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关键词： 再生沥青混合料   细观结构   均匀性   影响因素   CT扫描   数字图像处理   正交试验  

摘要： 再生沥青混合料的细观结构决定着混合料的宏观力学性能和使用寿命,而混合料中各组分空间分布均匀与否体现着细观结构的优劣。因此,本文从细观角度出发,采用CT技术和DIP技术对现场热再生沥青混合料(AC-13级配)试件内部各组分空间分布进行研究。第一,在调研和分析的基础上提出影响再生沥青混合料均匀性的主要因素:新旧料比例、新旧料温度、拌和温度及拌和时间等。对各影响因素取不同水平,利用正交试验设计法设计出现场热再生沥青混合料(AC-13级配)均匀性评价试验方案。第二,根据试件组成和尺寸特点,选择扫描方式,针对获取图片特点,结合一般图像处理方式,提出了再生沥青混合料试件图像处理方法。第三,对各工况再生沥青混合料试件内玄武岩集料、珍珠岩集料、沥青砂浆及空隙面积比参数进行计算分析,结果表明,各工况试件,沿试件轴向玄武岩面积比由底端到顶端有逐渐增大的趋势;空隙面积比对于SGC试件呈现“两端大,中间小”的趋势,静压试件则呈现“一端大、一端小”的趋势;对于每种再生沥青混合料试件,沿试件轴向整体上空隙分布最不均匀,玄武岩集料、沥青砂浆比珍珠岩集料分布更为均匀。最后,参考以往研究成果,提出单一截面集料均匀性评价指标Q,以各截面Q的变异系数C.V作为评价整个试件集料均匀性指标。利用极差分析法对比分析各工况试件玄武岩集料、珍珠岩集料、沥青砂浆和空隙均匀性指标,提出均匀性较好的优方案,即旋转压实成型,新旧料比30:70,旧料温度150℃,新料温度150℃,拌和温度155℃,拌和时间40s。对比优方案试件与其他各工况试件相应的均匀性指标,结果表明,优方案总体上均匀性最好。对优方案试件新旧集料分别进行轴向和径向分布情况的研究,结果表明,无论是沿轴向还是径向,新旧集料在试件中部均匀性优于端部均匀性。

关键词： 数字图像处理   细观结构量化试验   细观损伤力学   岩石力学   煤岩本构模型  

摘要： 如何构建反映煤岩变形破坏全过程的本构模型,一直是采矿工程领域十分关注的问题。由于煤岩本身的复杂性,以及试验条件、测量手段等限制,目前有关煤岩损伤理论还需进一步发展完善。本文基于细观力学试验和细观结构量化试验,分别采用细观损伤理论的两类构建方法,系统性地研究了煤岩变形破坏全过程,建立了煤岩弹-脆性损伤本构模型和MCDC模型,并运用于实例进行了对比分析。煤岩细观量化结果的精确与否,直接影响上述本构模型的准确程度。数字图像处理(DIP)技术是一种有效的细观结构信息量化手段,具有精确测量和数字表达等优点。然而,由于学科跨度较大,DIP技术在岩石力学中运用往往滞后于自身发展,更多地采用传统图像分割方法,无法满足煤岩图像处理要求。本文引入基于偏微分方程图像处理理论,并结合煤岩图像特点,提出了能够准确全面地表达煤岩细观结构信息的改进C-V模型和改进LBF模型。主要研究成果如下：1)通过引入图像增强算子、规范初始水平集函数等技术改进了C-V模型和LBF模型。相比传统图像处理技术和以往的基于偏微分方程的方法,对普遍存在灰度不均一、弱边缘、噪声污染严重、目标与背景对比度低等特点的煤岩图像,改进的模型具有更强的适应性和更高的分割精度。2)煤岩细观结构信息中各度量损伤的基准及其定义的损伤变量,与宏观力学响应有明显对应关系,且均在煤岩极限承载强度处发生急剧改变,表明煤岩是一种脆性或准脆性材料。本文定义的基于面积与方位角的损伤变量,反映了煤岩材料的各向异性,其数值最大方向为损伤主要发生方向,可以作为计算损伤的简化方向。3)图像纹理信息可以作为度量煤岩材料损伤的基准。图像纹理信息包括分形维数和纹理特征参数,分形维数着重于目标内容的形态,而纹理特征参数则侧重描述图像内容的空间分布。采用纹理特征参数作为度量损伤基准定义的损伤变量,综合考虑了煤岩表面细观结构的形态信息和空间分布关系,同时由于不需要各细观结构的具体信息参数,实际应用更加方便。其与轴向应变具有显著的非线性关系,可以表述为DT=aε2+bε+c,并由此建立煤岩弹-脆性损伤本构模型,损伤本构方程为4)煤岩内部广泛存在的孔隙、裂隙等初始损伤,常常造成宏观应力-应变曲线存在较长的裂隙压密阶段,而现有的损伤本构模型对此较少关注。本文基于细观计算损伤理论构建了含初始损伤和线弹性损伤影响的MCDC模型,对上述阶段进行了准确描述。其与以往细观计算损伤模型的区别还在于：①其概率分布模型采用对数正态分布,具有“比例效应”、中心极限定量等充足的概率论理论支撑以及煤岩体微细观结构信息统计规律的实际支持；②采用正则化Heaviside函数对对数正态模型导致的保守性进行了修正。5) MCDC模型有机地联系了煤岩初始损伤和线弹性阶段损伤实际情况,这区别于已有的细观计算损伤模型；MCDC模型无需时刻考察材料损伤演化状况且无需对其进行拟合,这区别于第一类细观损伤理论研究方法。因而MCDC模型既具有实际损伤支撑,又具有参数数量少、参数数值确定容易、物理意义明确、模拟精度高等优点。

