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关键词： 劈裂注浆   注浆参数   弹性模量   注浆圈厚度   注入率   质量检测   数字图像处理   浆液配合比  

摘要： 目前,劈裂注浆工程的注浆参数设计仍处于半理论、半经验状态,合理性差,且没有与注浆目的或注浆效果有机结合起来。另一方面,目前的注浆质量检验手段所取得的效果还远远不够,对注浆量的验收也缺乏经济合理的方法,这不但易造成浪费,还会造成许多工程隐患。本文通过宏-微观室内试验、现场试验、理论推导以及数值分析等手段研究了劈裂注浆主要注浆参数取值方法和注浆效果检验方法,其具体的研究工作及取得的主要成果如下：(1)取得了磷酸-水玻璃和水泥-水玻璃的配合比与凝结时间的关系,浆液凝结体的力学性能、渗透性能以及微观结构随时间变化规律。研究表明：①对于磷酸-水玻璃浆液,凝结时间随着水与磷酸体积比的增加而先减小再增加,凝结时间随着水玻璃的浓度增加变化比较复杂；②对于水泥-水玻璃浆液,凝结时间随着水玻璃浓度的升高而增加,凝结时间随水灰比的增大先降后升。③两种浆液形成的凝结体均能满足不透水层的要求；④磷酸-水玻璃比较适合对水量较大的地层进行应急性止水注浆;⑤水泥-水玻璃适合同时需要止水和加固的地层。(2)建立了劈裂注浆后复合土体的二维简化等效单元体模型,基于均质化理论和变形协调原则推导了模型的等效弹性参数解析解。用有限元方法分别计算并分析了模型在简化前后的等效弹性参数；同时将二维简化等效单元体模型的有限元计算结果和解析计算结果也进行了对比分析。最后基于解析结果分析了土体和浆液凝结体各自的弹性参数以及浆液注入率对等效弹性参数的影响。结果表明：①按面积等效原则对模型进行简化处理的方法是可行的,可以按照简化模型进行弹性阶段的理论分析；②解析结果与有限元结果具有良好的一致性；③复合土体的等效弹性模量和等效泊松比主要受浆液注入率和浆液固结体本身模量的影响。(3)建立了劈裂注浆后复合土体的横向各向同性单元体几何模型,按体积等效原则给出了浆-土体积及受力分配关系模型图,基于横向各向同性本构关系推导了模型的等效弹性模量和等效泊松比的解析解。采用有限元方法取得了模型特定条件下的等效弹性模量和等效泊松比,并与解析结果进行了对比分析。最后把模型和相应的解析结果引入Flac3D中,结合一个热力隧道工程实例对隧道劈裂注浆后关键位置的沉降进行了预测分析,并与实测值进行了对比。研究表明：①解析计算结果与有限元方法计算结果吻合度较高；②基于本文提出的模型及其解析结果对隧道开挖后沉降的预测值与实测值具有良好的一致性。(4)取得了隧道超前预注浆加固经济合理的注浆圈厚度、复合土体弹性模量及注入率。基于劈裂注浆复合土体弹性模型,借助于数值分析方法研究了注浆圈厚度和复合土体弹性模量变化对隧道开挖后土体位移场和衬砌受力场的影响规律,研究表明：①两种模型的计算结果差别不大,横向各向同性模型的计算结果相对略偏小；②注浆能显著抑制土体开挖后的沉降,减少衬砌受力,效果随注浆圈厚度的增加成非线性增加,注浆圈厚度增加到一定程度后,对沉降的控制效果已经不明显；在减小土体开挖后的土体变形和衬砌受力方面,注浆圈弹性模量与注浆圈厚度作用规律相似。③在本文工况下,经济合理的注浆圈厚度可取2.5m,经济合理的注浆圈弹性模量可取30MPa～35MPa,相应的经济合理的注入率可取0.132～0.164之间。(5)提出了两种劈裂注浆后注入率的获取方法,并在此基础上提出了一种基于注入率分析的注浆质量检验方法。其中,注入率获取方法包括理论计算方法和数字图像处理方法,通过现场试验间接验证了两种方法的可靠性,同时分析了两种方法处理注入率的差异性。①理论计算方法只需要知道注浆前后土体的基本物理力学性能,即可算出实际注入率。现场注浆试验表明,计算公式的可靠性较好。试验条件下,实际注浆量约为公式计算值的1.2倍。②数字图像处理方法把注浆后开挖的土体形成数字图像,通过对图像信息进行处理来取得注入率。试验表明：以数字图像处理技术来选取浆脉所占像素比,结果变异性小,可重复性好；以图像处理技术为基础测算的注浆量与实际跟踪记录的注浆量具有很好的一致性,在本现场试验条件下的实际注浆量约为测算量的1.1～1.2倍。③理论计算所得结果与图像处理结果具有较好的相关性,但理论计算结果偏小。(6)结合热力隧道工程实例论述了劈裂注浆关键注浆参数的设计方法体系。工程应用研究表明：文中给出的注浆参数能取得良好的注浆效果,说明文章提出的注浆参数设计方法体系较为可靠。工程应用间接证明了文中提出的劈裂注浆复合土体弹性模型具有一定合理性和工程应用价值。

