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关键词： 干电池缺陷   机器视觉   工业检测   数字图像处理   目标跟踪  

摘要： 我国是干电池的生产大国及出口大国，干电池的质量检测主要依靠传统的人工检测。随着干电池产量及质量要求的不断提高，传统的检测方法已无法准确高效地完成干电池质量的检测。近年来，利用机器视觉与数字图像处理相结合的应用提高了检测的速度和准确率，已成为工业检测领域的研究热点。\n 经过查阅大量的技术文献，确定使用机器视觉与数字图像处理相结合的方式，应用嵌入式DSP技术来检测干电池的缺陷。论文选择了干电池生产线上常发生的的四种缺陷:锌筒筒口变形、浆层纸不紧贴锌筒壁、碳棒偏心、底碗歪偏等的检测技术开展了研究。\n 针对以上四种缺陷，从硬件电路的设计，到算法和软件的分析与验证，再到软硬件结合实现，进行了深入地学习和研究。最终图片和数据表明，该设计达到了检测要求。论文共分四章，主要内容如下:\n 第一章绪论。首先介绍了干电池行业的现状及课题研究的意义，然后介绍了机器视觉技术及其涉及的数字图像处理技术和嵌入式DSP技术，最后介绍了干电池检测和机器视觉的研究现状。\n 第二章实验平台的构建与实现。首先分析及总结了干电池的四种缺陷和检测系统的技术要求，分析讨论了嵌入式DSP系统硬件结构及其操作流程，然后分析讨论了系统设计所用的软件开发环境。最后搭建了嵌入式DSP干电池缺陷检测系统。\n 第三章基于DSP的目标跟踪与图像处理。本部分首先进行了软件工作流程设计，然后对运动目标进行跟踪和图像处理的算法及软件进行了研究，结合DSP与Matlab实现了干电池的跟踪与图像的处理。\n 第四章干电池缺陷识别算法。本部分首先分别对四种缺陷的特点进行了分析，然后分别对四种缺陷检测算法进行了研究，最后进行了实验验证。最终实现了四种缺陷的检测。\n 论文最后做了总结，并针对目前研究工作的不足，对后续研究工作做出了建议和展望。

关键词： 遥感图像处理   风沙地貌   主成分分析   卷积滤波   相似性  

摘要： 近年来，随着NASA发射的火星科学实验车好奇号（Curiosity）在火星成功着陆后，火星地物探索越来越被人们广泛的关注，吸引众多国内外科学家对火星图像进行研究。但是，现已得出的结论大部分集中在火星生命痕迹的探索与火星地质特征分析。本文针对柴达木盆地沙漠类火星风沙地貌与火星风沙地貌相似性研究这一课题展开工作。完成了对获取的火星图形图像进行处理与形态参数提取，选取对应的类火星风沙地貌遥感图像进行处理，和基于主成分分析的火星类火星风沙地貌相似性定量分析的工作。本文的研究成果有以下几个方面:\n (1)使用ENVI5.0软件对获取高分辨率的火星遥感图像进行图像处理，提取DTM数据，获得火星地貌参数。对图像处理中应用到图像边缘检测和图像增强的卷积滤波方法，腐蚀算法，图像增强方法的算法进行了详细的说明和实验验证。认为，在高分辨率火星单波段遥感图像处理中，先使用Sobel算子进行边缘检测，然后使用腐蚀算法图像边缘增强，可以得到边缘连续性很好的图像。本文还应用从DTM提取出来的数据，模拟出可视化的火星地貌形态。\n (2)通过通过遥感图像预处理，同时通过图像边缘增强处理，减少了主成分分析因为数据特征不明显而带来的误差。\n (3)应用一种主成分分析法进行地貌形态相似性的定量比对。建立了基于PCA的图像处理方法并且初步调试，写出了图像处理的MATLAB代码，将预处理过的火星和类火星地貌图像，进行降维和特征值提取，然后对比图像的间的特征值是否相似，从而得出图像分析的识别率。通过图像与图像间识别率的大小，定量比较火星和柴达木盆地沙漠类火星风沙地貌的两组图像间的相似性。

关键词： 数字图像处理   教学模式   专题教学   实践  

摘要： "数字图像处理基础"是一门针对信息工程专业开设的专业基础课,也是一门理论和实践并重的课程。针对课程特点,本文提出了专题为主、实践为辅的课程教学模式,该模式由"理论讲解——实例演示——实践巩固"共三个环节构成,在加深学生理论理解的同时,提高学生的实践能力。教学实践证明该教学模式能够取得较好的教学效果。

