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ISBN: (纸本)9787511433817

关键词： 条码识别   数字图像处理   移动终端   Android   嵌入式Linux  

摘要： 条形码技术自20世纪四五十年代发明以来,逐渐被广泛应用在商业、医疗、机械制造业、金融业、物流仓储等各行各业。近年来条码技术的发展迅速,特别是二维码的广泛使用,条码技术已经逐渐深入人们的生活当中。目前,市场中已经有成熟的条码识别设备出售,但是有着价格昂贵、功能单一等缺点。随着嵌入式硬件、软件技术的发展,智能移动终端开始迅猛的发展,而其中智能手机是发展最迅速的一类。条形码技术可以很方便的为智能终端提供数据传输的支持,配合智能终端多应用的特性,只需要搭载不同的应用,就可以将同一台设备应用到大量不同的场景。为了将条码技术与当前发展迅速的互联网应用相结合,本文以面向移动智能终端的条码识别系统为课题,主要研究了一、二维条码的解码方法,通过图像处理的方式在条码定位、去模糊、低解析度方面提高解码效果;以智能移动终端技术作为基础,自行设计并实现了一款条码识别系统,该系统以嵌入式Linux和开源系统Android作为基础,搭载我们实现的解码库,可以运行多种不同的解码应用,适用于各行各业的应用场景。主要研究分为四个部分。第一部分提出条码识别系统的架构,分为解码应用层、解码中间件层和硬件层三个部分。应用层会根据不同的应用场景而实现不同的业务逻辑;解码中间件为最重要的组成部分,其实现了对硬件的驱动,向应用层提供通用的接口,为应用层屏蔽具体硬件的操作。最后根据条码识别的需要,选择硬件器件,包括摄像头模块、照明灯、指示灯、蜂鸣器、按键等。第二部分为驱动程序的设计与实现。根据硬件连接的不同控制接口,分析Linux中GPIO、I2C、PWM、V4L2和SPI驱动框架,并实现对应硬件设备的驱动程序;实现一个抽象访问层,为应用层提供硬件操作接口。第三部分为解码算法的研究,解码算法分为两个部分,一是使用图像处理的方法,从条码图案的定位、去模糊、低解析度、图像旋转几个方面提高条码图像的质量;二是根据每个类型条码的编码规范,通过对条码图像的识别,完成图案内容到字符内容的转换。第四部分为条码识别系统的性能测试。通过多种不同角度的测试确定我们所实现的条码识别系统的性能,并与当前市场上成熟的条码识别设备进行对比。

关键词： 数字图像   图像处理   数字图像处理技术  

摘要： 伴随着计算机技术的快速发展，人们的生活与工作广泛地应用了数字图像处理技术，人们在表达、接受与传递信息时，采用图像的形式属于较为快捷的方式。文章从数字图像处理技术的优点出发，研究了当前的发展现状以及未来的发展方向。

关键词： 羊绒鉴别   数字图像处理   BP神经网络   FCM   贝叶斯分类  

摘要： 本文选题于中阿高校合作科研项目《中阿合作羊绒产业中羊绒纤维特征参数检测方法研究》。课题随机选取宁夏灵武羊绒市场流通的羊绒与羊毛纤维作为研究对象,利用数字图像采集系统采集两类纤维各1500根样本图像,结合数字图像处理技术对纤维图像进行预处理并提取了表征纤维特性的8个特征参数,重点是根据所测数据建立贝叶斯分类器的识别模型、BP神经网络识别模型以及FCM和BP相结合的识别模型。最后对三种识别模型进行对比分析,得出识别羊绒、羊毛的最优识别方法,实现羊绒与羊毛纤维的高精度自动化鉴别。本文主要研究成果如下：(1)研究了羊绒与羊毛纤维图像光学采集条件,确定适宜的光学显微镜并采用反射式照明,样本制取须严格按照国际标准IS017751：2007进行。给出了纤维图像预处理的最佳方案：源图像→图像灰度化→边缘增强→图像去噪→边缘提取→形态学处理。同时选取了8个特征参数(即纤维直径、鳞片高度、鳞片周长、鳞片面积、相对鳞片周长、相对鳞片面积、径高比、方形度)来表征两类纤维特性。(2)分析了多参数贝叶斯分类,提出了一种基于贝叶斯网络的识别模型。对羊绒、羊毛8个特征参数的相关性和权系数进行分析,筛选鉴别指标。通过研究,本文选择相对鳞片面积、纤维直径和鳞片高度的组合构建三参数识别模型,确定贝叶斯分类公式,得出仿真图。(3)研究了BP神经网络识别模型,并根据所测数据确定网络各层节点数、训练速率和最小误差,选择输入、输出以及隐含层的训练函数,最终建立三层BP网络的羊绒、羊毛识别模型,得出训练结果。同时,研究基于模糊c均值算法下的BP识别模型,将数据在进入BP网络训练之前先进行聚类分析,再将所得的输出作为BP神经网络的输入进行训练,得出识别结果。最后通过出错点数和识别率对比两类识别方法。结果显示,基于FCM和BP网络相结合的识别算法具有较高的识别率和较低的出错点数。(4)对所建立的识别模型进行对比分析,通过统计羊绒和羊毛出错点数、识别率,可以看出基于FCM和BP网络的识别模型具有较为精准的识别率,可以达到99.60%;较为次之的是BP算法的识别模型,但这种模型也可用于羊绒羊毛纤维自动识别技术,其识别率为99.30%;其中使用基于贝叶斯分类算法的识别模型效果最差,识别率只达到93.40%。

