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关键词： 棉花害虫   数字图像处理技术   图像分割   特征提取   分类器的设计  

摘要： 棉花是我国重要的经济作物,20世纪是我国棉业发展最迅速的时期,21世纪初我国棉花总产量跃居世界第一。棉花科技也取得了新突破,许多方面达到了国际先进水平；但是,棉花病虫害防治技术却始终进步不大,棉花病虫害常年造成的损失占到棉花总产量的15%-20%。棉田中的害虫种类多、数量大,而且目前棉花虫害种类识别还是依靠人的肉眼进行。棉花害虫落后的识别方式是导致棉花病虫害防治技术发展缓慢的重要原因,科学合理的害虫分类方法和准确高效的害虫分类技术就显得尤为重要。随着电子计算机技术的快速发展,数字图像处理技术的发展也十分迅速,它依靠计算机电子技术来模拟人类的视觉系统,通过对图像进行去噪、分割、特征提取和分析分类而达到理解和识别事物的目的。将数字图像处理技术应用于棉花害虫的识别与分类领域以实现害虫的自动识别,对棉花害虫的针对性防治、避免经济损失和维护生态平衡具有十分重要的作用。本文根据不同种类棉花害虫的外部形态特征不同,选取多种数字图像处理技术和手段对害虫分类方法进行相关探讨。试验首先选取长江中上游棉区的15种棉花苗期成虫期害虫,再根据害虫形态特征使用灰度图转换法,根据转换结果选取图像细节表现最好的转换方法。然后再对转换所得图像使用中值滤波和直方图均衡化处理进行图像去噪和图像增强。对预处理图像使用Canny算法和改进数学形态法进行左右翅膀的分割;然后再使用Otsu阈值分割法对头、胸、腹、足和触角进行分割。对分割得到的图像使用几何学中的数学算法提取其数学形态参数,然后再根据得到的数学参数设计分类器,从而完成对棉花害虫种类的识别。主要研究结果如下：1.害虫图像的预处理：图像预处理过程中使用蓝色分量作为灰度值转换效果最好,图像细节清楚；使用中值滤波法和直方图均衡化法对转换所得图像进行图像去噪和增强可以明显的增加图像显示细节和显示质量。2.图像的分割与整合：相比较于Sobel算子和Log算子,Canny算子检测在害虫翅膀分割中效果最好,图像较为完整、毛刺和噪点较少；对数学形态学改进算法和反馈的使用可以明显提高害虫翅膀分割后图像细节显示和图像清晰度。3.形态特征参数的提取：使用几何学中的基本数学算法可以成功地提取到昆虫外部形态特征参数,经过多次提取和数据比对,所得数据可靠性高,反映真实合理。4.分类器的设计：使用科尔莫洛夫检验法判断是否符合正态分布,然后再根据判断结果进行分类讨论的方法是可行的；对符合基本正态分布的棉花害虫使用模糊聚类算法、对不符合的害虫使用二叉树和支持向量机的分类方法切实可行,能得出分类结果。以上结果表明,本文试验中所采用的各种数字图像处理技术和方法在棉花害虫识别过程中的应用效果良好,能够明显地提升棉花害虫图像识别的速度和准确性。

关键词： 胶囊   缺陷检测   数字图像处理   色差  

摘要： 在竞争激烈的市场环境中,工业检测变得越来越重要,工业生产对检测的要求也越来越高,成本投入不断加大,促进我国的检测事业进入快速发展期,工业检测的模式和效率也有了明显改观。工业检测中,缺陷检测占据了主要的部分,缺陷检测是图像处理技术和计算机视觉的重要应用。缺陷检测通常是指对物品表面缺陷的检测,表面缺陷检测是采用先进的机器视觉检测技术,对工件表面的斑点、凹坑、划痕、色差、缺损等缺陷进行检测。当前,国内外很多软件企业开发了不少该类检测软件,可根据设定的技术指标要求自动进行检测,并对有缺陷部位进行标识,还可以根据需要自动分拣、剔除,代替人工识别,提高生产效率。本文设计的胶囊缺陷检测系统无论在准确率还是检测效率方面都比现有的胶囊检测系统高。在检测机器方面,设计了流水线式的圆盘状的胶囊槽,检测相机有四个,对每个胶囊的拍摄的图像多达12张,检测的效果同样有很强的市场竞争力;在软件方面,针对胶囊的图像和缺陷种类设计了预处理过程和检测的算法,结合图像处理技术如提取、分割、边缘检测、膨胀、腐蚀、二值化等对胶囊的图像进行一系列处理,最终判断检测的胶囊是否有缺陷,若有缺陷,则标记缺陷的类别以及缺陷的位置并在保存的图像中直观显示出来,最终控制机器对标记缺陷的胶囊进行剔除。在检测算法中,对局部缺陷检测中的大部分的局部缺陷的检测方法进行了优化融合,简化了操作,提高了运行效率；对混批缺陷的检测中通过对每个胶囊的帽、套合区和体三部分的颜色分别统计后做色差判断,同样提高了准确率：对不同类型的胶囊,增加了除普通彩色胶囊之外的半透明胶囊的缺陷检测功能。与其他胶囊缺陷检测系统相比有三个显著特点。第一,在硬件机器上配置,对机器进行了改进,增加了相机的个数,保证待检测胶囊的全方位拍摄。第二,在检测算法的改进、创新设计,可以更加精确的对各种缺陷进行检测。第三,机器的检测速度是目前达到8万粒每小时,不论在准确率和速度上均能满足检测需求。

