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关键词： 割草机器人   颜色模型   灰度共生矩阵   支持向量机   卷积神经网络  

摘要： 草坪是城市绿化中不可缺少的部分,目前割草机缺乏智能化。随着人工智能的发展,基于视觉的移动机器人导航成了热点问题。本文主要研究基于数字图像处理的草坪场景障碍物的识别问题,主要包括以下内容:(1)障碍物分割针对草坪场景中的两类障碍物,分别研究了基于颜色、纹理的图像分割方法。颜色分割中:运用统计法估计了草坪像素色调值范围,并将该色调范围的两端点值设为分割阈值,从而实现基于色调统计阈值的分割。通过实验分析草坪像素R(Red)、G(Green)、B(Blue)分量的分布特性,得出在一定光照范围内草坪像素具有G分量最高的特性。对比色调统计阈值、自适应色调阈值、超绿特征阈值分割方法,得到色调统计阈值分割方法的分割准确率及鲁棒性均优于另两种算法的结论。纹理分割中:设计用于分析纹理特征数据的流程,以选择提取纹理特征的最优参数。并制作纹理特征样本以训练支持向量机模型,通过图像分块操作方法实现了基于纹理特征的障碍物分割。最后将本文的纹理分割算法与基于Canny边缘特征和基于模糊聚类的分割算法进行对比,验证了纹理分割算法的优越性。(2)障碍物识别运用卷积神经网络算法识别障碍物。首先,通过数据增强和划分获取障碍物识别数据集。然后,通过实验分析了学习率的大小对模型训练的影响,运用逐步增大学习率的方法,得到了适合本文研究对象的学习率初值范围。并对比分析了固定学习率、衰减学习率、周期学习率的性能。完成了卷积神经网络层数、卷积核个数等超参数的设计与实验。最后,从数据和算法两个角度提升了模型的泛化能力,使模型在验证集上达到95.58%的识别准确率。

关键词： 斜拉桥   护套   模式识别   数字图像处理   机器视觉   缺陷检测  

摘要： 拉索是斜拉桥的重要构件,对桥梁安全至关重要。桥梁拉索外侧通常有高聚乙烯护套,护套在光照、风、水汽等作用下会产生裂纹、孔洞等缺陷,这些缺陷会对桥梁安全造成潜在威胁。对护套的定期检测和养护能够保证拉索的使用安全。本文对基于机器视觉的缺陷检测方法进行了研究,形成了一套较为完整的检测方案,有望在今后代替人工完成护套缺陷检测工作。本文的主要工作内容有:1)设计了表面缺陷视觉检测方案,其中图像采集模块包括CMOS工业相机、8mm定焦镜头、环形LED工业光源,用于采集护套表面图像。线上算法主要完成图像灰度化、图像去噪、图像分割与缺陷判别,并保存缺陷图像;线下算法完成图像拼接、特征提取、特征选择和图像分类任务。2)研究了图像预处理与图像分割算法。使用YUV颜色空间对采集的图像进行灰度化,用自适应中值滤波算法进行去噪处理,以保留原始图像信息。用sobel算子配合阈值分割、形态学处理等方法完成了缺陷部分的图像分割,最后使用面积和长轴长度判别是否为缺陷图像,长轴角度用PCA算法计算获得。3)对于缺陷可能存在于相邻相机交界处的情况,研究了图橡拼接算法。在特征点选取阶段,使用特征稳定、信息丰富的SIFT算法,并使用FAST特征点提取算法替代SIFT的特征点选取部分,实现了计算效率的大幅提升。经过筛选去除错误匹配点对后,使用RANSAC方法计算最佳的转换矩阵。最后选用灰度加权平均法对两张图像进行融合,得到最终的拼接结果。4)为了获得更有效的信息,对检测到的缺陷图像进行分类,对缺陷分类及相关算法进行了研究。从采集到的图像中提取了16种备选特征,在此基础上使用特征选择算法选出其中10种可分性较好的特征作为分类特征,该过程能够减少信息维度,去除冗余信息,从而提高分类算法的效率和准确率。分类使用SVM分类器完成,对于影响分类器性能的参数c和?,使用狼群算法进行优化,最终的分类器达到97.5%的分类准确度。本文对桥梁拉索表面缺陷检测中涉及的关键算法进行了研究与实验,其结果表明本文中的算法能够有效地去除图像中原有的干扰信息,保留完整的缺陷图像,并提取有效的缺陷特征为分类奠定基础,最后经过智能算法优化提高了缺陷分类的准确度。此外,本文算法的实时性较好,能够满足实际检测的需求。

