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关键词： 数字图像处理   边缘检测   Canny算子   数学形态学   制动缸体  

摘要： 在许多行业中,尤其是那些涉及到人生命安全的地方,总会存在对某些对象进行检测的必要。由此衍生出各种各样的适合于各个行业的检测技术。起初研究的大多数是对某些金属零件表面缺陷检测,这些表面平整并容易用肉眼进行观察,由此也得到了多种检测方法。这里通过与汽车制动主缸缸体主孔检测项目相结合,系统研究了基于机器视觉和数字图像处理技术的零件表面缺陷检测方法。近些年,对这种方法的研究很多,推进了其在各个领域的应用。该方法将采集的被测零件表面图像作为桥梁,通过对采集的图像进行相应的处理来达到检测目的,这种检测技术有着其他方法不具备的一些优点,如在线实时、精度较高、抗干扰能力强等,因此,很有学习和深入研究的必要。本论文的研究内容主要基于以下完成的几项工作:首先,文章阐述了课题研究的背景和意义,介绍了零件表面缺陷的多种检测方法,系统总结了国内外在数字图像缺陷检测技术的研究成果和现状。其次,详细介绍了图像采集实验中的各个仪器设备,提出了一种图像采集方法。在图像采集实验时,遇到了各种技术难点,零件的移动速度控制,相机焦点位置确定,采集窗口大小的选择等,文中给出了相应的解决方法。第三,介绍并对比了多种图像预处理方法,主要有直方图均衡化、中值滤波、均值滤波、小波变换,选取了处理图像效果最好的一种方法;用经典微分算子法对采集的图像进行边缘提取,并比较它们各自处理图像中边缘的完整程度和连续性,最终确定选取最具优势的Canny算子进行边缘检测。第四,阐述了数学形态学在图像处理中的应用,并运用一些合适的数学形态学算法对提取的图像边缘进行边缘优化,提出了一种以间断点为对象进行逐点边缘连接的方法。最后,依据处理后的图像进行缺陷特征提取,给出缺陷特征的判断标准,计算缺陷的周长和面积,再依据周长和面积得到其圆形度,根据这些所得参数对缺陷进行定量分析,以此来完成对零件表面缺陷的检测。实验和处理结果表明,该方法能快速检测出零件是否存在缺陷,并能根据处理结果判断出缺陷的具体特征和所在零件表面的位置,可以满足检测要求。

关键词： 数字图像处理技术   视听资料   证据  

摘要： 改革开放以来,我国的计算机信息技术发展迅猛,数字图像处理技术作为计算机信息技术的重要分支,已经渗透进入各行各业。数字图像处理技术给我国的公安刑事侦查带来了巨大的发展机遇,视听资料证据作为我国刑事诉讼的重要证据之一,对刑事案件的发展起着重要的导向作用,视听资料证据的鉴定一直是司法鉴定中的难题。数字图像处理技术的应用降低了视听资料证据的鉴定难度,可以帮助公安机关快速鉴定图片的真伪,但我国的数字图像处理技术起步较晚,在视听资料证据的鉴定中仍然存在较多的问题缺陷。本文将深入地研究我国数字图像处理技术在视听资料证据中的应用,并根据实际的案例提出改进措施,为我国司法鉴定技术的发展提供参考。

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  

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。英文研究论文公受出版周期限制,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： 太阳能   数字图像处理   热核   图割   边缘检测  

