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关键词： 机制砂   石粉含量   MB值   数字图像处理   配合比优化  

摘要： 随着建筑业的高速发展，混凝土用量越来越大，天然砂资源也将越来越紧张，许多地方因乱采、乱挖已造成严重的环境污染问题，应用机制砂部分或者全部替代天然砂作为混凝土细集料的趋势明显。但是，生产工艺对机制砂特性产生重要的影响，机制砂特性与机制砂混凝土性能密切相关，通过测试混凝土性能来揭示机制砂特性对混凝土的影响规律。研究了机制砂中石粉含量、MB值对混凝土的工作性、力学性、早期抗裂、干燥收缩、抗氯离子渗透性能、抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律；利用数字图像处理技术研究了机制表面粒形的评价方法以及其对混凝土性能的影响规律；结合机制砂特性，利用软件优化机制砂混凝土配合比，为推广机制砂在混凝土中的应用提供理论基础和参考价值。揭示的主要影响规律和研究结果如下： 1)研究了机制砂中石粉含量对混凝土性能的影响,结果显示，适量的石粉能够提高混凝土的工作性能和抗压强度，在本试验条件下，当石粉含量在3%20%时，对于C30、C40和C60混凝土，当石粉含量在15%、10%和5%时拌合物具有最好的工作性；当石粉含量在20%、10%和8%时机制砂混凝土28天抗压强度达到最大值。 2)机制砂中适量的石粉能够机制砂的混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能，对抗氯离子渗透性能不利，当机制砂中石粉含量在8%10%范围内时，混凝土的干缩增长最快。 3)研究了机制砂MB值的影响因素，泥粉含量、种类以及细度对机制砂MB影响较大，相比较于岩土，黏土类的泥粉对MB值的影响更大。泥粉含量和MB值的相关系数R2=0.991；在等含量的条件下，机制砂MB值都是随着泥粉或者石粉的细度增加而增加。 4)机制砂混凝土的工作性能随MB值的增加而减小，抗压强度都是随着机制砂MB增大呈先增大后减小的趋势，当泥粉含量从0%增加到5%时，MB值从0.3增加到4.65；混凝土塑性开裂随着MB值的增大而增大，抗氯离子渗透性能随着MB值的增大而降低，在本试验条件下，MB值从0.3增加到4.65时，C60混凝土抗氯离子渗透等级从Q-Ⅳ下降到Q-Ⅲ。 5)利用MATLAB和IPP软件的数字图像处理技术可对机制砂表面粒形进行评价，并以二维圆度和三维球度作为评价指标，圆度和球度与水泥胶砂流动度的相关系数分别为R2=0.717和R2=0.689，球度和间隙率的相关性R2=0.908；圆度和流动时间的相关性R2=0.71。机制砂表面粒形对混凝土的工作性能影响较大，对混凝土力学性能影响较小。 6)结合机制砂石粉含量、MB值，利用MATLAB软件优化函数，编制优化程序优化C30机制砂混凝土配合比，优化前后的C30混凝土基本工作性和力学性能相当，在保证混凝土的基本工作性能和力学性能条件下，提高经济效应。