关键词： 互补教学   数字图像处理教学   MATLAB语言教学  

摘要： 分析了MATALB软件在研究生的数字图像处理教学中应用的可能性，介绍了数字图像处理与MATLAB互补教学模式的优势和实施案例。结合数字图像处理和MATLAB程序设计的教学要求，在教学内容、教学方法和教学手段上做了一些探索和尝试，教学结果表明互补教学模式提高了教学质量，提高了学生的工程实践能力。

关键词： 数字图像处理   Photoshop   物证检验  

摘要： 数字图像处理技术以其快捷、方便等优势在公安工作中有着广泛应用。本文利用Photoshop图像处理软件对案件现场的图像进行模糊图像处理、图像矫正、复杂背景分离、物证重合比对检验和分离体的拼接等物证痕迹检验方面进行了探讨,通过实例分析及应用,希望为公安工作实践提供参考。

关键词： 模式识别   数字图像处理   表面等离子体共振   纳米加工技术   色彩匹配算法   超高分辨率图像  

摘要： 随着全球商品制造业的迅猛发展,全球商品的保有量持续上升,但是由于现有的防伪技术中普遍存在着较为低效的防复制性问题,导致了假冒伪劣产品的泛滥,使广大消费者对商品市场心有余悸。为了保障广大消费者的利益和维护企业品牌的名声,研制新型的光学图像防伪技术成为了当前表面等离子体光学与计算机图像图形学领域中一个重要的研究课题。本文结合表面等离子体光学和计算机图像图形学的特点,主要围绕模式识别算法、金属表面等离子体光学和纳米加工技术,研究了利用由不同直径、不同间距的金纳米圆盘所组成的纳米阵列结构作为图像像素点的纳米光学防伪技术,具体的研究方法包括:(1)利用FDTD模拟软件计算出以四个为一组的金纳米圆盘阵列的散射光谱特性,并根据CIE颜色空间的数据,利用颜色感知算法将由不同直径、不同间距的金纳米圆盘所组成的纳米阵列结构的光谱图与RGB彩色空间进行转换,得出相对应的81种RGB色彩值,并构建颜色匹配数据库;(2)为了确保图像中重要信息的完整保留,利用数字图像处理算法对任意原图像进行图像边缘检测和连接、RGB分解和归一化处理,并使用色彩匹配算法将处理后的图像与颜色匹配数据库进行配对,导出由81种颜色组成的MATLAB图像和控制电子束曝光的目的版图;(3)基于10nm尺度图形加工技术,制作物理尺寸小于250nm的金纳米圆盘阵列结构,利用其作为图像中的像素点,并根据目的版图控制像素点的排列组合顺序,生成超高分辨率彩色图像。利用上述研究方法,当把图像中每一个像素点的物理尺寸控制在小于250nm时,能打破限制着图像分辨率提高的可见光衍射极限,使图像打印技术达到每英寸10万个点,从而制造出物理尺寸为50μm左右的超高分辨率微米级彩色图像,相当于将原图像缩小了104倍,因此人眼在正常情况下无法识别图像,并且由于该技术门槛高、可复制性低和制作成本高等因素,可作为光学图像防伪技术维护商品经济的健康发展。