摘要： 纵观人类社会的发展历程,一直都与能源的需求密不可分。随着生产力的高速发展,人类社会对于能源的消耗量日益增大,作为传统能源的煤炭,石油,天然气等不可再生资源逐渐枯竭,同时由于传统能源的利用多采用燃烧方式,燃烧废气的排放进一步造成了环境恶化,给人类的发展造成更大的危机,因此对新型能源的开发与利用吸引了越来越多的目光。太阳能作为一种新型能源,具有储能丰富,清洁环保的特点,不论是进行光热转换还是光电转换,其开发利用都具有极大的潜力。不过由于太阳辐照密度较低,同时存在昼夜交替以及辐照角随时间变化等问题,使得光电转换的效率大打折扣,尤其是辐照角度的改变使得光伏面板获得的垂直辐射能大量减少,严重影响了光伏阵列的输出功率。尤其是近年来具有更高转换效率的聚光光伏系统的兴起,使得我们对于太阳辐照角度的定位精度更加严格,因此,精确的检测太阳质心位置,尤其是在复杂天气条件下保持太阳质心位置的检测精度,对于提高光伏设备光电转换效率具有现实意义。本文对于复杂天气条件下太阳质心位置检测的方法进行了系统研究,具体研究工作如下:1.对太阳能检查及跟踪技术在国内外的发展进行了分析,并对太阳能应用的优缺点进行了阐述。同时分析了图像传感设备与太阳质心检测定位精度间的关系,通过计算分析得到质心检测精度达到0.001°时,传感设备所需像素与尺寸。2.设计了一种基于热核方法以及局部方差法的图像预处理方法,其在有效消除噪声的同时能够最大程度保留细节;改进的局部方差法的自适应性,在对图像进行增强时,避免了图像的局部增强过度。3.设计了一种基于热核的图像分割方法,根据图像的热核来初始化图的边权集合,然后利用改进的Min-Cut/Max-Flow算法进行分割,从而得到高质量的结果。4.对多种边缘提取算法与质心算法进行了比较,最后对形态学边缘提取算法进行了改进,并结合改进的加权质心法提取太阳质心位置,通过实验仿真,证明了该算法的可行性。

关键词： 物件尺寸检测   图像测量   数字图像处理  

摘要： 图像测量技术以数字图像处理为基础，结合了光学、电路、信号处理、计算机视觉处理等技术，是近年来兴起的高性能非接触式测量技术。除了在测量领域，图像测量在图像模式识别、图像匹配、图像定位等领域都有着广泛的应用。相对于传统的测量技术，图像测量有着测量精度高、应用范围广、可控性好等诸多优势。本文结合数字图像处理原理，对图像测量的流程与算法进行了深入研究，并通过多组实物的测量实验来进行验证。　　图像测量过程主要包括图像预处理、图像二值化、边缘检测、直线与圆检测和参数计算几个部分。图像预处理包括图像增强和图像去噪两个部分。图像增强通过灰度变换增强和直方图增强等方法对灰度图像进行增强处理，通过提高图像对比度来提高目标的可辨识程度。图像去噪通过滤波的方法来实现，分为空域滤波和频域滤波两类，本文在直线检测部分主要采用了空域中的中值滤波滤除噪声，并起到平滑边缘的作用。在圆检测部分，对于光照不均匀的图像，采用了频域中的同态滤波来减少光照的影响。图像二值化部分，采用了全局阈值法中的自适应最大类间方差法（OSTU法）来分割图像的目标和背景，能够根据不同的测量要求，达到相应的分割效果。在边缘检测部分采用了微分算子中的Canny算子来实现，该算子在检测的准确度和抗噪性能上都优于Sobel算子、Roberts算子和LOG算子等其它一阶、二阶算子。直线检测部分采用了Hough变换算法，通过原始图像空间和参数空间的变换来提取图像中的直线。圆形检测包括完整圆的检测和不完整圆的检测，均采用了准确度较高的最小二乘拟合算法，并通过改变起始点和连接点的个数多次测量取平均值，减少测量误差。　　在实验部分，分别通过几组实物来进行直线、圆、圆环及复杂形状物体的多项参数测量，并对测量结果及产生的误差进行分析。实验结果显示，本文中的测量流程和算法均切实可行，在采用的不是专业的摄像系统且摄像环境并不完全理想的情形下，测量精度依然能达到毫米级，可以满足大部分测量系统的需要。