关键词： 数字图像处理   印章鉴定   应用  

摘要： 随着当前我国社会的不断进步,在司法鉴定的过程当中,针对印章的传统鉴别方式已经不能够满足于现代社会发展,而数字图像处理技术则是提供了更加快速和准确的鉴别方式。本文主要针对数字图像处理技术在印章鉴别当中的应用方式进行较为深入的分析,希望能为相关人士提供些许参考。

关键词： 能见度检测   双光源法   双亮度差法   昼夜过渡阀值  

摘要： 大气能见度是航空、航海以及陆运等交通运输领域里安全保障的重要气象要素之一,能够准确的、实时的检测能见值并给与驾驶人员警示至关重要。本文在分析了现有视频法能见度检测方法的基础上,依据大气能见度检测基础理论,设计了基于数字图像处理的高速公路能见度检测系统。本文主要从以下几个方面进行研究:1)选用双亮度差进行白天能见度的检测,研究双亮度差法检测能见度的原理,搭建了白天能见度检测模型,设计接近标准黑体的目标参照物,为了准确的定位到图像中目标区域,提出使用一种基于梯度区域生长的Hough圆检测算法,保证检测结果的准确性与可靠性。2)选用双光源法进行夜晚能见度的检测,在白天能见度检测模型的基础上,设计改用具有均匀性、一致性以及稳定性的双光源替代参照物中的圆环区域,能有效消除光源不稳定而对检测结果带来的误差。使用基于先验知识标记的分水岭分割算法,抑制了提取图像上目标区域位置灰度值时出现的过分割现象。3)利用基于图像灰度均值变化趋势,确定了昼-夜能见度检测系统切换的灰度阀值。最后在场外环境将本文设计的基于数字图像处理的高速公路能见度检测系统与慧筑MDVI-1型标准能见度仪进行了全天候的对比实验,根据实验结果分析可知,两组数据均方根误差小于10%,该系统达到了预期要求,具有一定的准确性与可靠性。

关键词： 数字图像处理   ICDIP2019   中山大学  

摘要： 数字图像处理技术自进入21世纪以来,随着计算机技术的迅猛发展和相关理论的不断完善,在许多领域受到广泛重视并取得重大的开拓性成就。随着广泛的农牧业、林业、环境、军事、工业和医学等方面的应用需求的增长,该技术已成为一门引人注目、前景远大的科学。目前,国际化趋势加快,各国

关键词： 教学方式   SPOC   数字图像处理与模式识别  

摘要： 探究"互联网+"时代下基于慕课背景的学生自主学习途径和方法。建立《数字图像处理与模式识别》课程的异步SPOC教学模式。通过2年的教学研究与实践,设计打造了生动活泼的高效率课堂,其教学设计和精品课例是研究与实践的关键。该教学模式不仅提升学生的学习兴趣和教学效果,而且为提升教师信息化素养和专业成长提供了一种有效方法和途径。

