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关键词： 火灾探测器   图像处理   单片机   自动喷水器   发光二极管  

摘要： 当代社会处处存在着安全隐患,其中,火灾的存在更是严重威胁着人民的财产安全和生命安全。火灾的发生随着社会的发展,高层建筑和大空间场所的增多而越来越多,由此,火灾的防范和发现也随之变得愈发重要。该系统以单片机为核心,在火焰探测器下额外增加微型喷水器、发光二极管、蜂鸣的提醒,以利于附近人员的撤离。本文使用数字图像处理技术,设计出一种多功能型火焰检测器,旨在提出一种灵敏,迅速,安全,前期预操作于一体的系统。

关键词： 数字图像处理   图像分割技术   应用  

摘要： 在科技的支持下,数字图像处理得到了充分发展.作为其中关键技术,图像分割发挥关键作用,将图像数字处理底层技术作为依托,服务于模式识别等高层.基于此,本文将对数字图像处理中的图像分割技术进行研究.

关键词： 计算机   数字图像   图像处理  

摘要： 计算机文明是人类文明中的重要一步,随着时间的飞速流逝,科技水平在不断的上升,计算机的性能随之在大幅度的飞速提高,数字图像处理技术是计算机处理任务中最重要的任务之一,也是非常考验计算机性能的一部分。并且由于图像是人最直接的接触,所以人们在这一方面进行了很多次的尝试与试验,最终在短短的几十年的时间里计算机的数字图像处理技术进步飞快。本文研究了主要叙述了对计算机的图形图像处理技术的研究与探析,并且对其相关理论进行了讨论。

ISBN: (纸本)9787121305405

关键词： PVA纤维水泥稳定碎石   均匀性评价   四边距标准差   数字图像处理  

摘要： 公路建设中,半刚性基层材料具有强度高、刚度大、水稳性好、冰冻稳定性好、经济效益好等特点,所以应用最为广泛。但是其裂缝问题成了该结构的主要缺陷,不仅影响了路面的美观,同时也严重影响了道路的使用性能。将聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol简称PVA)纤维掺入水泥稳定碎石基层材料中可以提高水泥稳定碎石的抗变形能力,有效改善其抗裂性能。由于PVA纤维在水泥稳定碎石基层材料中分散的均匀程度对其抗裂性能的提高起着至关重要的作用,所以需要对PVA纤维水泥稳定碎石的拌和均匀性评价方法展开研究。针对PVA纤维水泥稳定碎石尚无严格的均匀性评价方法问题,本文在深入研究拌和设备与拌和作用机理的基础上,借助染色、养生成型及钻心等方式制取了PVA纤维水泥稳定碎石集料拌和后进行均匀性分析的试件;借助于化学处理方式制取了PVA纤维水泥稳定碎石拌和后进行纤维均匀性分析的试件,并设计了易于拍照的图像采集设备。结合MATLAB数字图像处理技术,本文选用图像滤波、直方图均衡化及膨胀等图像处理方法对所采集的图片进行预处理。同时用Image-Pro Plus中的AOI(Area of interest)提取了不同状态的PVA纤维,接着用种子填充法提取出预处理图片中的集料和纤维的边缘与质心。在此基础上,运用四边距标准差理论,提出了纤维水泥稳定碎石中集料拌和均匀性评价方法和求解算法;运用加权四边距标准差理论,提出了纤维水泥稳定碎石中纤维拌和均匀性评价方法和求解算法,并应用MATLAB软件进行了均匀性检测系统软件的构架设计和GUI界面设计,开发了集料均匀性检测系统软件和PVA纤维均匀性检测系统软件。最后,采用“单一变量法”,选用拌和时间来进行PVA纤维水泥稳定碎石试验研究,分析了PVA纤维对水泥稳定碎石抗裂性能的影响以及集料四边距标准差和纤维四边距加权标准差随搅拌时间的变化情况,并给出了PVA纤维水泥稳定碎石集料均匀性评价标准和PVA纤维均匀性评价标准,验证了PVA纤维水泥稳定碎石中集料和PVA纤维均匀性评价方法的可行性。结果表明,集料四边距标准差系数与纤维四边距加权标准差系数随搅拌时间的变化趋势与理论基本吻合。该拌和均匀性评价方法能有效检测出PVA纤维水泥稳定碎石中集料和纤维的拌和均匀性,为监理单位、施工单位和质检单位提供了一定的参考。