关键词： 机织物   组织结构   分类与识别   灰度共生矩阵   概率神经网络  

摘要： 在纺织行业,提高生产效率、降低成本是企业生存的关键,而织物组织结构自动检测是纺织品设计及高精度编织生产的必要基础,但是传统视觉检测方式费时费力、效率低,无法满足企业生产低成本及高效率的要求。因此,将数字图像处理及计算机视觉技术引入织物组织结构的分类与识别,以实现纺织制造业的自动化及智能化生产。本文以平纹、斜纹和缎纹三种机织物组织为研究对象,运用计算机视觉技术,分别从分类和识别两个方面对机织物组织结构进行分析研究。一方面,对织物组织纹理结构进行分类。首先,采用中值滤波、直方图均衡化等算法对织物图像进行预处理,滤除图像噪声并提高对比度。进而用灰度共生矩阵和Gabor滤波两种方法获取图像的全局及局部纹理特征信息。而针对维数较高的融合特征向量,运用经典的主成分分析算法去除特征向量的冗余信息,实现特征向量的降维。最后,利用概率神经网络分类器对低维特征向量进行训练和测试,实现对三种基本组织(平纹、斜纹和缎纹组织)的自动分类。实验结果表明,本算法能准确有效的分类织物组织结构,并获得较好的分类效果(95%)。另一方面,对织物组织纹理结构进行识别。首先,运用滤波、直方图均衡化、高低帽变换等算法滤除图像噪声及增强织物纱线的对比度。然后,用灰度投影法定位纱线间隙并对组织点进行分割以获取织物组织点。进而根据提取的组织点的灰度共生矩阵特征向量,用无监督的基于核的模糊C均值聚类对组织点进行聚类识别,并根据经组织点具有相对较高的灰度均值特性,鉴别组织点的属性,获取初步识别的组织图。最后,采用改进的距离匹配函数获取织物组织的循环单元对初步识别结果进行纠错,从而得到更为准确的识别结果。实验结果表明,本算法能准确有效的识别织物组织纹理结构,并输出准确的组织图。本文对织物组织结构实现了自动有效的分类及识别,对纺织品的再生产及检测有较大的理论意义与应用价值。

关键词： 图像处理   视频编解码   GPGPU   CUDA   小波变换   环形伪影去除   运动补偿  

摘要： 视觉感知是人类认识世界的主要方式,数字图像与视频由于具有生动、直观、高效的特点,成为了人们获取、传输信息的重要手段。在现代科学技术的推动下,人们对图像和视频分辨率的要求越来越高,相应地产生了极其庞大的数据量。如何满足海量图像、视频数据的计算需求成为亟待解决的问题。如今的图形处理器(GPU)具有强大的并行计算能力、高效的访存效率和良好的编程性能,相比传统CPU更适合大规模数据计算任务,基于GPU的通用计算技术(GPGPU)也在各领域得到了广泛应用。如何利用GPGPU在异构计算平台上实现高性能的图像处理、视频编解码算法已经成为了当前研究热点。本文首先概述了图像处理、视频编解码领域面临的问题和现有解决方案,大致介绍了GPGPU的发展历程,在图像、视频领域的应用研究现状和未来发展趋势。然后对现今最流行的GPU计算架构CUDA进行了介绍,包括硬件模型、存储模型、优化原则等,概述了小波变换快速算法和对图像的小波分解过程,简介了新一代视频编码标准HEVC中的关键技术。之后详细描述了使用CUDA在GPU计算平台上实现二维离散小波变换的具体过程,并将其应用到图像环形伪影去除算法中,对环形伪影去除算法的其它部分也进行了并行化,最后对HEVC视频解码中耗时的运动补偿模块在GPU上实现了并行加速。最终的实验结果证明了我们实现的基于CUDA GPU的图像处理、视频解码算法可以获得优异的性能提升。

