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关键词： 角点检测   自适应阈值   图像特征   数字图像处理  

摘要： 在现代信息化社会，人们可以通过数字图像的方式来获取信息以及传达信息。随着计算机技术和网络技术快速发展，绝大多数的信息都能用数字图像的形式展现在大家的眼前。人们接触到的信息里面，数字图像的信息已经占了总信息量的很大一部分。所以，我们学习和掌握数字图像处理的原理与技术是非常必要的。数字图像有如下的特点：直观易懂，信息量大。近几十年来，关于数字图像处理领域的研究有了很大的发展，伴随着数字图像应用的不断深化，数字图像处理理论与方法也不断发展和完善。数字图像处理已从可见光谱扩展到不可见光谱，从静止图像扩展到运动图像，从物体的外部扩展到物体内部等。　　角点是实现数字图像自动处理的一个重要特征，在图像匹配、三维重构等应用领域都起到很重要的作用，角点检测算法也是数字图像处理领域的研究热点。在各种图像特征里面，图像的角点以及边缘非常重要，因为它们有很高的信息含量。　　本文主要介绍图像的角点检测方法，包括SUSAN角点检测算法和Harris角点检测算法，分别介绍它们的优点和缺点，并从图像特征、自适应阈值判定方法对上述算法进行改进，通过角点检测对比试验，说明改进的算法的优势所在，以及它们将来的应用前景。

关键词： 位置检测   Kinect   深度图像   数字图像处理   摄像机标定  

摘要： 随着计算机软硬件技术和机器视觉领域的不断发展,基于视觉处理的位置检测系统在自动化生产中的应用日益广泛,针对与北京某科技企业合作开发的钢坯端面标识设备在进行钢坯的喷涂环节过程中,钢坯的排列会因不同的位置差异而导致枪头发生碰撞以及喷涂字体的不完整性问题,本文探讨和研究结合图像处理与分析技术来进行钢坯端面空间位置信息的测量。本文的主要工作如下:1.介绍了本课题所涉及领域的国内外研究现状,进而分析了利用Kinect传感器作为本文整个系统的硬件采集装置的优势,通过对Kinect的结构及其深度数据测量原理的分析,本文采用C++编程成功实现了对Kinect深度及彩色信息的获取。2.详细设计了系统中数字图像处理中的算法部分,主要包括了对Kinect深度信息与彩色信息的配准;通过对多种滤波器的滤波效果比较得出了中值滤波器既可以滤除干扰噪声还能使图像中的细节部分得以保留;通过对不同边缘检测算子检测效果的比较采用能够较精确的得到单像素性边缘且抗干扰能力强的Canny算子;最终通过对比图像轮廓的两种表达方式采用顶点序列的方式并对轮廓采用最大边界进行拟合,从而获得了被测目标的轮廓信息并进行了存储。3.在分析了摄像机成像过程中坐标转换关系的基础上对求解相机标定算法的基本原理进行研究,并对成像过程中的三种误差来源进行了分析,提出减小误差的有效方法。接着对Kinect摄像机进行标定得到了其内外部参数,建立了由图像像素坐标到空间三维坐标信息的转换关系模型从而得到了被测目标的三维空间信息。阐述了 Kinect深度数据测量误差产生的原因并通过伺服定位装置对其精度进行了分析,得到了其深度测量值的误差分布。结合本文实际应用情况确定了 Kinect的测量距离并对其误差进行了修正,最后对本文设计的测量系统进行了反复试验验证,对测量结果进行了比较与分析。

关键词： 光子学报   征稿简则   学术论文   稿件   快报   数字图像处理   图像处理   研究简报   创新性研究   编辑部   退稿  

摘要： 一、征稿范围1、研究论文:以光子学、光学及其相关理论技术为主体、具有领先水平或创新意义的学术论文,具有数据详实、结果可信且有实用意义的实验报告,具有国内外先进水平的应用技术文章、阶段性科研成果的研究简报、快报等。英文研究论文不受出版周期限制,录用后将优先发表。不刊综述性以及数字图像处理类的文章