关键词： 结构测量   SIFT算法   Canny边缘检测算法   Hough变换算法   图像处理  

摘要： 目前新型复合材料在恶劣复杂环境下的力学性能和承载结构是影响材料在工程应用中的重要因素,也是制约多种高新技术发展的重要原因。现在针对材料力学性能和承载结构的理论知识尚不完善,一般需要通过实验手段来对其性能进行评估。位移和应变测量是材料力学性能和承载结构评估的重要力学实验手段。测量材料位移和应变的方法主要分为接触式测量和非接触式测量,由于接触式的测量方法在恶劣复杂环境下容易受到环境影响,误差较大或者无法测量,因此在在恶劣复杂环境下非接触测量更具优势。目前典型非接触测量方法是光学测量方法,主要包括全息干涉、光弹法、云纹法、CGS方法以及数字图像相关方法等,但是这些方法由于测量光路复杂,对测量环境要求苛刻,易受恶劣复杂环境下影响,从而导致测量精度下降,稳定性较差,因此亟需发展适合于恶劣复杂环境的位移和应变测量方法,这是当前实验力学研究者的重要任务之一,对于了解材料的恶劣复杂环境下力学性能、物理性能、结构稳定性水平等具有极其重要的价值。基于上述需求,本文将图像特征识别技术引入到位移和应变测量中。本文提出了基于SIFT特征识别的位移和应变测量方法,并结合实际情况和需求,对其进行改进;通过基础和高温试验的验证了该方法具有较好的精度和稳定性,适用于恶劣复杂环境下的位移和应变测量。针对工程中经常遇到的结构位移测量,提出了基于图像边缘特征的结构测量方法。本文用Canny边缘检测算法和Hough变换算法实现该方法,并通过实验验证该方法具有较好的精度和较强的稳定性,完全适用于恶劣复杂环境下结构测量。经过试验及相关理论分析,图像处理技术完全适用于恶劣复杂环境下的位移和应变测量,并且具有较强稳定性和较高的精度。这种技术也可以扩展很多相似研究领域,是一种扩展性较好的非接触测量方法。本文最后综合了上述研究,设计并实现了基于图像处理的位移应变测量软件,并详细介绍了设计过程和使用方法。该软件系统为图像处理技术应用到位移和应变测量方面提供了必要测试工具,为算法的应用和后续研究打下了良好的基础。

关键词： 计算机视觉   Matlab软件   C语言   数字图像处理   程序设计  

ISBN: (数字)9787121262517 ISBN: (纸本)9787121262517

摘要： 本书主要介绍图像理解的基本原理和主要应用技术，共11章。第1章为图像理解基础，以后各章分别讨论了小波变换、图像融合、图像识别、神经网络、遗传算法、图像水印、视频处理、光谱成像、遥感图像处理、Matlab和VC++接口技术的基本知识，从第2章开始每章都包含可自由调用的Ma……

关键词： 喷码技术   BMP 位图   形态学运算   图像缩放方法   图像分割法  

摘要： 随着人们的生活水平日益提高和对产品质量的意识逐渐增强,喷印标识技术已注入社会的每一个角落。国内喷码机喷印标识技术明显落后于发达国家的标识技术,以单片机为控制核心的喷码机产品占国内主导地位,但经济生产要求不能被满足。据此本文在S3C2440为中心的ARM9嵌入式操作平台中,以Windows CE操作系统为基础,采用Matlab实行图像处理和仿真。主要工作内容之一是详细剖析BMP位图文件各个数据的具体含义,并通过大量实验剖解了单色位图的储存数据和转化成的点阵数据之间的精确联系,提取出实际有效数据,为驱动编程喷印奠定基础。另一主要工作是把形态学运算和线性插值算法及遗传算法结合起来,对高解析喷码机中的图像进行缩放和分割处理,并提出一种基于形态学算子的Cubic缩放方法和基于形态学算子的图像分割法,使喷印图像的质量显著提高,大大改进了图像的视觉效应,具体设计如下:(1)针对传统的插值算法如最近邻点插值法和双线性插值算法,以及单独的Cubic算法作分析,本文将形态学算子应用到立方卷积插值算法中,仿真比较四种算法的效果,并分析缘由,从而得知基于形态学算子的Cubic缩放方法效果优于其它三种方法。(2)分析经典图像分割法、Otsu分割法和形态学操作,将形态学算子运用到图像分割算法中,提出基于形态学算子的分割法,仿真实验比较三种分割法的优劣。从性能指标和视觉效果上,本文基于形态学算子的分割法优于经典分割法和Otsu分割法。(3)将本文研究的图像缩放方法和图像分割法应用到ARM9喷码机系统中,并喷印出应用各种方法处理的图像,比较可知基于形态学算子的Cubic缩放方法和基于形态学算子的分割法有广泛的应用前景。