关键词： 船舶火灾   数字图像处理   颜色模型   特征提取   模式识别  

摘要： 随着经济的发展和国家政策的调整,船舶行业越来越受到人们的重视,同时船舶火灾也越来越受到人们的关注。船舶火灾具有危害大、伤亡率高等特点,所以对船舶火灾的预防就显得意义重大,火灾发生时能够及时地探测并报警是降低火灾损失的重要手段之一。随着数字图像处理和模式识别技术地迅猛发展,基于图像的火灾探测器技术具备独特而明显的优势,成为了近年来研究的重点。本文对船舶火灾的发生原因以及其特点进行了阐述,并且分析了船舶火灾智能报警系统在国内外的研究现状,并在其基础上提出基于火灾图像的智能火灾报警系统。该系统主要由3个部分组成:第一部分,为了提高船舶监测器采集到的图像质量,提高火灾识别系统的准确性,所以对图像进行预处理。在预处理的基础上,分析图像不同色彩空间的优缺点,提出使用RGB-HSI颜色模型,分割图像的火灾区域和背景区域。第二部分,对用RGB-HSI颜色模型分割后的火焰区域进行定量地描述和分析,提出火焰区域的多种定量描述方法。本文从颜色特征、形状特征和纹理特征这三个方面描述火焰区域的静态特征,最终提取颜色特征的三阶颜色矩、形状特征的圆形度和纹理特征的能量、熵、相关性和惯性矩,作为第三部分分类器的输入。第三部分,第二部分提取的图像特征构成8维输入空间,以支持向量机作为载体,构建火灾识别系统。其中一部分特征作为训练样本,对支持向量机进行训练;另一部分作为预测样本,检验训练之后的支持向量机。由仿真结果可以看出,训练之后的支持向量机对火灾火焰和干扰物有着很好的识别效果,从而能够将其应用到船舶智能火灾报警系统中。