关键词： 指针式水表   Hough   数字图像处理   嵌入式Linux  

摘要： 随着我国城市化进程的加速,人们对居住环境要求也在不断提高,而供水服务中的传统人工抄表方式存在低效率、人工成本高、影响居民生活等诸多弊端,因此自动抄表系统已经引起了广泛的重视,本文从查阅资料和了解指针式仪表处理方法开始,对指针式水表自动识别进行了深入研究,并利用数字图像处理技术实现了嵌入式环境下的指针式水表的自动识别。本系统的硬件部分是基于S3C6410处理器的嵌入式平台,在软件设计中移植嵌入式Linux系统,并采用系统中V4L2标准接口设计指针式水表图像采集应用程序,实现图像的采集与存储功能。所采集的图像由于多方面因素导致质量不理想,需要对图像进行预处理,本文中预处理部分包括了图像尺寸调整、图像灰度化、图像增强和图像去噪,接着重点研究了指针回转中心的确定与指针提取与方向识别,并根据表盘读数的关联性,得到指针水表的读数。指针水表图像识别处理中的关键部分为子表盘圆心的定位,也就是指针回转中心的确定,本系统中子表盘定位所用到的方法是Hough变换,该变换是图像中识别几何图形的基本方法之一,本文在理解Hough变换的基础上,对其进行改进,提高了系统灵活性和表盘提取准确率。并且针对以往指针式水表读数识别中所出现的需要摆正水表正确读数方向、难以确定数量级与对应指针关系的问题,本文通过分析指针式水表表盘特征,利用子表盘的相对位置关系圆满解决了上述问题,对于所获取的表盘图像出现倾斜时,不需要对图像进行矫正而完成识别。与典型指针式仪表识别相比,指针式水表识别存在子表盘数量多、水表倾斜、光照不均匀等难点,根据系统测试结果,本文所完成的指针式水表识别系统具有灵活性强、可靠性好、准确率高等优点,为摄像式直读水表奠定了基础。

关键词： Hadoop   海量数字图像处理   云计算   文件输入输出格式  

摘要： 互联网的飞速发展使社交媒体变得非常活跃,互联网公司因此积累了海量的数字图像数据,此外遥感、医学等图像每天都在不断产生。单机小批量的图像处理方式已经不能应对日益增长的图像数据量,因此如何有效地对海量图像进行处理、挖掘其中的价值成了互联网公司和科研机构共同面对的问题。在过去,海量图像的分析首先要对图像集进行采样,但是对于数据挖掘任务,由于图像比较庞杂、信息密度低,采样会丢失很多重要的信息,对全量图像的处理成了迫切的需求。云计算的分布式存储与分布式计算能够为海量图像提供存储和计算方案。Hadoop是一个优秀的能够对大数据集进行处理的开源平台,本文研究的重点就是如何在Hadoop平台基础上设计一个海量数字图像处理平台。本文完成的主要工作如下：1、本文扩展了Hadoop的基本数据类型,设计了两种可以存储图像的新数据类型,同时和OpenCV相结合为图像处理提供丰富的函数,简化了图像的处理。针对图像处理的不同需求,本文设计了图像的文件输入格式和文件输出格式。根据上述工作,用户可以在Hadoop平台上通过MapReduce任务对海量图像数据进行处理。2、Hadoop中的文件支持一次写入多次读取的方式,但不支持文件的随机更新。对于SequenceFile文件,如果要删除其中的某些键值对,首先需要遍历整个文件,将待删除的键值对剔除生成新的SequenceFile文件,然后将新文件作为MapReduce的输入文件。本文实现了一种改进的SequenceFileInputFormat文件输入格式,它可以在不改变SequenceFile文件内容的情况下,删除用户预先设定的键值对,然后将剩下的键值对作为MapReduce作业的输入。3、设计了海量数字图像的处理和挖掘平台,并介绍了在该平台上图像处理的几种场景和对应实现,最后对平台的可行性和性能进行了测试。