关键词： 生产过程   数据采集   数字图像处理   MSP430硬件设计   软件编程  

摘要： 本设计参照在食品、药品、农产品行业得到广泛应用的产品质量追溯系统的概念和设计思路,以唐山融丰特种纸业有限公司为背景,添加了生产过程实时检测环节,设计了以特种纸为研究对象的基于连续生产过程的产品质量监测管理系统。本系统以MSP430F149为硬件平台,采用双MCU架构,技术参数采集器对生产过程中的烘缸温度、滚辘压力、机器运转速度等信息进行采集,通过无线方式发送至质量追溯系统总控制器,总控制器将数据通过串口上传至上位机进行处理,总控制器通过控制相机控制器控制改装后的相机对刚出产的成品纸进行图像采集。上位机软件利用Lab VIEW图形化编程语言,并结合数字图像处理技术进行设计,其中包括了数据采集控制、数据存储、成品纸质量监测等功能。系统实现了生产者对连续生产过程的监测、生产过程技术参数记录以及出现质量问题后的数据追溯、数据分析,使得生产过程中的问题及时暴露、及时处理,有效遏制问题的进一步影响,将产品的质量问题及生产线的异常状况消灭在萌芽状态,从而提高产品质量、降低成本、提高员工责任感。

关键词： 磁性纳米颗粒胶体液滴   集体磁矩   磁场   动力学   数字图像处理  

摘要： 近年来,磁性纳米材料以其磁学性质广泛应用于生物医学研究中,磁性纳米粒子可以作为药物载体,通过外加梯度磁场,将药物输送至肿瘤部位,起到靶向治疗的作用。磁性纳米粒子还可以用于磁热疗,将磁性微粒输送至病灶区域,在外加交变磁场的作用下,磁性微粒产生磁热效应从而杀死病变细胞。磁性纳米粒子还可以用作MRI造影剂,如超顺磁性的氧化铁纳米粒子具有较高的弛豫率和低廉的价格,并且有良好的耐受性、生物相容性及稳定性。了解磁性纳米粒子的磁学性质对其应用具有重要的意义,磁矩是磁性材料最基本的磁学参数,很多磁强计测量原理就是先测出样品的磁矩,再转换为其他参数。测量磁性纳米材料磁矩的磁强计可按照测量样品的尺寸分为三类,在第一章中分别介绍了针对单个磁性纳米颗粒磁矩测量方法：磁力显微镜、洛伦兹显微术；针对微尺度磁性纳米聚集体磁矩测量方法：超导量子干涉仪、巨磁电阻传感器、磁光克尔效应仪：针对大量磁性颗粒聚集体磁矩测量方法：振动样品磁强计、磁天平、电子顺磁共振仪。简述了各个方法的原理及发展现状。本论文主要研究的内容和结果如下：第二章分析了磁矩的测量对于研究磁性材料磁学性质具有重要的意义,而磁性粒子间的相互作用会影响其磁化强度,从而改变其磁矩大小。考虑到磁性纳米颗粒胶体中粒子间的相互作用力,我们提出了一种基于动力学与数字图像处理技术的测量磁性纳米颗粒胶体液滴磁矩的新方法。将微量的水相磁性纳米颗粒胶体(2uL)置于与其密度相同的有机液体中,磁性胶体液滴会在水张力的作用下形成圆球形并悬浮在有机液中。然后外加梯度磁场,胶体液滴会在磁力的作用下沿着磁场增大的方向运动。对胶体液滴水平方向进行受力分析,得到关于液滴速度、加速度、粘滞阻力以及磁力的方程式,即可以通过测量液滴的速度、加速度,得到液滴所受磁力,从而推算出液滴的磁矩。在第二章中,进行了计算机数值模拟实验,证明了此方法的可行性。并且对影响测量的灵敏度的因素进行了分析,得出结论图像采集装置的采集速度越快,磁矩测量的灵敏度越高。第三章中介绍了实验装置,使用Ansoft软件对装置中的“C”型电磁体的磁场分布进行了模拟,并使用特斯拉计测量了外磁场强度,对测量值与距离的关系进行四阶多项式拟合,再对多项式求导得到磁场梯度与距离之间的函数关系。配置与磁性纳米溶液浓度相当的有机液,观察到磁性纳米粒子团形成球形并悬浮于有机相中,外加梯度磁场,液滴在运动的过程中始终保持均匀的球形。所以,我们可以将磁性纳米颗粒胶体液滴看作整体进行分析。第四章和第五章是本文的核心,第四章中测量了不同尺寸的磁性纳米颗粒胶体液滴的磁矩大小,证明了当磁场方向与液滴运动方向相同时,磁性粒子间的磁偶和作用会增强其磁化强度。实验中,分别测量了不同尺寸的γ-Fe2O3与DMSA@Fe2O3磁性纳米胶体液滴的磁矩,两种材料均是由水动力尺寸为82nm y-Fe2O3磁性纳米颗粒胶体制备而成。结果得出水动力尺寸为598nm的γ-Fe2O3磁性纳米胶体液滴总磁矩大于水动力尺寸为83nm的DMSA@Fe203。并且磁热效应强度也与水动力尺寸成正相关。另外,从不同尺寸的Fe3O4磁性纳米胶体液滴磁矩的测量结果中可以看出,水动力尺寸接近的磁性纳米颗粒胶体液滴磁矩大小接近。水动力尺寸较大的液滴在磁场作用下,运动的过程中会出现明显的团聚现象,整个液滴呈固液分离的状态。磁矩明显大于水动力尺寸较小的磁性颗粒液滴。通过测量数据验证了本方法能够定量测量不同水动力尺寸的磁性纳米颗粒胶体液滴的磁矩。在第五章中,我们取浓度分别为6mg/ml, 3mg/ml,1.5mg/ml, 0.75mg/ml的DMSA@Fe2O3磁性纳米胶体,也使用本文提出的新方法测量了这四种浓度胶体液滴的磁矩,同时使用振动样品磁强计与磁天平对材料的饱和磁化强度与磁化率进行了测量。并且测量了这四种材料在5分钟内的磁热升温值,分别计算了磁热效应与本方法所测磁矩、振动样品磁强计所测饱和磁化强度以及磁天平所测磁化率之间的线性相关系数,线性相关性分别为0.986、0.844、0.945。说明本方法所测磁矩可以定量的反映材料的磁热效应。