关键词： FPGA   DSP   航天相机   高动态   数字图像处理  

摘要： 相机的动态范围是衡量航天相机技术的一项重要指标。航天摄像机在对空目标进行观测时,光照强度变化范围通常在0.001 lux到109 lux之间。为了使飞行器在不同工作条件下都能够获得高质量的图像,通常的做法是在地面发送遥控指令,调整航天摄像机的曝光参数。受限于操作人员的经验和遥控操作响应时间,地面通常无法获得最佳的拍摄效果。更为重要的是,相机本身的动态范围远小于环境光线的动态范围,采用固定的曝光参数通常无法同时获取目标物体的全部细节。本文在国家重大专项子课题的资助下,分析并设计了合理的航天摄像机的图像处理流程。同时,针对航天高动态背景,提出了一种低复杂度高效的高动态数字图像合成方法。为了达到快速响应的目的,进一步提出了自适应曝光参数选择算法。以本论文的研究成果为基础,我们设计了高动态摄像机的原型,并在该原型上对上述算法进行了验证。本文的主要工作包含以下四个方面。其一,在对各主流相机ISP模块研究的基础上,本文设计了航天相机必需的图像预处理功能模块,并对各模块进行了优化改进。同时,为了让各个子模块的功能相辅相成,深入研究了各功能模块之间关系,合理安排模块的处理顺序,设计出了效果理想的流程框架。其二,针对航天拍摄环境,结合现有高动态实现方法和FPGA硬件实现的特点,本文运用最大熵原则设计了低复杂度高效高动态合成算法。该方法只需通过调节任意相邻两帧图像的曝光参数,获取亮区和暗区的细节纹理,用给定算法合成即可获得高动态效果图像。其三,为了便于快速实现高动态合成,本文使用最优化设计思想,自动计算使图像亮暗区域纹理细节互补最佳的两个曝光时间值,获取合成高动态所需的源图。该自适应配置曝光值的选取方式可以有效弥补人工配置高低曝光值时,由于相机抖动等不确定原因导致高动态图像存在“鬼影”的缺陷。其四,结合理论研究,本文完成了高动态摄像机的整体设计,实现方案基于“FPGA+DSP”架构,由四层硬件板块构成,这四个板块分别实现图像光源获取,数字图像处理,图像视频压缩及电源供给等功能。综上所述,本文将高动态实现运用到了航天摄像机中,有效地解决了航天拍摄中由于有限动态范围导致的过曝光或欠曝光问题。同时,对比当前主流的高动态实现方法,能在低复杂度的前提下,实现更好的高动态效果。对提高航天相机的整体拍摄性能,具有较高的实用价值。

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： —、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： 汽车仪表   自动化测试   计算机组件技术   配对算法   数字图像处理  

摘要： 随着汽车技术的飞速发展,当今的汽车仪表已经不再是过去简单的机械化车载设备。从断码液晶、点阵液晶再到TFT液晶,从简单指示车辆状态、提示报警信息到丰富的人机界面,汽车仪表朝着智能化、信息化和集成化不断发展,这些都对汽车仪表测试提出了更高的要求。传统的手动测试虽然上手简单,对测试者本身的要求也不是很高,但无论从时间上还是技术上都已经满足不了当下的汽车仪表项目开发进度。基于此,自动测试的概念越来越多的被提及,同时也受到越来越多人的关注。实现汽车仪表的自动化测试,必须解决三个方面的问题:测试系统的搭建、输入模块和输出模块的选择。过去汽车行业的专业软件,功能虽然强大,但个体间相对独立,无法实现功能的复用和优势的整合。组件技术的出现和发展,使用户在对专业软件最大程度复用的同时,能够根据自己的需要整合不同专业软件的模块,实现新的功能和方案。本方案所提出的测试系统的搭建正是基于这种思想,通过调用同样基于组件技术开发出来的输入、输出软件,实现和输入、输出模块间进行信息、数据传递,形成完整的自动化测试工具链。考虑到穷举测试方法的低效率,本方案在分析了现有测试用例优化算法的基础上,选择配对算法作为复杂测试用例的优化方案,并将其集成在测试系统中,以解决过去存在的过度测试的问题。在输出模块方面,本方案根据汽车仪表报警灯、指针、字体和图像的不同光学特性,结合数字图像处理软件已有功能进行分析,找到了符合汽车仪表测试的数字图像处理方法。汽车仪表自动化测试方案,是一种基于计算机系统的、能够切实解决当下汽车仪表测试行业在成本、时间、技术、质量方面压力的方案。一旦测试系统搭建完毕、测试用例程序编写完成,自动化测试程序就可以根据测试人员预先设定好的测试用例驱动计算机板卡对被测对象的各种输入信号进行控制,同时驱动摄像设备对被测对象的行为动作进行捕捉并传送给具有数字图像处理功能的软件进行光学分析,自动判断被测对象行为的对错,实现从输入到输出的全自动化控制。从成本上来说,自动运行的测试程序可以大大减少测试人员的投入;从时间上来说,自动化测试方案可以24*7的不间断地运行,大大缩短了测试执行的时间,能够在相对时间内完成更多的测试;从技术上来说,自动化测试方案可以执行过程及其复杂、精度要求极高的测试;从质量上讲,一定时间内更多的测试用例可以被运行,提高了测试的覆盖度,而诸如误判等低级错误会大大减小。另一方面,测试方面效率的提升可以帮助优化项目的进度,可以使软件团队获得更多的时间进行代码编写、单体测试和集成测试,提高项目的整体开发质量,减少产品开发、和售后过程中的商业风险。