关键词： 道路工程   数字图像处理   路面裂缝   自动识别   路面管理系统  

摘要： 作为沥青路而最重要的两种破损形式,疲劳开裂和车辙已经成为影响路面使用性能的主要因素。根据交通部《高速公路养护质量检测方法(试行)》之规定,公路养护部门需要定期对公路路面状况进行病害调查,以便指定相应的维修养护策略。而沥青路面裂缝是路面疲劳开裂与车辙的直观表现形式,因此沥青路面裂缝必然成为路面调查的一项重要指标。传统的人工裂缝调查方法越来越不能适应高速公路发展的要求,其主要缺陷是速度慢,个人主观程度大,而且花费高,危险,还影响正常交通。因此,研发有效的自动检测算法是当前急待解决的热点和难点问题。本文将针对路而破损图像裂缝检测算法中存在的一些难题,运用数字图像学原理和方法,从路面图像的增强、分割、裂缝的度量和分类、集成图像的路面管理系统等多个方而进行研究。并根据路而破损图像特点,重点研究路面裂缝分割算法。主要的研究内容和成果如下：1、在图像预处理方面,根据路面裂缝图像的特点,为了更好地突出图像裂缝线形特征的方向性,对单模板进行扩展,并构造了8个方向的模板。提出和实现了图像掩膜平滑预处理算法,并在试验中与其他方法进行对比,显示出一定得优越性。2、重点研究基于数字图像处理的路面裂缝自动识别算法。首先,对OSTU阈值分割算法进行改进,提出最大类内、类间距离阈值准则。其次,运用小波技术,分析不同的小波基,分解水平,重构策略对路面图像裂缝识别的影响。进而改进小波变换梯度和模最大值图像分割算法,提出新的小波技术图像分割算法,并在图像裂缝识别中成功的运用。最后,运用数学形态学原理,提出多尺度顶帽变换,根据结构元素的类型、结构元素的大小、膨胀操作的次数等对路面图像进行分割试验,并取得较好的效果。3、在裂缝宽度、长度、面积、密度及空洞等几何特征提取的基础上,提出了识别线性裂缝和网状裂缝的方法,识别纵向裂缝和横向裂缝的方法,以及识别块状裂缝和龟裂的方法。这些方法与复杂的人工神经网络方法相比,计算成本较低,无需进行大量的样本训练,因此可在无人为干预的情况下,对裂缝进行自动分类。4、提出了集成数字图像的路而管理信息系统。介绍了系统整体框架,各模块的划分和功能,分析公路路面管理信息系统数据库的设计和实现,讨论了公路路面使用性能的预测及评价方法,研究了公路路面维护的决策过程和维护方案。

关键词： 数字图像处理技术   应用   前景  

摘要： 数字图像处理技术是伴随着计算机技术及信息技术不断发展以及人们对高精度图像的需求而产生的现代技术,并随着计算机信息技术的进步而广泛应用于航空航天、气象交通、工业生产、医疗诊断等各个领域。当前,数字图像处理技术仍处于不断发展与完善之中,并不断向更深入的方向发展。

关键词： 图像处理   砂浆锚固体   孔隙率   分形维数   压汞法  

摘要： 锚杆是一种广泛应用于岩土工程的加固措施,由于环境中难免存在腐蚀性因素,使得锚杆宏观力学性能发生退化,而砂浆锚杆宏观力学性能的变化与微观结构的变化不无关系。微观结构发生了怎样的变化,如何去衡量这些变化,这是一个亟待解决的问题。本文利用砂浆锚杆腐蚀物理实验过程中所拍摄的数字图像,通过图像处理技术提取了砂浆锚固体拉拔破坏后宏观及微观形貌特征,利用分形理论对这些形貌特征进行了定量描述,并建立了分形维数和砂浆锚杆界面粘接强度之间的关系。主要工作及成果如下:①通用多种方法对砂浆锚固体腐蚀破坏后宏观裂缝图像进行了预处理,选择最了合适的方法,同时运用形态学处理方法对图像孤立的点和毛刺进行了处理,最终将裂缝特征从图像中提取了出来。②运用分形几何的方法,对宏观裂缝的二值图像进行了分形研究,发现随着水灰比增大,裂缝的分形维数也增大,且裂缝的分形维数与砂浆锚杆的粘结强度近似成负线性关系,随着不同水灰比下裂缝的分形维数的增加,砂浆锚杆的粘结强度逐渐降低。③通过多种方法对砂浆锚固体腐蚀后微观SEM图像进行预处理,统计出了不同腐蚀条件下砂浆锚固体微观孔隙特征的变化情况。发现随着腐蚀时间的增加,受力工况和不受力工况下锚固体的孔隙率均成线性增大,孔隙数量随着腐蚀时间的增加逐渐减少,而孔隙平均面积随腐蚀时间的增加而不断增大;受力工况和不受力工况下砂浆锚杆的粘结强度均随着孔隙率的增大而降低,且腐蚀后期粘结强度的下降速率大于腐蚀前期。④运用分形几何的方法,对微观孔隙特征进行了分形研究,发现随着腐蚀时间的增加,孔隙的分形维数逐渐降低,分形维数和孔隙率几乎成负线性关系,分形维数越大,孔隙率越低;同时,建立了分形维数与宏观力学性能之间的联系,分形维数与砂浆锚杆的粘结强度近似成正线性关系,随着分形维数的增大,砂浆锚杆的粘结强度也逐渐增大。⑤通过压汞试验与扫描电镜SEM图像处理结果对比分析,发现孔隙特征变化规律基本相同,但SEM图像处理得到的孔隙率比前者实测值大。