关键词： 金属零件直接成形   一字形激光器   数字图像处理   多道横向高度   单道纵向三维形貌  

摘要： 电弧熔积直接成形技术除了具有増材制造成形技术所固有的优点，还有成形件综合力学性能优良的特点，从而受到诸多研究者的重视。但是电弧熔积过程是一个及其复杂的成形过程，若不能实时地获取熔积过程信息，熔积层过程单道质量、多道搭接以及多层堆积质量将难以控制，最终会严重影响金属零件的成形精度和成形质量。为了获得高质量高精度的熔积零件，需要对熔积成形过程进行实时监控，根据获得的有效熔积过程信息来合理的调整机器人行走轨迹和熔积电流、电压、弧长等参数，以保证均匀而又高质量的金属零件内部组织性能。 首先，针对课题组在熔积成型过程中对熔积层形貌检测的需求，提出了一套采用激光主动光源的熔积层形貌检测系统，考虑到装配空间的紧凑，本文采取了一字型激光发生器倾斜扫描熔积层的安装方式，为保证熔积层累高后不丢失基准线，巧妙安装了跟随采集系统运动的基准薄片，通过激光线相对于基线的偏移量算取对应位置点的高度信息，推导出了熔积层上任意激光点处的相对高度以及两种测量方式对应的累计高度计算方法。 然后，根据连续图片的等距性推导计算了多道横向高度变化曲线，基于求算的高度信息开发了一种网格状单道纵向三维形貌重构算法；基于matlab工具箱采用张正友法对CCD内部参数进行了标定，另外，在采集系统常用工作区间（薄片内）对图片中单个像素点代表的实际物理尺寸dx、dy进行了标定，同时求取了激光面与CCD光轴夹角α；采集到原始图片后，通过中值滤波、两次形态学开运算、最大熵图像分割、canny边缘提取后获得激光线信息较为完整充满的二值图，开发了适应性较强的基线及熔积层激光线提取算法，保证了后续高度计算及形貌曲线恢复的可靠性。 最后，通过对后段加磁的单道堆高熔积件以及对某厚壁回转件径向进行扫描检测，采用开发的算法对熔积层求取了累计高度。实验结果显示，对于单道堆高熔积件，重建的三维形貌能较好反应出真实的熔积层，堆到10层后累计高度误差在0.55mm以内；对于厚壁回转件，高度变化曲线能准确反应被测处横向多道高度变化规律，高度误差保证在0.7mm内，两种均能为下一层的行走轨迹提供有力支持。可见，该检测系统具有良好的熔积层形貌检测效果，具有实用价值。

关键词： 显微热成像系统   数字图像处理   图像增强   插值放大   光学微扫描   高分辨率图像重建   DSP  

摘要： 自二十世纪90年代开始推出热成像显微镜以来，伴随着热成像技术的发展，红外显微热成像系统在越来越多的领域得到了广泛应用。然而由于目前红外器件发展的限制，加上显微热成像系统对工艺方面要求十分苛刻，导致显微热成像效果还不够理想。而解决以上问题一个最经济最有效的手段就是在显微热处理系统加入数字图像处理功能，这在软件方面不仅可行，而且具备相当大的灵活性，可以弥补硬件方面的不足。故本文研究了显微热成像系统的图像处理理论与技术。 首先，对显微热成像系统采集的显微热图像进行特征分析，研究显微热图像的产生机理及特点，并分析显微热图像与一般红外图像的异同，为之后显微热图像增强算法研究提供理论基础。 其次，研究了传统红外图像增强算法数学推导及各增强算法的优缺点，在阐述图像增强处理基本方法的基础上，以直方图均衡化为出发点，提出了一种适用于显微热图像的弱化噪声—改进对比度—细节增强综合改进算法，并详细介绍了改进算法的整体流程以及改进效果。 然后，在研究最近邻插值，双线性插值优缺点基础之上提出基于两者的加权混合插值放大算法，为改进的显微热图像凸集投影算法(POCS)奠定基础。本文使用的显微热成像系统采用光学微扫描产生2×2低分辨力图像，由于实际得到的四幅低分辨力图像的微位移位置不是严格的正方形，故本文提出一种高分辨率图像重建算法，有效的减小了微位移带来的图像误差，提高了图像放大质量。 最后，为提高显微热图像增强处理速度，将显微热图像增强算法移植到DSP开发板上进行仿真实验。实验结果表明DSP芯片可以很方便的实现显微热图像的增强处理，便于构建基于DSP的显微热图像实时处理平台。 本文研究了显微热成像系统下的显微热图像的产生机理和性能指标，并完成了显微热图像处理算法的研究及硬件实现。论文对显微热成像数字图像处理系统设计具有重要的参考价值，为系统的实时化和实用化奠定了理论基础。

关键词： 计算机视觉   C语言   数字图像处理   程序设计  

ISBN: (数字)9787115346681 ISBN: (纸本)9787115346681

摘要： 本书将理论知识、科学研究和工程实践有机结合起来，内容涉及到数字图像处理和识别技术的方方面面，包括图像的点运算、几何变换、空域和频域滤波、小波变换、图像复原、形态学处理、图像分割以及图像特征提取的相关内容。