关键词： 西域砾岩   分维特性   数字图像处理   力学特性   颗粒流程序  

摘要： 摘要：西域砾岩属第四系最新成岩地层,广泛分布于塔里木盆地周缘、天山南麓和昆仑山北麓山前盆地中,其工程特性主要表现为：结构组成差异大,颗粒级配不均匀；胶结性能不稳定；室内外试验结果离散性强,力学参数难确定。随着新疆地区大规模开展水利水电工程建设,西域砾岩工程特性研究显得必要而迫切,本文在借鉴与西域砾岩类似岩土体研究方法基础上,开展室内物理力学试验,综合利用物相分析方法、分形几何理论、数字图像处理技术、离散元数值模拟等方法,旨在探明西域砾岩变形破坏行为及劣化机理,揭示其细观结构特征及粒度分形规律,分析西域砾岩细观破坏特征及抗剪强度影响因素。本文主要工作内容和研究成果如下：(1)通过室内筛分试验,获得西域砾岩颗粒级配特征曲线,围绕其微结构自相似性,建立分维计算模型,并探究“粗粒”含量与平均分维值之间的关系,结果表明西域砾岩粒度组成具有良好的自组织特性。采用XRD与XRF试验研究不同分布类型胶结物成分差异,研究成果有助于揭示西域砾岩颗粒分布规律。(2)西域砾岩结构组成是影响其工程特性的重要因素,获取西域砾岩断面数码照片,基于数字图像处理技术,利用图像分割剔除无关信息,获得二维意义下西域砾岩细观结构模型；利用边缘检测、特征测量方法,快速、精确获取闭合图像几何形态参数,结合分形几何理论对西域砾岩内部块石分布、棱角性、定向性等进行统计分析。(3)针对西域砾岩复杂力学特性,进行室内中型剪切试验,获得西域砾岩抗剪强度参数,整理西域砾岩在直剪试验中表现出的三种典型剪应力——剪切位移曲线,依据破坏后试样形态对其进行了相关分析。(4)采用颗粒流程序模拟西域砾岩直剪试验,观察试验过程中西域砾岩细观破坏过程,有助于加深对其力学行为的认识,着重分析“粗粒”含量及“细粒”粘结强度对西域砾岩宏观抗剪强度的影响。

关键词： RGB   CMYK   HSV   数字图像处理   美图软件  

摘要： 随着移动终端的普及、处理器运算能力和摄像头性能的提升,摄影的门槛逐渐减低,也因此催生了对图像美化技术的需求,比如热门的美图秀秀等美图软件.常用的功能比如马赛克、滤镜等已经司空见惯,然而背后的实现原理却常常被人忽略.因此本文将通过对当前颇受欢迎的图像美化软件的功能进行分析对比,来说明每种功能适用的范围和场景;简述相应的处理原理,并分析图像美化技术的提升方向和发展前景.

关键词： 岩画   数字图像处理   图像去噪   图像修复  

摘要： 岩画记录了古代人类的历史文化生活,承载着人类庞大的古老文明,具有极大的历史价值,有助于我们对古代文化进行深入的探究。而数字图像修复技术又是目前数字图像处理范畴中的研究热门,它在破损图像的修复、稀有文物的复原以及目标对象中多余物体的消除等方面具有重要的指导意义和应用价值。因此,采取图像处理技术对数字化岩画的修复及保护方面具有重大的意义。本论文的主要研究内容及成果如下：（1）对岩画图像进行采集,利用高分辨率的相机对损坏的岩画进行拍照,保存成高像素的照片,这样不仅能够准确记录岩画的颜色、内容和形式,也能对破损区域进行高清晰度的保留,使得修复结果更准确。这种方法适用性非常广,采集效率高。（2）研究了图像去噪的基本方法,本文主要介绍了中值滤波和均值滤波的实现原理,并对这两种算法做了仿真,通过仿真发现它们在去噪同时会滤除图像的细节方面信息,使得图像处理后变模糊,根据以上两种去噪方式的不足,本文提出了一个（中值滤波+TV去噪）的优化去噪算法,并给出合理的客观评价指标值。实验验证此创新方法能高效抑制边缘的噪声,保持纹理的细节信息不发生改变。（3）针对结构性信息的损坏,进行了破损区域的提取和修复。采用了全自动的方式对裂缝进行了检测和提取,并根据岩画自身的特点,选择了鲁棒性较强的TV修复算法进行了图像的修复,达到了良好的修复效果,通过仿真分析了此算法的性能并指出它具有局限性,即只满足修复结构性的图像。（4）提出一种改进的Criminisi修复算法。针对Criminisi算法在搜寻最佳匹配块时采取的搜寻方式是全局搜索,这样不但耗时,而且容易产生信息的延伸和错误的块匹配,并通过研究岩画自身的特征,提出一种新的数字图像修复算法。该算法改进了样本块的优先权函数的形式,并改变了最佳相似块的搜寻方法,在优先权的公式表示中用plaplace算子对数据项进行了约束,在最佳匹配块的搜寻中注意到样本块不仅含有颜色方面的信息,还要考虑到结构信息,以此进行了改进,同时对优化的算法用Matlab做了仿真实验,并经过峰值信噪比说明了此优化算法的合理性和可行性。