关键词： 数字图像处理   火焰检测   算法   温度场  

摘要： 我国是一个能源消耗大国,其中化石燃料的消耗日益增大,节能减排的压力越来越大,同时为了保障电站锅炉和工业炉窑的安全经济运行,必须对炉内燃烧进行全方位的实时检测。运用先进的检测和控制技术提高锅炉和炉窑运行的安全性和经济性,降低污染物的排放,显示出广阔的应用前景。因此功能齐全、性能可靠的炉膛安全监测系统(FSSS Furnace Safeguard Supervisory Systems)应运而生,FSSS系统是现代大型火电机组必须具备的监控系统之一,该系统的主要功能在于连续地检测炉内火焰燃烧信息,并根据燃烧信息进行判断燃烧器是否正常工作,发出控制指令,组织合理的燃烧,在发生故障时停止燃料供应甚至发出停炉指令,保障锅炉的安全经济运行。对于整个FSSS系统而言,能否成功达到生产需要,很大程序上取决于火焰检测器能否快速准确的提取炉内燃烧的特征值,而炉膛火焰检测算法是根本,是准确的提取炉内燃烧的特征值的关键。基于四川省教育厅重点项目——《炉膛火焰检测算法研究》(项目号：10ZB111),系统研究了炉膛火焰检测的各种算法,提出了改进性的双色法测量温度场,从本质上提高了火焰检测的准确度。 对传统火焰检测技术进行了研究,对其缺陷进行了深入分析,找出其缺陷的根源。在此基础上,针对火焰图像的动态特性和其他各种噪声干扰,采用一些简单的算法(灰度转换、图像平滑、伪彩色处理等)对火焰图像进行预处理。然后,描述针对单燃烧器火焰图像的检测算法,包括火焰边缘提取、火焰轮廓的提取、二值化处理以及火焰评价指数等,设计合理可行的算法提取出火焰图像中的燃烧信息。最后,运用Wien定理,改进原有算法,通过基于CCD摄像机的双色法测量温度场,重建了炉膛温度场分布。并且通过MATLAB软件对图像进行了模拟处理,得到了满意的结果。

关键词： 行人检测   机器学习   目标跟踪   人数统计  

摘要： 实时了解商场、车站等公共场所的行人流量信息,可以帮助管理者合理分配服务资源和安全保障提供科学依据,以使得资源得到最大的利用。传统的人数统计方法(如红外自动检测计数、机械传动式自动检测计数、光幕传感器自动计数等)在实际应用中都存在各种问题,主要体现在这些方法在人数统计时精度偏低,工作量较大等。为此,研究一种智能化并且精度较高的出入口人数计数方法显得十分必要。本文在总结前人研究的基础上,提出了将图像处理和神经网络相结合的一种出入口人数计数方法,并且使用VS2010和OpenCV2.4.4编写相关程序。本文所做的研究工作主要包括以下几点： (1)为解决计数时双人或多人并行所发生的遮挡情况,本文采用单摄像头垂直安放的方法来获取视频帧。在提取前景图像时采用背景减除法,考虑到拍摄场景的复杂性,利用混合高斯模型建立背景模型,在做背景减除时,由当前帧视频图像与背景图像相减得到前景图像。实验结果表明,该方法可以有效避免场景改变时对所提取前景图像的影响。 (2)本文通过提取人体目标的长宽比、占空比、圆弧度、傅立叶描述子和半径表示子来建立神经网络分类器,通过调用神经网络分类器对行人目标进行识别并且对单人、双人并肩以及三人并肩通过出入口的情况进行区分,判断出同时经过出入口的行人数目。 (3)在行人目标的跟踪部分,考虑到单独使用Camshift跟踪算法时,在跟踪过程中行人目标出现遮挡时可能跟踪掉运动目标,但是Camshift跟踪算法可以自动调整跟踪窗口,对连续运动的目标具有很好的跟踪效果。单独使用Kalman滤波器跟踪算法时,虽然在遮挡情况下可以继续对运动目标进行跟踪,但是在跟踪过程中由Kalman滤波器跟踪得到的位置与运动目标的实际位置往往存在一定的偏差。鉴于Camshift跟踪算法与Kalman滤波器跟踪算法的优缺点,本文采用Camshift跟踪算法与Kalman滤波器跟踪算法相结合的跟踪算法,该算法结合了两种算法的优点,在解决遮挡情况下跟踪的同时也保证了由跟踪算法得到的位置与被跟踪目标的实际位置保持一致。

关键词： 数字图像处理   图像增强   直方图均衡化  

摘要： 本文着重对图像增强方法中的灰度变换、直方图均衡化进行了深入的研究,针对增强过程中遇到的一些问题,提出了相应的解决方法。对于分段线性变换方法中如何划分规划灰度区间进行变换这一关键问题,给出了基于区域分割的分段线性变换方法,加快了调整灰度区间的过程,提高了算法的执行效率。通过调整直方图均衡化后像素的灰度值,给出了保留灰度级的直方图均衡化方法,丰富了图像的灰度层次,一定程度上消除了灰阶合并现象对图像带来的影响。实验表明,本文给出的图像增强方法对于一些图像取得了比现有的一些增强方法更好的增强效果。