关键词： 缺素   预处理   分割   最大熵机制   脉冲耦合神经网络   特征提取   支持向量机  

摘要： 近年来,随着数字图像处理和模式识别技术的发展,其在农业上的应用也越来越广泛。在植株营养诊断方面,传统的诊断方法存在着很多不足,利用数字诊断技术进行诊断,具有快速、高效和实用性的特点,该项研究具有重要的理论意义和实际应用价值。本文针对植株缺素种类识别开展研究工作,涉及图像获取、图像预处理、图像分割、图像特征提取、模式识别等研究内容。针对图像的噪声干扰,通过比较两类滤波的处理效果,频域滤波和空域滤波,提出中值滤波预处理方案。具体是对滑动滤波窗口内的像素做大小排序,最终输出该序列的中值,既能除去噪声还能保护图片的边缘。为了提高植株缺素表征部位的分割精度与效果,提出了一种基于脉冲耦合神经网络的植物叶片病斑分割方法。该方法首先利用最大熵机制原理在RGB和HSV空间中选出熵值最大的分量作为处理对象,再利用脉冲耦合神经网络（PCNN）模型,进行病斑的二值分割。通过与传统的最大类间方差法（OSTU）进行对比实验,结果表明,该方法分割处理效果比较理想,鲁棒性好,分割准确率高。在模式识别中,提出了基于支持向量机的植株缺素种类识别算法。首先,确定支持向量机分类过程中所用的特征值,选择RGB和HSV颜色空间中的分量作为颜色特征,选择能量、熵、对比度、相关性的均值和方差作为纹理特征。其次,将支持向量机用于分类模式识别,选取不同的特征组合进行分类。最后,通过遗传算法对支持向量机参数进行优化,提升了分类准确率,优化效果明显。

关键词： 模拟图像   数字图像   信号传输  

摘要： 图像是能在人类的中产生视觉图案的客观对象,图像包括:自然景物,相机拍摄到的图片,用数学方式描述的图形图像等,自然界中的图像都是模拟图像,在计算机使用之前,电视,电影,照相机都是使用模拟信号进行信号之间的传输。然而在计算机普遍使用之后,图像要在计算机中显示出来,必须使用数字信号,所以就产生了数字图像。因此用数字图像信息进行图像分析,能够更为方便的将图像信息呈现在人类视觉中,使图像分析变得简单化。

关键词： 智能处理   可视媒体   图像工程   三维投影   数字图像处理   图像处理   计算机图形学   计算机制图学   漫游系统   数据手套   实验室  

摘要： 1.实验室介绍可视媒体智能处理实验室现有IBM图形图像工作站、DeHasphere场景三维扫描仪、双通道三维投影系统、数据手套、力反馈系统、数字化校园漫游系统、Virtools虚拟现实三维开发平台、多触点桌面交互系统等设备,以及各种专业图形图像处理软件和实验仿真平台。实验室先后承担了可视媒体智能处理科研团队的多项国家级和省部级科研项目的研究工作,以及本科生课程《计算机图形学》、《图形绘制技术》、《信息与编码》、《数字图像处理》、《人机交互》、《优化理论与方法》,研究生课程《数字媒体技术》、《图像工程》、《数字视频处