关键词： 钢筋计数   数字图像处理   多子图像阈值分割   识别计数  

摘要： 目前,国内大部分钢厂的钢筋销售模式为成捆定支销售,因而对成捆钢筋计数显得尤为重要,现在许多厂商通过工人手工计数的方式来实现对成捆钢筋的计数,这种计数方法效率不高,同时对工人的要求较高,工作强度也比较大,渐渐已经无法达到现代化钢铁企业快速生产的要求。所以,对成捆钢筋的自动计数已经成为钢材企业有待解决的问题,这不但可以减轻工人的劳动强度,而且还可以提高成捆钢筋计数的精度,具有重要的现实意义。本文主要运用对数字图像进行处理的方式来识别成捆钢筋数字端面图像。在文章开始时对钢筋端面数字图像作预处理操作,把彩色图像转变成为灰度图像,对灰度图像做直方图均衡化操作,加强图像对比度,再将已经完成均衡化操作的图像组合滤波,便于后续处理;然后将处理后灰度图像分割,本文选取了多子图像阈值分割法对待识别钢筋端面图像进行分割。为了解决分割后图像中待识别目标相互分离不明显问题,本文采用一种填充孔洞、腐蚀以及删除小面积相结合的数学形态学算法,完成对大多数待识别钢筋端面图像的相互分离的同时,也去除了绝大多数背景和噪声;最后运用连通区域标记法,按照八连通区域准则扫描图像,提取出连通域面积及相关参数,利用面积与面积率综合计数法,完成对连通区域的识别及计数,从而达到对成捆钢筋计数的目的。本文以模式识别、机器视觉及数字图像处理等技术为基础,设计了基于MATLAB平台的钢筋计数系统。通过将现场采集的待识别钢筋端面数字图像进行一系列图像分析及处理,最后实现成捆钢筋的识别及计数。

关键词： 混杂纤维再生混凝土   正交试验   单因素试验   力学性能   数字图像处理  

摘要： 混杂纤维再生混凝土,顾名思义是在再生混凝土中按一定比例加入不同种类纤维制作而成的一种新型生态材料。混杂纤维的加入改善了传统再生混凝土的延性,克服了其易开裂的缺点,使再生混凝土的性能得到一定改善,具有较好的工程实用价值。本文的研究内容及结论如下:(1)通过试验测试了再生粗骨料的级配、压碎指标、含水率及堆积密度。试验结果表明,此次试验所用再生粗骨料具有较高的吸水率及压碎指标,属于Ⅲ类骨料;所用骨料级配基本满足要求;较小的堆积密度说明其在配置轻质混凝土时具有一定优势。(2)采用正交试验对混杂纤维再生混凝土进行了立方体抗压强度和立方体劈裂抗拉强度测试。研究了再生混凝土与再生砖比例、玻璃纤维与聚丙烯纤维比例、引气减水剂三者对混凝土强度的影响。试验结果表明:耐碱玻璃纤维与聚丙烯纤维比例、引气减水剂掺量对混杂纤维再生混凝土的强度影响不显著;再生混凝土与再生砖比例对混杂纤维再生混凝土的强度有显著影响。(3)采用单因素试验,分别获取了以再生混凝土与再生砖比例,玻璃纤维与聚丙烯纤维比例为单因素变化参数的两种混杂纤维再生混凝土的力学性能指标及本构曲线,研究了各力学性能指标随变化参数的影响趋势。试验结果表明:随着再生混凝土骨料与再生砖骨料比例的增大,混杂纤维再生混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度、弹性模量、韧度指数、轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值呈上升趋势,劈裂抗拉强度与立方体抗压强度的比值、泊松比未呈现明显规律,峰值应变和极限应变呈下降趋势;随着玻璃纤维与聚丙烯纤维比例的增大,立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度、泊松比、轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值变化趋势不明显,弹性模量、峰值应变和极限应变呈上升趋势,韧度指数、劈裂抗拉强度与立方体抗压强度的比值呈减小趋势。粗骨料组成对曲线上升段的斜率影响非常较大,纤维组成对再生混凝土峰值过后的延性影响较大。(4)应用数字图像处理技术完成混凝土截面真实建模,建立了模型混凝土对再生混凝土的老旧界面破坏方式进行了模拟分析。分析结果表明:数字图像技术的应用能够很好地建立混凝土二维真实断面模型,为进行模拟真实混凝土受力状态提供建模基础;界面是再生混凝土容易发生破坏的薄弱部位,对再生混凝土的力学性能有较大影响。