关键词： 土木工程结构   螺栓连接   松动检测   数字图像处理  

摘要： 大型土木工程结构的结构损伤破坏往往会给人们的生命和财产安全造成重大损失。而这些大型土木工程结构和基础设施在长期使用过程中不可避免的会出现结构损伤。其中，连接节点的损伤破坏是极其常见的一种损伤形式。而对于大型土木工程结构，螺栓连接都是节点连接的主要形式，节点的破坏也往往是始于螺栓连接节点的破坏。　　目前，对于螺栓节点的松动检测工程方法主要是通过检查工作人员定期巡视以及扭矩测量方法，通过目视检查与经验判断的方式鉴定螺栓连接节点的松动状况。结合工程实践，这种方法目前仍存在诸多不足，包括松动数据难以获取、耗时费力、严重依赖专家经验、存在较大安全风险隐患以及数据资料采集不能完备齐全等。为了解决这些问题，本文将数字图像处理技术应用于螺栓节点松动检测的快速识别研究方面，所进行的主要工作与创新成果如下：　　（1）螺栓节点是土木结构关键节点的重要组成部分，对螺栓节点的松动检测是十分必要的。本文提出一种基于数字图像处理技术的螺栓松动自动检测方法。基本思路是由于松动变形不易表达，就将其转化为螺栓边缘角度的识别问题来判断松动状况。基于数字图像处理的螺栓松动检测方法主要基于以下四个步骤：螺栓松动检测预处理、螺栓松动检测图像校正、螺栓松动检测边缘识别和螺栓松动检测角度计算。通过实验室相机拍摄的方法对该方法进行验证，结果表明该方法能够从图像中检测螺栓的松动角度，该方法整个过程全自动进行，且快速精确，能够满足实际工程的需要。　　（2）图像获取方式是基于数字图像处理的损伤结构识别研究的基础，而螺栓节点的图像获取存在较大风险。因此，提出基于无人机的图像采集方法，利用无人机采集大型土木工程结构关键节点的螺栓组图像。该方法操作简单、安全，大大提高了图像采集的安全性和适用范围。　　（3）检测结果的准确性是衡量基于数字图像处理的螺栓松动检测方法的关键。通过对实验结果的分析，提出了一种基于数据分析的改进算法，通过设定置信区间去除误差较大的点。通过实验验证了该方法的适用性。结果表明，基于数据分析的改进算法具有较好的鲁棒性和泛化性，且预测结果具有较高的置信度，能够提高基于数字图像处理的螺栓松动检测精度。

关键词： 指纹   指纹识别   图像采集   模式匹配  

摘要： 随着时代的快速发展,我国各项领域都有着突飞猛进的发展,其中指纹识别技术尤为突出。在多种多样的需求之下,指纹识别技术已经慢慢普及到我国人们群众的生活当中,数字图像处理中的指纹识别技术其中综合着多种技术,同时也是一种较为先进的技术并且很多专业人士都在关注着这种技术。数字处理图像中指纹技术已经被社会广泛应用,比如:企业单位上下班指纹签到、公安机关录入我国人们群众指纹信息、银行指纹识别户主、用户安装的指纹防盗门、手机快捷支付等等。指纹识别技术不仅能够保障人民群众人身财产安全,还提供了更便利的使用,由此可见数字图像处理中的指纹识别技术在当今的生活中起到了至关重要的作用。本篇文章主要阐述了数字图像处理中指纹识别技术的优点和不足进行分析,为后期指纹识别技术工作提供参考。

关键词： 机器视觉   图像处理   空间转换   色差分析   缺陷检测  

摘要： 面对精益求精的印刷市场环境,开展全画面质量检测研究已成为行业内的热点。传统印品质量检测仅利用测控条检测,容易造成检测信息的局限性。基于数字图像处理技术的全画面印品质量评价,凭借准确、快速、高效等技术优势,已然成为质量检测控制的有效途径和方法,同时也必将成为印刷智能化的核心技术支撑。为此,本文在前人研究基础上,利用图像扫描、图像处理技术以及缺陷检测评价等方法,开展了机器视觉的全画面数字印张和图像算法相结合的彩色印品质量评价方法研究和系统应用开发。本课题完成的主要工作内容和取得的成果如下:(1)针对全画面质量检测,就图像的获取、预处理、色空间转换、以及色差计算与分析等,开展了图像检测系统具体方法研究,提出颜色缺陷检测的思路方法。依靠CIELAB色差检测,对印品图像进行不同层次的检测并做出分析判断。(2)针对印品扫描图像,基于机器视觉检测技术对全画面质量评价。根据扫描得到的图像特点,应用已知成熟的图像处理方法,对图像进行去噪、配准以及标准检测模版制作等预处理;采用两类色彩转换模型,具体的分析模型转换精度,据此选择最优的转换模型;采用整体评价与局部评价相结合的方法,对彩色图像呈色效果做出评价分析。(3)在印品图像获取、处理、评价分析流程设计的基础上,利用MATLAB平台,编写针对印品全画面信息的质量缺陷检测系统。完成印品图像获取、图像去噪、图像配准、色空间模型转换、整体色差计算和分区色差计算的全画面质量检测分析功能。(4)利用检测系统,开展实验分析研究。首先,设计制作建模、检验色靶、检测图像,通过实际印刷获取样张;然后,选取部分印刷样张作为实验样张,利用扫描仪完成图像扫描存储,通过编写色块读取应用,获取相应色度信息,建立获取色彩空间转换模型的基础数据并且进行精度学分析;最后,针对印刷样张,进行颜色缺陷检测实验分析。