关键词： 超声空化   图像处理   GUI   气泡拍摄   参数测量  

摘要： 超声在众多领域中愈加广泛,其中超声在液体介质中的引起的空化效应的应用为最广。超声空化气泡在崩溃瞬间会产生的上千度高温和上千个大气压的极端物理化学环境,同时还伴随着其他现象的发生。为探明空化核在超声作用下产生膨胀、收缩及崩溃的过程以及气泡在崩溃瞬间的状态,为此需要对超声空化气泡的参数进行测量。图像法作为一种非接触式的测量方法,具有更为直观和准确度高的优点。本文就超声空化气泡参数的提取做了如下工作:本文首先在实验室条件下对超声空化气泡进行了采集实验,采用激光打光和暗室捕捉的拍摄方法得到超声空化气泡图像,并对实验过程中的可能影响气泡图像采集的因素和误差进行了分析研究。然后根据数字图像处理技术中算法原理,对所得到的空化气泡图像进行了灰度变换和滤波增强。其中灰度变换用来提高图像的整体亮度,滤波增强是为了消除噪声和增强图像质量,通过对比各个灰度变换方法和滤波方法得到的图像,得出当γ=0.04时的伽马变换对像素点的亮度提高最为明显,而且当σ=1.0时,取5×5模板的高斯滤波消噪效果为最好。其次对处理后的气泡图像分别应用了迭代阀值法和最大类间方差法进行图像阀值分割,得到最大类间方差法分割效果较好,而迭代阀值法产生了过分割现象。而且对气泡的边缘图像进行了提取,通过对比几种边缘检测下的二值图像,得出Canny边缘检测对于气泡图像的边界定位精度和噪声抗干扰性都有较好的效果。再次对气泡的质心位置、面积、周长等参数进行了提取,通过不同的方法计算测量了气泡的半径值。进而给出了气泡质心位置图,通过取当量面积半径与当量周长半径的比值去估计气泡图像的似圆度,得出大部分气泡经过图像处理后的似圆度效果较好;通过取当量面积半径与两种等效半径的比值去估算当量面积半径与真实气泡半径的接近度,得出有很好的近似,在80%以上。并且依据KyuichiYasui创建的气泡运动方程,计算得到理论空化气泡半径变化图,与实验结果相对比,得出理论气泡半径和实际气泡半径有很好的吻合性,从而验证了该气泡运动方程模拟超声空化气泡运动学行为的有效性。最后编写了灰度变换、滤波增强和边缘检测三个GUI模块的M文件,并将这三个模块集成到一个图形窗口中。通过反复调试和运行基本上完成了系统的界面框架设计和各个模块功能设计及其实现,为后续研究单个空化气泡的具体运动过程和空化气泡场奠定基础。

关键词： 数字图像处理   案例驱动教学   知识模块化   互动答疑   课外延伸  

摘要： 《Photoshop数字图像处理》是一门操作性和创意性很强的技能选修课,如何让学习者学的好、学的精、并学以致用一直是每个授课教师需要思考的重点。为此笔者在教学实践中找到并形成了一种"四维一体"教学法,使学习及技能应用更有层次感和延续性。

关键词： 遥感图象  

ISBN: (数字)9787121262227 ISBN: (纸本)9787121262227

摘要： 本书结合业内流行软件ENVI详细介绍遥感数字图像的处理与分析过程，分为理论篇和实践篇。理论篇内容包括导论、ENVI5.x窗口组成、图像预处理、图像增强、图像分类、矢量数据处理、高分辨率遥感图像分割、遥感制图与三维可视化；实践篇内容包括高光谱分析技术、雷达图像处理、地形特征提取、多特征信息提取与分析。全书重点介绍了遥感数字图像处理中常用的基本功能和部分增强功能，并针对遥感专题提取建模做了较为详细的实...

关键词： 同步辐射光斑   特征分析   数字图像处理   光束线   自动化调试系统  

摘要： 同步辐射光源是产生同步辐射的装置，光束线是同步辐射实验装置的重要组成部分，是光源与实验站用户之前的桥梁。光束线的主要功能是按实验要求对光束进行传输以及分光、聚焦等处理，由单色器、反射镜、聚焦镜、狭缝及其他各种辅助设备组成。光束线在建成及运行过程中都需要对各元件进行调试，使同步辐射光束的光通量、光斑尺寸、单色性、波长等特性满足用户实验的要求。目前对于同步辐射X射线光束位置的探测多采用刀片式或丝扫描式的X射线位置探测器(XBPM)。刀片式的BPM是根据布置在光束周围的刀片上产生的光电流的不同来判断光束位置，是一种相对测量，而且不能显示光斑截面形状；丝扫描BPM需要用金属丝对光束进行扫描，满足不了实时性的需要。对于光斑尺寸的测量目前通常采用的是狭缝或刀片扫描的方法，根据扫描时电离室电流的变化计算出光斑尺寸，这种方法虽然准确度高但是过程繁琐，效率较低。 基于上述原因，本文提出了一种基于图像分析的光束诊断方法，通过分析荧光屏上的光斑图像提取光斑尺寸、光斑中心的位置、光斑对称性以及椭圆形光斑的旋转角度等信息。测试结果表明：该方法能够快速的获取光斑特征信息，且当光斑尺寸在一定范围内变化时依然具有较高的准确性。由于该方法具有实时、直观的特点，在光束线调试过程中可以作为一种有效的辅助测量手段。 同步辐射光束线站自动化调试系统是“基于图像分析的光束诊断技术”的重要应用，该系统将光束诊断技术的图像处理模块整合其中，用以获取光斑尺度、光斑中心位置等信息。系统设计的目的是希望通过自动化调试程序来简化光束线的调试工作，提高光束线的自动化程度。目前，自动化调试系统的初步设计已经完成，能够与EPICS控制系统建立通讯链接并驱动刀片扫描电机完成扫描操作；能够对刀片扫描的数据自动进行平滑和拟合，计算出光斑尺寸。 环面聚焦镜自动化调试方案的设计是光束线自动化调试系统设计的重点，目前已对光斑在荧光屏上的位置与环面聚焦镜姿态的关系进行了理论推导，这将对环面聚焦镜自动化调试方案的设计提供一定的理论支持。