关键词： 等离子体   电子密度   马赫-曾德激光干涉   数字图像处理   MATLAB  

摘要： 电爆铝丝制备纳米铝粉的过程中会伴随着等离子体的产生,而等离子体的产生是影响铝粉生产结果的重要因素。对等离子体的检测是完善制备工艺的必要条件。本文主要是对等离子体的密度检测提出一个完整的解决方案。本文采用干涉测量法对等离子体进行检测,具体采用马赫-曾德激光干涉法。因为等离子体的存在将对探测光相位起到一个扰动作用,该方法是将通过等离子体的探测光与未通过等离子体的参考光的相位进行对比,最后得到弯曲的干涉条纹。干涉条纹弯曲包含着等离子体的密度信息,通过对干涉条纹的处理可以获取这一信息。关于干涉条纹本文先利用MATLAB进行仿真,仿真不同等离子体电子密度得到的不同干涉条纹图像,得到的仿真图像可以用来验证后续实验结果。对于实际干涉条纹的处理,本文提出先滤波,再二值化,最后对二值图进行细化处理的步骤。在图像的滤波处理上,文中分析对比了空域滤波、频域滤波和偏微分方程滤波三种处理方法优缺点,最终采用偏微分方程滤波对本文的干涉图像进行滤波处理。干涉条纹图像具有光强呈余弦分布这一特点,所以在图像二值化上采用导数符号二值图法。对于二值图的细化算法,本文介绍了OPTA细化算法、Hilditch经典算法、Zhang快速并行细化算法以及数学形态学细化算法,并采用数学形态学细化方法进行细化处理,该细化方法可利用MATLAB自带函数完成。图像处理完成后,需要对图像中的信息提取。实际上就是对弯曲条纹的偏移量进行测量,根据干涉图像计算出弯曲处的每个点的偏移了多少个干涉级次。得到偏移量后即可算出等离子体中电子密度。本文主要工作有以下几点：1.对整个检测系统进行详细叙述分析。2.对干涉图像处理以及干涉图像的数据提取提出具体方案。3.基于MATLAB对不同电子密度及不同密度分布情况进行模拟。4.基于MATLAB开发出一款与本检测系统配套的软件。

关键词： 细观结构   回收沥青混合料   多孔性沥青混合料   转炉石密级配   向量幅值  

摘要： 近些年来，沥青混合料的细观结构成为了研究热点，但主要研究的是普通沥青混合料。而随着经济的发展，地球上资源的减少，材料的回收利用引起了人们的重视。在道路工程界，目前研究较多的环保型沥青混合料是多孔性沥青混合料PAC，回收沥青混合料RAC和添加有废旧炉渣的沥青混合料DGAC（BOF）。本文依托台湾成功大学土木所交通组的项目，尝试从细观方面研究环保型沥青混合料PAC，RAC和DGAC（BOF），并建立细观参数与宏观性能之间的关系。本文的主要内容如下： 1.向量幅值Δ与宏观性能的关系研究 根据公式=1002n(in=1sin2θi)+(ncos2θi2i=1)计算向量幅值。结果表明，不管是实验室试体还是现地钻心试体，Δ越大，车辙深度越大。因为Δ越大，集料倾向越统一，集料越不均匀。PAC和DGAC（BOF）的抗车辙能力优于普通密级配。RAC（40%）车辙深度虽然大于HMA，但还是符合规范要求，所以铺筑RAC还是有一定的意义。 对于现地钻心试体DGAC（NA）和DGAC（BOF），回弹模量和间接拉伸强度随着Δ的增大而减小。而且在这些方面，DGAC（BOF）的性能都优于普通密级配。 2.集料分布的均匀性研究 将实验室三种级配混合料的截面分为上下两部分，通过测量两部分集料粒径在各范围内的频数差来评价实验室三种级配的均匀性，用k表示。结果表明，PAC和HMA分布较均匀，标准差较小，而RAC（40%）由于含有较多小粒径的旧料，标准差较大。 3.空隙分布研究 本文主要使用Image-Pro Plus6.0软件进行图像处理，但由于空隙与胶浆灰度比较接近，用软件中的功能提取的不够完整，所以自编程序提取PAC，HMA和RAC（40%）的空隙率。结果表明，三者空隙率随深度的变化趋势都是先变大再变小，都是中部的空隙率较大。 4.图像级配研究 根据每档集料等效直径在各范围内的占比，画出级配曲线。引入实际筛分与图像级配的相对误差Di来评价RAC（40%），HMA和PAC。结果表明，用图像级配方法分析密级配混合料与实际筛分曲线最接近，但对于开级配PAC，由于平均误差较大，分析效果不理想。 本文意在分析几种环保型沥青混合料PAC，RAC（40%）和DGAC（BOF）的细观结构，希望通过研究细观结构能预测混合料的宏观性能。