关键词： 甘蓝虫害   图像预处理   特征提取   特征选择   模糊识别  

摘要： 病虫害是农作物减产的主要原因,现阶段主要通过农药治理,但是农药的大量施用不仅污染环境而且影响农产品食用安全。精准施药是解决农药大量施用的有效办法,但首先需要对病虫害的位置与种类做出准确的判断。本文通过室内试验箱采集甘蓝虫害样本图像,对图像进行预处理后提取图像中虫害特征。共提取出虫害的十三种特征,对特征的独立性与稳定性进行对比,选取面积、周长、R-G、G-B、能量、熵六个特征来对虫害种类进行识别。设计出模糊识别隶属度计算公式,通过比较隶属度的大小对虫害种类进行区分,建立模糊分类器,通过MATLAB图形用户功能建立简单的操作界面。使用模糊分类器对田间获取的虫害图像进行识别,得到甘蓝的三种常见虫害识别准确率均达到百分之八十五以上。实验结果表明,所选取的特征与建立的分类器对甘蓝虫害识别效果良好,其中对识别准确度有严重影响的因素是虫害的形态与阳光照射产生的阴影,以及虫害背景的复杂程度,为后续精准农业提供理论帮助。

关键词： CT扫描   孔隙结构   多重分形   渗透率   数字图像处理  

摘要： 地面沉降作为影响我国经济发展的一项重要环境问题已得到全社会的广泛认同。在以往的诸多相关研究中,对于在沉降过程中随着土体压缩而造成的土中孔隙变化仅有定性认识,较少得到量化;在地面沉降—地下水耦合模型中关于孔隙度、渗透系数等参数通常均默认为常数,而这一假设与实际情况存在较大出入致使模型最终计算结果精度受到影响。针对这些问题,本文主要进行了以下几个方面的研究,一是通过采集西安D7地裂缝两侧土体并对试样进行分级加压操作来再现抽取地下水所导致的有效应力增加过程,进而通过CT扫描技术耦合数字图像处理技术将其记录下来;二是研究了不同压力状态下孔隙相关参数的变化并分析了其对孔隙变形的影响;三是引入多重分形理论分析了岩土孔隙特性参数的空间变异性及压力增加状态下的岩土孔隙演替规律;四是通过将分形理论与传统达西定律相结合,计算出渗透率及渗透系数随压力增加引起的变化。主要得到以下结论:(1)、随着地下水开采而产生的土层应力增加过程,对于孔隙数目而言,除去大孔隙数外均存在显著正相关关系。而在各孔隙度相关参数中,大孔隙度、长孔隙度会随着压力增加而明显降低,YGH-1钻孔和YGH-2钻孔的大孔隙平均面积降幅为39.05%和9.22%,不利于水分在孔隙间运移;对于中孔隙度、小孔隙度、不规则孔隙度、规则孔隙度而言,随压力增加基本保持不变甚至略有上升。由此可见对于因孔隙水压力降低、有效应力增加而导致的土体压缩过程是与大孔隙面积的显著降低息息相关的。(2)、孔隙成圆率与孔隙直径(面积)存在有显著负相关关系,孔隙直径(面积)越大孔隙形状越不规则。在直径>1000μm孔隙中,绝大多数为长孔隙,在直径200-500μm范围内,不规则孔隙占主要,而在直径<200μm孔隙中,则以规则孔隙为主。而随着压力的增大直径>1000μm的孔隙占比明显下降,而以不规则和规则孔隙为主的直径范围内,孔隙面积反而略有提高。(3)通过对土样孔隙进行了多重分形维数的计算,发现428像素尺度的孔隙结构才满足多重分形特征。孔隙广义维数谱图像反映孔隙分布的变异程度,随着压力增大曲线趋于平缓,表明孔隙分布逐渐呈现均一化趋势,复杂度降低。(4)?(q)-f(?)曲线呈左勾状,说明小孔隙占据主导地位且分布不均匀,而大孔隙数量较少但分布相对集中。奇异谱宽度(35)?和非对称指数均逐渐减小,减小幅度粉土>粉质黏土>黏土。反映出孔隙空间变异逐渐减弱,孔隙整体结构逐渐趋于简单,不利于水分的运移。(5)根据土样的分形特征,耦合Hagen-Poiseulle方程及达西定律,得到了描述土样渗透率的数学表达式,并对各参数进行分析,发现孔隙面积分维数Df以及最大孔隙直径λmax均与渗透率呈正相关关系;渗透率随着迂曲度分维数DT的增大而减小,DT越大表明孔道的弯曲程度变大从而阻碍了水在孔隙内部的运移。通过各参数对渗透率的影响进行参数敏感度分析,发现迂曲度分维数DT敏感程度最大,其次为最大孔隙直径和孔隙面积分维数。渗透系数随压力的增加呈现出减小趋势,最大下降幅度为71.08%,同时随深度增加而减小。通过将所求渗透系数与孔隙结构参数进行多元回归分析,回归方程显示渗透系数受最大孔隙面积变化影响最大,决定系数达0.875,其次是总孔隙度。