关键词： 数字图像处理   人体动作识别   动作分析  

摘要： 视频人体动作的分析与表示是计算机视觉领域的一个研究热点,其主要任务是从视频中检测、提取和表示人体运动信息,它涉及图像处理、机器学习、应用物理、数学等多个学科,具有重要的理论和实际应用价值。由于人体运动的复杂性和多样性,尽管经历了十几年的研究,视频人体动作识别仍然难以应用于实际环境。作为人体动作识别的核心,动作表示和识别仍然存在大量亟待解决的问题。本文开篇阐明了视频人体动作识别的研究背景、研究意义、主要任务以及典型模型,并从研究现状及存在问题两个方面出发,对运动检测、特征提取及描述,编码技术进行了简单讨论。在总结分析已有研究成果的基础上,本文主要内容包括四个方面:1)人体在时空中的运动会形成空间三维体,该三维体的形状信息是重要的人体运动信息,这种形状信息能够被局部邻域特征的位置关系所描述,为准确描述这种关系,我们提出两种局部邻域特征构造算法:基于正多面体的局部时空邻域特征,和基于多尺度的时空方向邻域特征。前者是利用正多面的多个空间轴作为特征位置的参考定位系统,精确描述局部特征相对位置信息。后者是在局部邻域的构造中引入时空尺度参数,使得邻域特征具有方向选择性。2)协方差特征是一种强有力的局部特征,本论文我们将局部人体运动信息表示为协方差特征,然后研究它在两种情况下的动作识别率:第一种情况,我们首先使用矩阵对数映射,将协方差从黎曼空间映射到Log-Euclidean空间,然后在Log-Euclidean空间进行聚类、编码操作;第二种情况,为保持协方差特征在黎曼流形上的几何结构信息,我们直接对协方差矩阵在黎曼流形上进行聚类操作,生成黎曼矩阵字典,然后使用提出的局部黎曼流形编码算法实现特征编码。此外,我们还对不同矩阵距离度量下,协方差聚类中的批量均值更新和顺序均值更新做了深入研究。3)基于Grassmann随机流形森林的人体动作识别。传统局部时空特征利用时空网格划分局部时空体,然后分别计算每个网格的特征统计量,最后级联所有网格的特征统计量,获得局部特征描述子。这种网格划分不仅破坏了帧与帧之间的时间关联性,而且网格尺度没有统一标准,需要依靠经验和实验确定。为解决该问题,我们直接将每帧图像拉成列向量,局部时空立方体被表示为列向量矩阵,为度量这些矩阵的相似度,我们使用Grassmann流形距离,然后利用Grassmann随机流形树描述Grassmann流形的数据概率分布信息和实现人体动作分类。4)特征编码在动作识别中占据重要地位,一直以来都是研究的热点。我们通过对经典局部约束线性编码(Locality-constrained Linear Coding,LLC)算法的研究,提出一种LLC的加权版本,即WLLC编码算法。LLC算法是近来提出的一种优秀稀疏编码,它的优点包括编码是稀疏的、编码速度快、重构误差小,主要缺点是在其字典生成阶段完全抛弃了数据聚类中心附近样本的概率分布信息,使得在编码阶段每个被选中的单词对编码的贡献是一样的。我们所提WLLC算法的基本思想是,由于每个单词(聚类中心)周围训练样本分布的差异,使得它们的可信度不同,在特征编码中,高可信度的单词应该对编码做出更大的贡献。实验证明,通过引入WLLC编码算法,动作识别率被有效提高。此外,特征位置信息对于动作识别具有重要意义,为此,我们提出一种混合特征,配合提出的多尺度空间位置编码算法,达到准确描述人体动作在时空中的概率分布信息。论文最后对视频人体动作的分析与表示进行了展望,并提出下一步工作的主要内容。