关键词： MATLAB   数字   图像   处理技术  

摘要： 当前,伴随互联网的进步以及推广,大众对数字图像处理技术已经不再陌生.数字图像处理技术业已从工业行业、实验机构推广到商业行业以及办公室,与大众的生活生产活动紧密相连.本文研讨了以MATLAB为核心的数字图像处理技术,以及MATLAB数字图像处理技术的具体运用.

关键词： 路面工程   温拌技术   路用性能   压实特性   数字图像处理   温拌沥青混合料  

摘要： 沥青混凝土路面建设在我国道路建设中占有重要比例，常采用热拌沥青混合料（HotMixAsphalt），热拌沥青混合料的施工温度较高，集料和沥青均需要加热，较高的温度造成能源的浪费，产生的废气和粉尘不仅污染环境，而且会对施工人员的健康造成威胁;冷拌混合料（ColdMixAsphalt）虽然避免了上述问题，但性能在一定程度上不及热拌料，因此，温拌沥青混合料（WarmMixAsphalt）应用而生，它的出现解决了热拌料高温加热和冷拌料性能不足的缺点，是一种新型节能环保绿色材料，具体定义是：温拌沥青混合料（WMA）是通过采取一定的技术方法，降低沥青的黏度，使施工拌和温度介于热拌沥青混合料（150℃~180℃）和冷拌沥青混合料（10℃~40℃）之间，其路用性能能够达到(或接近)热拌沥青混合料的新型沥青混合料。　　本文中温拌沥青混合料是采用表面活性剂法和泡沫沥青法两种方式来实现混合料温拌，使用普通沥青和SBS改性沥青作为胶结料在AC-13、AC-16、AC-20三种级配情况下与热拌沥青混合料进行对比研究，首先采用室内试验分析了温拌沥青混合料的最佳成型温度，高温性能、低温性能和水稳定性能，以及对比成型温度与空隙率之间的关系;其次，基于数字图像处理技术分析沥青混合料均匀性与路用性能的关系，微观空隙率与实测空隙率的误差和内部空隙率分布的位置趋势;最后，通过两条试验路的铺筑，总结施工经验，检测温拌沥青混合料的使用效果，进一步验证温拌沥青混合料的路用性能。　　通过研究分析，确定了不同级配、不同胶结料、不同温拌剂时的温拌沥青混合料的成型温度，基于最佳成型温度，分析温拌料的路用性能与压实特性，温拌料的高温稳定性和水稳定性较热拌料要好，低温抗裂性较热拌料的差，但满足规范要求;三种实现温拌化的方法中，泡沫沥青的降温幅度在15℃～20℃，EvothermDAT温拌剂的降温幅度在20℃～30℃，BLT温拌剂的降温幅度在30℃～40℃。从微观的角度分析得到温拌剂的加入会使沥青混合料更加均匀，沥青混合料均匀性指标与路用性能变异性相关，沥青混合料空隙率在高度上的位置关系符合“两头大，中间小”的特征。试验路检测结果表明温拌沥青混合料的各项指标均能够满足规范要求。