ISBN: (纸本)9787302447856

关键词： 非线性标定   裂缝测量   立体视觉   数字图像处理   像素当量拟合  

摘要： 桥梁裂缝测量是桥梁工程安全保障中的重要环节,而目前采用的方法主要是依赖于人工进行桥梁裂缝测量,存在劳动强度大、测量精度低、工作效率低、危险系数大等弊端。基于计算机视觉的非接触式无损测量方法是该领域的热点方向,具有高精度、高效率、低成本等优点,鉴于此,本文提出了一种基于立体视觉的桥梁裂缝精确测量方法,采用非线性的相机高精度标定方法,能有效提高桥梁裂缝测量的精度。相机分辨率为2560*1920,物理焦距长15mm,相机底片长7.52mm,当裂缝距离相机50cm时,尺寸参数误差在0.1mm内,逼近理论最高像素当量。本文所做的主要工作是:(1)桥梁裂缝识别技术。综合介绍识别桥梁裂缝所用的图像预处理方法,针对桥梁裂缝图像光照不足、背景干扰繁杂的问题,选用效果较好的直方图均衡化增强图像对比度,选用自适应中值滤波的方法进行去噪处理,选用OTSU算法二值化分割初步提取裂缝,选用Sobel算子提取裂缝边缘,使图像中的裂缝轮廓和背景区域得到明显区分。经过上述处理后,识别可靠度为80%。(2)桥梁裂缝精确测量技术。介绍了双目视觉系统纵向测距的原理,以及利用单目相机的像素当量计算裂缝尺寸参数的测量原理。选用半全局立体匹配算法(SGM)进行双目立体视觉匹配。(3)双目相机非线性标定技术。重点研究了摄像机的标定技术,对比分析了三种常规的相机标定方法,提出了本文所采用的改进的非线性标定模型,根据采集到的棋盘格标定板上各角点的像素当量(单个像素对应的实际尺寸大小),利用四次多项式拟合成像平面的像素当量模型,拟合模型的系数与待测物到相机的距离成正比。因此使用该方法计算裂缝尺寸时,需要先计算裂缝到相机的距离,确定拟合的系数,从而确定成像平面的像素当量拟合方程。(4)基于立体视觉的桥梁裂缝测量验证。设置严格的对比实验,验证本文所提方案的可行性和优越性。为便于该测量方法的工程化及裂缝测量算法的调试优化,基于Visual Studio和OpenCV开发了一套能够识别桥梁裂缝、测量其尺寸参数的应用软件。