关键词： 软测量   水松纸透气度   人工鱼群算法   数字图像处理  

摘要： 随着中国经济的不断发展,人们对于健康问题越来越重视,自我保护意识不断增强,而吸烟对人们的健康产生了重大的危害,在烟草行业中,打孔水松纸的透气度能有效控制卷烟中焦油的含量,并且直接决定了香烟的口感,在实际的生产生活中所采用的水松纸透气度检测仪器,成本非常高,而且检测时间最快的仪器也需4秒,给生产生活中带来了很多的不便,因此,本论文针对该问题,提出了基于软测量技术的水松纸透气度检测方法,该方法主要是通过对打孔水松纸的图像进行采集,运用数字图像处理技术,提取图像特征,再采用基于BP神经网络的软测量技术方法建立水松纸透气度的数学模型。论文的主要工作归纳如下：(1)针对水松纸透气度检测的问题提出了一种基于改进BP神经网络的水松纸透气度软测量方法,该方法主要是利用BP神经网络很强的非线性拟合能力,从而建立起打孔水松纸孔像素、背景像素与水松纸透气度之间的数学模型,通过实验结果表明,该方法所拟合出的透气度检测数学模型,对网络的训练误差和测试误差都在5%范围以内,达到了实际应用的水平。(2)针对水松纸透气度检测的问题提出了一种基于智能算法优化BP神经网络的水松纸透气度软测量方法,该方法利用人工鱼群算法和差分进化算法极强的全局搜索能力,优化BP神经网络的权值和阈值,因此,网络收敛速度非常快,而且最终拟合出的数学模型精度在5%范围,比用改进BP神经网络算法拟合出的模型更加准确,因此该方法更适合于实际生产中的应用。(3)针对本文研究的内容,开发了一款水松纸透气度检测软件,该软件应用数字图像处理技术提取水松纸孔特征,运用基于BP神经网络的软测量技术检测水松纸的透气度。所设计出的透气度检测软件在云南省某水松纸厂得到实际应用,取得了一定效果,该软件正在进一步的完善中。由于在烟草行业中,打孔水松纸的透气度能有效控制卷烟中焦油的含量,并且直接决定了香烟的口感,目前国内尚无采用软测量技术对水松纸透气度进行检测的方法,因此,本文采用基于BP神经网络的软测量技术对水松纸透气度检测进行研究,具有重要的工程实用价值和经济意义,具有一定的创新性。