手),再判断主体运动趋势的行为识别的研究思路。(2)基于感兴趣区域的起立识别。为了避免人物背景杂乱的影响,结合主运动发生在图像上半部分的特点,利用二分法确定裁剪位置,进行了图像裁剪,获取感兴趣区域,再根据是否有举手干扰,选择了不同的阈值分割算法,识别了不同分割背景下的起立行为。(3)基于人脸跟踪的起立识别。为了能对行为目标进行定位和特写,利用Viola-Jones人脸检测算法检测出了人脸,对其框定,提出了一种基于位置和面积的框图继承算法,该算法利用运动目标在帧之间的相对位置最近和面积大小基本不变原则,通过新旧两帧的双向选择,确定了帧之间的人脸对应关系,完成了人脸跟踪,通过分析其坐标变化,判断出人脸的运动趋势,实现了起立行为的识别。(4)基于肤色检测和手部跟踪的举手识别。针对手的颜色,通过实验找到了肤色在RGB空间和HSI空间的阈值,利用肤色检测算法进行了大部分非肤色区域的去除,为了去掉人脸干扰,利用五官在脸中形成的孔洞,提出了一种扫描线种子清除算法,去除了所有包含孔洞的连通域,即去除了人脸,再利用边界跟踪算法找出了手部轮廓,利用轮廓的极点信息框定手的位置,同样通过相应的框图继承算法实现了举手行为的识别。

关键词： 碳烟粒子检测   碳烟粒子计数   数字图像处理   深度神经网络   深度并行网络  

摘要： 碳烟是含有多种有毒物质的可吸入颗粒物,主要来自于柴油机的不完全燃烧,其粒径大小不定,一般以团聚的形态出现。统计碳烟粒径与粒子数目将有助于研究人员分析碳烟性质,从而帮助我们改进燃煤的燃烧过程,降低柴油机废气中有毒颗粒物含量。在透射电子显微镜下获取的碳烟图像一般都堆叠严重,颗粒边缘模糊,使用传统的人工手动检测方法将费时费力,已不能满足越来越多的科研需求。而近年来,数字图像处理与深度神经网络技术取得了长足的发展,在基于图像的目标检测、分割与识别、数目估计等领域都有很大突破。基于此,本文率先提出利用这两种技术的碳烟粒子自动检测与计数方法,并展开了如下研究:对于碳烟粒子检测的任务,本文在模糊C均值聚类进行图像分割的基础上提出应用上的改进。不同于传统像素级的模糊聚类,我们利用超像素分割技术将图像前景分割成灰度相近的小区域,然后进行区域级的模糊聚类。在特征选择上,我们不仅使用区域灰度信息,还使用位置信息,以保证聚类结果紧邻。在最佳聚类数目选择上,我们通过引入归一化均匀性测度(UN)来评价分割结果,指导聚类算法挑选出最佳类别数目。最后,通过与传统霍夫圆检测算法进行对比,文章分别从主观评价和客观计算角度比较了本文方法与传统方法的差异,结果表明本文方法检测出的碳烟粒子具有更少的误检和漏检,更高的均匀性测度。对于碳烟粒子计数的任务,本文从最基本的数据准备入手,详细介绍了实验所用数据集的制备过程。针对碳烟粒子数量众多、聚集严重等特性,我们设计了一种深度并行网络(DPN)的神经网络框架,自动提取图像特征、拟合生成碳烟颗粒密度图。并行网络通过多个不同大小的感受野感知不同尺度的碳烟颗粒,提取特征更加准确;输出密度图而不是直接的数值估计降低了网络的训练难度,获得更多的粒子分布信息。最后从不同的角度设计了几组对比实验,其实验结果表明,本文方法具有更高的准确性与鲁棒性,对新图片颗粒数的平均预测误差小于8%。

关键词： 高等学校   数字图象处理   教材   Matlab软件   应用  

ISBN: (数字)9787121372599 ISBN: (纸本)9787121372599

摘要： 本书是在2010年出版的教材基础上做了修改、补充和完善。书中主要介绍了数字图像处理的基础知识、基本方法、程序实现和典型实践应用。全书分3部分共10章。第1部分（第1-4章）介绍数字图像处理的基础知识；第2部分（第5-8章）介绍数字图像处理的各种技术；第3部分（第9-10章）介绍数字图像处理的扩展内容。在每章的内容安排上，都是从介绍问题的背景开始，接着讲述基本内容和方法，然后介绍实践应用（通过MATLAB软件编程），最后进行结果分析。本书内容系统性强，重点突出，理论、应用与实际编程紧密结合，理论与实例并重，同时也能满足双语教学的部分要求和对本课程的专业英语词汇的学习。