关键词： 滑坡裂缝位移监测   数字图像处理   滑坡裂缝运动表达   QT   OpenCV  

摘要： 山体滑坡作为地质灾害中常见的灾害类型,对其作出科学合理的监测,能有效降低对人民群众生命财产的威胁。滑坡后缘裂缝曲线为滑坡运动发生后,滑坡后缘和不动的山体之间的裂缝曲线,其变化趋势代表着滑坡体的运动轨迹,常见滑坡后缘裂缝曲线监测方法为在山体滑坡灾害体上加装角度、位移传感器,获取滑坡形变数据,这种方法普遍存在高成本、低精度和监测盲区等问题。数字图像处理诞生于上世纪50年代,其采用相机等图像采集设备所采集到图像数据作为数据来源,一般对图像进行图像去噪、图像增强、图像分割等操作后,以目标区域信息提取为最终目的。该方法在道路裂缝检测、桥梁变形裂缝监测等领域进行了大量应用,其可以替代固定点位传感器,监测面积更广,效果显著。针对滑坡监测存在的问题,结合图像处理的技术优势,本文开展了基于图像处理的滑坡后缘裂缝位移监测技术研究,具体内容如下:(1)滑坡灾害体特征研究。着重研究滑坡形成原因与滑动影响因素,以及所形成的滑坡后缘裂缝曲线形状分类。(2)滑坡后缘裂缝曲线识别方法研究。深入研究将图像处理技术应用于滑坡灾害体的理论可行性,使用相机采集滑坡灾害体图像,并依次对图像进行增强与降噪处理,凭借滑坡后缘与不动山体间的颜色反差较大,识别出滑坡后缘裂缝曲线。(3)滑坡后缘裂缝曲线位移信息提取方法研究。深入分析各种滑坡后缘裂缝识别曲线的走势情况,设计“区间中值比较”算法用于简化原弯曲折叠曲线为单一走向曲线,以滑坡后缘曲线角度差值作为裂缝曲线的方位角偏移值,以滑坡后缘裂缝曲线距离作为该裂缝曲线滑动位移,将不同时间阶段的曲线汇总至一个界面,标注方位角偏移方向和位移最值变化点,直观展示滑坡后缘裂缝曲线位移变化趋势。(4)滑坡后缘裂缝曲线三维展示技术研究。深入研究裂缝曲线三维展示实现条件,采集同一滑坡灾害体正视图和俯视图图像,依次配准两幅图像中各自二维像素点形成三维像素点。从研究工作的开展到系统设计的完成,主要取得了两方面成果:(1)滑坡裂缝曲线的识别。完成了识别方法对应的代码编写与系统调试,所设计的系统能够识别滑坡后缘裂缝曲线,识别曲线结果与图像源中滑坡后缘裂缝曲线走势基本一致。(2)滑坡裂缝曲线位移变化的描述。完成了裂缝曲线方位角偏移和位移变化的定量描述,分别在3D模拟模型、沙砾模型、泥土模型和攀枝花机场滑坡中应用本方法进行了测试,结果证明了本设计方法是有效的。本文创新点体现在:(1)数据全面性。传统滑坡监测中,碍于滑坡后缘裂缝曲线一般较长,监测传感器数量有限的现状,地质工作者只能根据经验判断滑坡灾害体下一阶段可能滑动的位置,并加装传感器,此方法极易漏掉真实有效的滑坡运动数据,即存在“监测盲区”。本系统设计方法利用计算机强大的计算能力,以遍历计算的方式计算所有滑动位置的位移值大小,使得监测数据更加全面。(2)滑坡裂缝运动表达。鉴于当前滑坡裂缝运动变化的表达方式尚不明确(或统一),提出了一种简约的可量化的裂缝运动表达方法,该方法充分考究了滑坡灾害运动与滑坡后缘裂缝曲线形状的关联影响。