关键词： PDE数字图像处理   花岗岩   细观模型   数值模拟   破坏机制  

摘要： 天然岩体的力学性质及破坏形态,一直是岩石力学所关注的重点与难点。以往的研究侧重于从宏观角度探索岩体的破坏机制,而岩石材料自身的非匀质性对宏观力学行为的影响未得到足够重视。近年来,从细观角度探究岩石破坏机制成为新的研究热点。本文通过PDE图像处理技术建立花岗岩真实细观结构分析模型,嵌入ABAQUS程序中分别对花岗岩试样巴西圆盘劈裂试验、单轴压缩试验、三轴压缩试验破坏过程进行模拟,探索岩样变形破坏过程中细观裂纹的演化规律及其宏观响应。本文主要研究工作如下:(1)通过相机获取花岗岩图像,利用MATLAB软件进行编程,基于PDE图像处理方法中的C-V模型实现花岗岩图像各组份的稳定分割,获得了边界点的数据信息。利用AUTOLISP对AUTOCAD进行二次开发,将所得花岗岩不同组份边界曲线上的坐标点自动连线,建立能被有限元程序识别的、反映花岗岩真实结构的细观几何模型。(2)对巴西圆盘劈裂试验开展数值模拟和室内试验细观分析。依据弹性力学解析解,得到平行与纵向加载轴线上各点的应力分布规律,分别与匀质岩样及非匀质岩样弹性数值解应力分布规律进行对比,发现岩样非匀质性影响了其内部的应力分布。利用ABAQUS程序进行非匀质岩样巴西圆盘劈裂试验数值模拟,得到细观裂纹的演化规律:裂纹产生于圆盘中心部位受拉区,并近似平行于纵向加载轴线发展直至岩样破坏,这与真实试验过程中破坏裂纹的发展过程一致。(3)对非匀质花岗岩单轴压缩和常规三轴压缩破坏过程进行了细观数值模拟。结果表明,单轴压缩破坏过程中裂纹最先产生于主对角线区域较弱材料属性内部和各组份交界面上,随荷载增大沿对角方向发展、集聚、贯通,在主破裂面附近还存在小范围的塑性区贯通区域,形成枝杈状的裂纹形态,在宏观上表现为剪切加劈裂破坏形式。常规三轴压缩破坏过程中,应力集中最早出现在石英-云母接触面上,随载荷增大,拉应力的分布对云母、长石类组份形成包裹,并在其内部产生压应力集中,压应力集中导致剪切裂纹逐渐占主导地位,且与邻近的张性裂纹聚集贯通,最终形成宏观剪切破坏面。

关键词： 数字图像   处理技术   处理过程  

摘要： 随着我国科学技术的不断进步与创新,信息的快速传输、接收已经成为了普遍现象.对于目前来说,有些信息比较直观,当被接收者接收看到的时候就能较为轻易地理解,但在我们的实际生活中,有些信息的初步展现是较为抽象不易理解的,像数字图像信息,通常数字图像需要进行技术处理,才能让人们较为容易地获取到其中所表达的信息,可见,数字图像处理技术及处理过程非常重要.本文作者从数字图像的角度切入,对数字图像的基本理论进行概述,并对数字图像处理技术及处理过程进行探讨,对于数字图像未来更好的处理,具有一定的促进作用.