关键词： 外观检测   模板匹配   旋转校正   图像定位   数字图像处理  

摘要： 产品表面丝印质量的机器视觉检测可有效提高生产效率和产品质量,但由于检测对象存在一定角度的旋转偏差和水平、垂直位置偏差,导致误识率高、检测速度慢。在利用检测对象旋转角度有限的先验条件基础上,检测前建立多个一定旋转角度的模板,对于与基本模板匹配检测有缺陷的对象,再与旋转模板匹配检测。与其中一个匹配检测正确仍然可判断为合格产品,全部出错则选择最小匹配误差的模板来标明缺陷位置。实时检测时无图像旋转处理,匹配只是简单的逻辑与、或运算,速度大大提高,并降低了误识率。本项目设计了针对电气接插件表面丝印质量机器视觉检测系统,设计了光源和图像采集硬件系统,设计了多模板匹配的快速检测方法,在保证对缺陷产品低漏检率的同时,降低了误检率,提高了检测速度。本文所做的研究内容如下:(1)设计了针对电气接插件表面丝印质量检测的机器视觉检测系统,特别是对光源的选择进行了对比实验,设计了效果较好的光源方案;(2)改进了基于模板的图像匹配检测算法,针对较小的旋转、位置偏差的具体应用实际,设计了多模板匹配的方法,即检测前建立多个有一定旋转角度的旋转模板,检测时不再做图像旋转处理,而是同时或依次与多个模板比对,提高了检测速度,并降低了误检率;(3)设计了多模板建立方法:基于3至5个已人工确定的合格样本,进行图像预处理、准确的图像匹配,然后进行数字形态学处理,建立膨胀模板和骨架模板两个基本模板,并进一步分别左右旋转较小的固定角度来建立多个旋转模板;(4)设计了基于线积分阈值来快速进行图像位置定位的方法,快速定位检测对象较小的X-Y位置偏差;本文的研究内容也可用于其它图案外观质量的机器视觉检测。

关键词： 微结构光纤   数字图像处理   端面结构提取   有限元法   相位匹配   四波混频   光孤子  

摘要： 微结构光纤由于其灵活的结构设计而具有优异的非线性特性及高度可调的色散特性,开启了非线性光纤光学研究领域的新篇章。但是,在制作过程中由于受到重力、拉丝温度、拉丝速度特别是温度场分布不均匀等因素的影响,微结构光纤端面往往出现不规则空气孔塌缩或位置偏移等问题,对具有这种不规则结构光纤进行建模模拟传统技术显得力不从心,这也给获取微结构光纤特性参数、进一步揭示激光脉冲在微结构光纤中传输的非线性机理带来了极大的困难。本文提出了一套基于数字图像处理技术的端面信息提取、处理、建模的一体化方案,可有效提供完全忠于实物特征的微结构光纤结构建模;在此基础上对实验室制备的微结构光纤进行数值模拟,实验研究了飞秒脉冲从光纤的正常色散区泵浦时产生的非线性现象,并揭示了其中存在的独特的非线性机理。本文主要工作如下:首先,针对实际微结构光纤端面特征复杂、噪声来源广等特点,提出了一套基于数字图像处理技术的端面信息提取和处理方案,可广泛适用于对端面图中常见噪声的“弱化”处理,方便得到理想的处理效果图,从而为有限元法的运用提供完全忠于实物特征的结构建模。具体地,布特沃斯高通滤波器及阈值化处理手段被成功引入到方案中,构成了优化的多参数组合处理图片的核心实施方略,这为顺利处理复杂图片,在图片处理过程中良好兼容由各种不同类型显微镜拍摄得到的图片提供了完全可能性。本方案进一步给出了图像处理效果评判依据,并提供了处理后的气孔边缘与原始图像叠加进行对比显示的功能,进一步提高了处理效果的评价直观性和端面建模的准确性。方案中还分析了完美匹配层的选取及曲线拟合条件的选取对色散系数模拟的影响。通过提取微结构光纤端面结构信息、建模并模拟其色散系数,与实验数据对比发现二者吻合的很好,证明了本方法的高效和可靠性。处理结果表明,本方案在对光纤端面图像来源的高适应性、对图像复杂度的高耐受性,以及对处理效果的高评判性和超准确性方面具有明显优势。其次,针对实验室制备的微结构光纤开展了在远离零色散波长的正常色散区入射飞秒脉冲的实验研究,揭示了正常色散区泵浦产生孤子效应的机理,发现了由负的四阶色散参量引起的四波混频效应。具体地,通过模拟获得了微结构光纤的特性参数,对实验现象进行了数值模拟与理论分析,进一步与文献中的实验现象进行对比,合理解释了实验中各个波带的产生机理。研究表明:即使在远离零色散波长的正常色散区泵浦亦可以产生孤子效应和由负的四阶色散参量引起的四波混频效应。这为合理利用微结构光纤的非线性效应提供了重要例证和实现思路。同时,还通过对比研究,深度剖析了三阶色散的符号变化对色散波产生方向的影响。最后,针对一根自制的简单结构石英基光子晶体光纤,利用中心波长0.822μm的飞秒激光进行泵浦,发现了由三阶色散诱导的受激四波混频效应。利用本文提出的微结构光纤端面信息提取技术获得了该光纤的特性参数,通过对四波混频相位匹配曲线的分析,考虑到不同阶色散时的时域振幅随传输距离变化的分析,以及与从零色散波长及反常色散区泵浦时输出光谱的模拟结果进行对比,证明了在特定条件下四波混频也可以由三阶色散诱导发生,并据此提出了受激四波混频的概念。这是对***和Govind ***的理论推导的实验证明,也是对传统四波混频效应发生机理理解的颠覆和再认识。其结果对深入理解微结构光纤中的各种非线性效应,开展飞秒激光频率转移和光纤激光器研制等工作都具有重要意义。