关键词： 子宫   子宫圆韧带   数字化   数字图像处理   三维重建   核磁共振成像  

摘要： 目的:采集子宫圆韧带（round-ligament,RL）磁共振成像扫描生成的二维图像数据集,结合数字化三维重建（three-dimensional reconstruction,3-DR）技术构建三维模型,与实体进行对照,研究描述其形态,探讨子宫圆韧带的起点、走行、止点,为相关妇科疾病的临床辅助诊断、手术治疗提供参考;在此基础上研究结合图像处理技术,短时间高质量重建女性盆腔结构三维模型,同时也为实现手术导航提供平台。方法:取自2015年11月2016年10月在河北医科大学第二医院妇科需行广泛子宫切除术的患者50例。入组标准为:患者无器官脱垂的临床症状,经妇科检查,采用国际尿控协会（International Continence Society,ICS）的盆腔器官脱垂量化分期（pelvic organ prolapse quantitive examination,POP-Q）标准除外盆腔脏器脱垂;术前检查术后病理排除圆韧带受累;术前行磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI）检查。排除标准为:POP-Q诊断盆腔器官脱垂患者及子宫圆韧带有病变患者,MRI禁忌症者。术前采用Philips Achieve 3.0核磁共振机腹部相控阵表面线圈（SENSE-XL-Torso）,扫描参数均采用快速自旋回波（turbo spin echo,TSE）序列,从斜冠状、矢状、斜轴位三个方位采集图像。将MRI扫描得到的医学数字成像和通信（digital imaging and communications in Medicine,DICOM）图像在矩阵实验室（Matrix Laboratory,MATLAB）软件中编写,实现图像的读取和转换,增强图像。将所增强的图像直接导入计算机三维重建软件交互式的医学影像控制系统（Materialise's interactive medical image control system,Mimics）中,对图像进行组织定位,分割提取,利用蒙版,三维重建子宫圆韧带、子宫及骨盆的三维模型。手术后应用游标卡尺测量离体子宫圆韧带起始上下径、前后径,距离起始部1cm的上下径、前后径。在MRI扫描序列上测量子宫圆韧带前后径、距离起始部1cm的前后径。测量三维构建的子宫圆韧带相应的径线。分别对比两侧离体子宫圆韧带的测量数据,对比两侧子宫圆韧带三维模型重建测量的数据;然后将离体标本测量数据分别与MRI上扫描数据及三维模型重建测量的数据进行比较。结果:两侧子宫圆韧带的起始上下径,距离起始部1.0cm的上下径、前后径相比无明显差异,无统计学意义（n=50;P>0.05）,无可比性;两侧子宫圆韧带起始前后径相比有差异（n=50;P<0.05）;两侧子宫圆韧带3D模型的起始上下径、前后径,距离起始部1.0cm的上下径、前后径相比无明显差异,无统计学意义（n=45;P>0.05）无可比性;子宫圆韧带3D模型与离体标本子宫圆韧带的测量径线有差异（n=45;P<0.05）,重建出的子宫圆韧带3D模型未能和实体韧带吻合。MRI扫描的子宫圆韧带前后径与离体标本子宫圆韧带的测量径线无差异,无统计学意义（n=50;P>0.05）,无可比性,MRI扫描的数据和实体韧带吻合。结论:1三维模型的重建最关键的核心环节是图像分割,是以利用Matlab软件进行图像预处理,达到快速、精准的分割对以后的三维重建有很大的意义,有望通过改变MRI扫描的参数及条件,结合计算机人员对软件程序的开发实现。2本实验是基于MRI扫描数据集对子宫圆韧带三维模型进行重建,但构建出的三维模型较为粗糙,存在较多细节缺陷,可以进一步改进扫描的条件序列,结合图像处理软件进行预处理,降低重建的难度,缩短重建时间和改善重建效果。3本实验成功构建出骨盆、子宫及子宫圆韧带的三维模型,对三维重建技术有了初步的了解和认识,有望实现“术前个体解剖真人化”,为实现术中导航提供了平台,具有临床应用价值。