关键词： 数字图像处理   PWM   差分放大  

摘要： 本论文设计通过两种方案实现了PCB的坐标定位。第一种图像处理技术，用OV7620图像传感器自带FIFO模块采集到320*240个像素16位数据，用STM32读取FIFO的数据即为图像数据，对图像进行二值化处理，得到一副有黑点的白色图像，再对每行列进行扫描从而确定黑点的行列并通过算法转化为坐标值。 第二种方案是让STC12C5A60S2单片机产生一个PWM波，经过6个反相器芯片74HC04增加该PWM波的驱动能力，将这个PWM波通过一个表笔加到PCB板上，通过桥式电路将检测到一个微小的PWM波形的电压值，通过AD620仪表放大器组成两级放大电路放大信号4万倍，从而能够很直观的看到电压的变化，在两级放大电路之间加一个开关芯片DG201，目的是将PWM波转化为直流信号，在两级放大后加上两级RC低通滤波器滤除放大中产生的自激振荡信号，通过单片机自带的10位AD转换测得放大后电压，并通过曲线拟合得出方程将电压转化为坐标显示在LCD12864屏上。

关键词： 数字图像   砂岩   花岗岩   低渗透   孔隙度   裂隙率  

摘要： 岩石是地下水储存和运移的主要介质,研究岩石中的孔隙、裂隙与溶隙有助于推断岩石的贮水性和渗透性,因此从岩石空隙角度出发获取岩石水理参数对于进一步了解岩石等含水介质的水理性质具有十分重要的意义。传统的测量岩石孔隙参数的方法建立在达西定律的基础之上,测量条件多为理想的稳定流状态,但是对于渗透性较低的含水介质,尤其是针对致密的低渗透岩石,流体在运移过程中受到粘滞力影响大于惯性力,达西定律很难使用,传统方法往往无法获得较为理想的结果,在测定范围上也具有一定的局限性。而在高水平放射性废物(高放废物)地质处置库选址和评价过程中,处置库一般选在低渗透岩石广泛分布的区域。研究低渗透岩石的孔隙、裂隙参数可以为分析高放废物地质处置库选址和评价中的区域水-岩体系、岩体特性和断裂带的导水特性提供最基本的数据支持和评价参考。因此,针对致密的低渗透岩石提出新型的水理参数获取方法十分重要。 随着数字图像分析技术的不断发展,数字图像处理在许多领域都得到了广泛的开发和应用。本研究以我国甘肃北山高放废物地质处置库预选区新场地段F4断裂带为研究对象,针对渗透性较好的石英砂岩和低渗透花岗岩,建立了岩石孔隙和裂隙的识别与分析的系统方法,提取了石英砂岩的孔隙度、方向角、形状系数、孔隙半径、周长等参数和低渗透花岗岩的裂隙率参数,并以岩石裂隙率统计结果反映了F4断裂带上岩石裂隙的空间分布特征和跨断裂带低渗透岩石裂隙率的变化规律,为进一步研究北山断裂带的结构特征和导水特性提供了依据。通过这些研究,获得如下结论： (1)在实验中对砂岩样本的预填充处理以及对花岗岩样本的高压注胶处理均可以提高图像分析程序对于孔腔的识别效率。提取出的石英砂岩孔隙参数结果与传统方法相比,具有较高的精确度。参数提取效率也得到了提高。 (2)本研究提出的数字图像处理技术既可以提取渗透性较强的石英砂岩孔隙参数,也可以提取渗透系数在10-6cm/s量级的花岗岩孔隙和裂隙参数,测量范围较常规方法更广泛,可以容易地应用于北山F4断裂带样本的参数提取中。 (3)通过对石英砂岩样本扫描图像的分析,探讨了岩石孔隙度随图像尺寸大小变化的规律,结果表明尺寸大小为1339×1339像素的图像可以作为图像分析中最小典型单元体的图像,根据该尺度以上的图像所得的孔隙度能够反映砂岩样本的实际孔隙参数特征。 (4)F4断裂带附近岩石裂隙参数的空间分布特征表明该断裂带核心部位的岩石受风化作用与构造作用明显,离断裂带核心部位越远,岩石裂隙率越低。根据岩石渗透级别分类,F4断裂带区域内的岩石面裂隙率处在较低的一个范围内,断裂带岩石渗透性等级属于极微透水,岩石中的裂隙对于断裂带的贮水性和导水性影响有限。