关键词： 印鉴图像识别   数字图像处理   SIFT   配准   边缘差异  

摘要： 印鉴作为人类在日常生活中文件签署的方式和材料证明的手段已经有几千年的历史。印鉴以其使用简单、容易验证、易于保存等优点而被广泛使用至今。目前,印鉴在东方国家还作为主要的一种文件署名手段被广泛地使用。随着科技的进步,原本看似可靠的印鉴正在受到挑战,许多不法分子通过高科技手段仿造出的印鉴相似度已经极高,而且相似度越来越高的假冒印鉴对社会安全和稳定都是一个潜在的巨大威胁。每年仿冒印鉴对银行业、金融业、政府以及企事业机关都造成了巨大的经济损失,妨碍了正常的经济秩序,传统的检验方式是将纸张上的印鉴折去一角后与预留的印鉴进行手工拼接对比,这种传统的检验方式能够在一定程度上甄别出印鉴的真假,但是该操作比较复杂,而且需要通过人工手动完成整个检验过程,导致检验过程效率低下,难于处理大量的文档印鉴。针对上述现状和问题,国内外众多学者对印鉴自动甄别的算法进行了研究和改进,在该问题上也取得了许多的研究成果,在本文中,通过对比和学习国内外印鉴识别的先进算法,系统地分析和研究了在该问题上的各种主流的解决方案,在此基础之上,本文将这些算法有机的结合起来并加以改进,使之能够很好地对待测图像完成印鉴提取和识别的任务。内容上,本文首先通过对比RGB颜色模型和HIS颜色模型的异同,然后通过颜色特征来从待处理的图片中提取印章图案,之后对提取出来的印章进行二值化、去噪、修复等一系列操作,经过处理的图片背景上的干扰信息会被降到最低,之后本文通过SIFT算法来提取图片上SIFT特征向量,本文会基于这些SIFT特征点对印鉴进行一次粗识别,来过滤掉那些与预留印鉴差别很大的待测印鉴,当印鉴通过粗识别之后,程序接下来会对印鉴进行配准操作,通过配准操作求得待识别印鉴和预留印鉴的边缘差异图像并对边缘差异进行量化,根据量化的结果判断印鉴的真伪完成印鉴的精细识别。本文所提出的方法能够较精确的完成印鉴提取和识别工作,而且本文采用了粗识别和精细识别结合的方式,不尽能够比较好的完成识别的任务而且区别对待不同的输入印章使得程序执行的效率更快,具有更好的实用性。