关键词： 角膜地形图仪   像差分析   MFC   数据库   数字图像处理  

摘要： 随着医疗技术的蓬勃发展,硬性角膜接触镜得到了广泛的应用,同时也涌现出了很多新型的角膜屈光手术,但无论是硬性角膜接触镜的配制还是角膜屈光手术的实施,都必须以获得精确的角膜表面形貌为基础。角膜地形图仪利用现代电子计算机技术对角膜表面形貌进行精确测量,这对于在临床上以医学手段治疗屈光不正具有极为重要的现实意义。目前我国的角膜地形图仪的研发水平与欧美发达国家还有不小的差距,进口的角膜地形图仪不仅价格昂贵,而且在国内也存在软件汉化的问题。本文鉴于这一事实,着力研发一款国产角膜地形图仪,以打破欧美发达国家的垄断。首先,本文选用MFC(Microsoft Foundation Class Library)图形界面框架,配合成熟稳定的Visual Studio 2015集成开发工具,完成了用户图形操作界面的搭建。然后利用当下流行的MySql数据库设计了相应的数据表,并通过MySql自带的API函数实现了对数据的增、删、改、查。其次,实现了对CCD相机的控制和其采集到的角膜地形图像的实时显示,并利用OpenCV计算机视觉库函数实现了对角膜地形图像的平滑滤波、自动阈值二值化和环识别等操作。最后,通过识别出的24环计算出每一环的曲率半径和对应环上点的屈光度,进而利用Zernike多项式实现了对眼角膜表面曲率半径的拟合,同时实现了对人眼波前像差的分析。通过以上的工作,角膜地形图仪的软件功能已基本实现,并且软件的鲁棒性也令人满意。

关键词： 机器视觉   数字图像处理   边缘检测   参数测量   误差分析  

摘要： 随着石油管在石油开采领域中的大量使用,石油管螺纹的质量与油田的正常生产息息相关,这对于石油管螺纹的检测提出了高精度、高效率的要求。但是,工程实际中缺乏有效的办法来实现石油管螺纹的准确、高效测量,大多还停留在人工检测的基础上,检测效率低下、测量精度不高。因此,找到和探索一种高效、高精度的石油管螺纹多参数测量系统就显得极为迫切和必要。本文在机器视觉和图像处理的基础上,根据API对螺纹几何尺寸的规定以及石油管螺纹检测的要求,进行了工业现场的非接触式石油管螺纹多参数检测系统试验研究。主要的研究内容包括:(1)设计了基于机器视觉的石油管螺纹测量系统。该系统由机械系统、电气系统以及光学系统组成,采用光学的方法,结合机械传动技术带动图像传感器采集石油管螺纹图像。(2)石油管螺纹检测系统运用数字图像处理技术对采集到的石油管螺纹数字图像进行预处理、图像二值化、边缘检测和轮廓提取。结合石油管螺纹的特点,采用了伪中值双边滤波算法对图像进行预处理,采用迭代阈值分割法对图像进行二值化处理,采用了优化Canny算子对图像边缘进行了检测,最后利用跟踪法对图像轮廓进行了优化,实现了图像边缘轮廓的准确提取。(3)对测量系统进行了准确的标定,对图像边界进行了拟合,根据石油管螺纹特点以及国产油管的尺寸的规定,并参照API规定的测量方法给出了石油管螺纹的牙型角、螺距、牙型高、锥度以及中径的测量原理,得到了各个参数具体数值。(4)对测量系统进行了误差分析,分析了机电系统误差、光学系统误差、算法误差以及环境因素误差的来源,以及这些误差对测量系统造成影响;通过理论分析,给出了这些误差的计算公式,并提出了误差补偿措施。试验系统通过对石油管锥螺纹图像的采集与处理,得到了螺纹各个几何参数的具体数值,各几何参数值都在API规定的公差范围以内,满足石油管螺纹测量的精度要求。因此,本试验系统可以实现石油管螺纹参数的非接触测量,测量准确、高效,是测量石油管螺纹几何参数的有效办法。

关键词： 自动光学检测(AOI)   数字图像处理   假缺点识别修复  

摘要： 近几年来,随着半导体、LCD、PCB、通信等新兴产业的发展,自动光学检测(AOI)技术发展非常迅速。目前已经在半导体业、电子业、工业机器人、汽车零件制造子系统、印刷、钢铁、纺织、医疗与医药等诸多行业得到了的广泛应用。本文首先介绍了自动光学检测(AOI)系统的工作原理,包括硬件架构和软件处理流程;对比了国内外发展及应用状况,同时对自动光学检测(AOI)系统的发展趋势进行了展望。然后详细的分析了PCB生产中遇到的因蚀刻带来的图形假缺点问题,从而找到了图形假缺点问题产生的根本原因:板面铜厚差异导致尖角修复量无法适用于整个PCB板面。最后在此基础上找到了一种新的方法:利用自动光学检测(AOI)系统的图像处理和量测功能推导出量测部位铜厚,可以有针对性的添加蚀刻修复量,从而解决现有的假缺点问题。这种方法对现有自动光学检测(AOI)系统中数字图像处理模块进行了优化、对假缺点识别修复程序进行了更新,降低了图形假缺点问题给PCB生产效率带来的影响。