关键词： 计算机视觉   压力表   自动检定   数字图像处理   自动判读  

摘要： 指针式压力表是一种常用的计量器具,广泛应用于各个工业领域,为保障压力表性能的可靠性、稳定性,需要在压力表使用前和使用中定期进行检定。指针式压力表的自动读数识别,是实现各种指针式压力表自动检定最重要的基础,同时也是压力表自动检定系统的关键。本文采用计算机视觉技术和数字图像处理技术实现了指针式压力表的自动读数识别,并研究了一种基于计算机视觉的指针式压力表自动检定系统。该系统由压力表检定管理系统和压力表示值自动判读系统两部分组成,可应用于指针式压力表的自动检定中,降低检验员的劳动强度,提高检定精度和效率,具有很好的实用价值。本文主要开展了以下三方面的研究工作:1.研究指针式压力表自动检定系统:制定了组成本检定系统的相关硬件和软件的整体设计方案,硬件包括压力表校验平台、工业摄像机、光源等选用和设计。设计的压力表校验平台能够实现压力表检定时压力的自动控制,即所需压力迅速自动给定且稳定,而不需要人为干预。软件包括压力表表盘图像采集程序、指针式压力表自动读数识别程序。2.研究提高指针式压力表读数精度的方法:采用DOME光源提高表盘图像采集的质量,用Canny算子对图像进行边缘检测,用Otsu法进行二值化,用Hough变换法提取出指针,用最大连通域法提取表盘刻度,最后通过Hough变换确定指针所在直线的斜率k,从而计算出压力表的指针读数,以上方法的应用提高了读数的精度。3.搭建了实验平台,实现了压力表的自动检定:通过大量实验证明了该检定系统的稳定性和准确性,由实验数据可知,自动读数的精度符合检定要求,为最终实现压力表的自动检定做了有益的工作。

关键词： 电子票   数字水印技术   数字图像处理   小波分析   鲁棒性  

摘要： 随着社会经济迅速发展,可持续发展面临着严峻的环境问题,现在很多地方例如景区,都开始推广和应用实行全面电子票据,然而因为电子票引起的纠纷80%是因为电子票的欺诈,如何保证电子票的唯一性,完整性成了关键。利用数字水印的添加是保障电子票的唯一性的一个很好途径。因此增强了水印的抵抗几何破坏能力,使检测水印具有更好的鲁棒性成了研究关键。 本文在基于数字水印近几年发展基础上提出一种基于小波变换的进行水印嵌入和检测的数字图像水印方案。以数字图像处理为基础研究了从傅里叶变换到小波变换,再到连续小波变换的变换模最大值系数、Mexict、多尺度分析和Mallat分解与重构算法等。采用基于CWT抵抗RST的鲁棒数字图像水印算法,选择了几何不变域中的连续小波变换域作为数字水印嵌入域,增强了载有数字水印图像的安全性同时保证了数字水印的隐蔽性,创新点是在数字水印嵌入和提取过程中将改变变换模最大值系数和运用Mexico hat尺度变换达到效果。 实验结果经过检测和对比显示增强了水印的防消除性能,使检测水印具有更好的鲁棒性、隐蔽性和安全性,具有能够有效抵抗几何破坏的能力。

关键词： 太阳能电池片   裂纹检测   数字图像处理   张量投票   图像渗透算法  

摘要： 太阳能电池阵列是人造卫星能源的唯一来源，太阳能电池片是太阳能电池阵列的重要组成部分，它的破损直接影响到电池阵的输出功率。对太阳电池片表面缺陷的检测是非常重要的一个环节，目前主要是用目测的方法来检测，检测人员利用显微镜对太阳电池片表面进行检查，该方法劳动量大，并且会受到检测人员主观因素的影响。 随着计算机技术和数字图像处理技术的快速发展，使得利用CCD摄像头实时捕捉、存储太阳能电池片表面图像，并利用图像处理算法检测出太阳能电池片表面上的裂纹成为可能。国内外在路面表面裂纹检测算法以及混凝土表面裂纹检测算法方面都有一定的研究，却鲜有针对太阳能电池片表面图像的裂纹算法研究。 目前所提出的针对太阳能电池片表面的裂纹检测算法很少。方帅等人[37]提出的基于生物视觉模型的太阳能电池板裂纹检测算法，该算法计算流程主要是对预处理图像分别使用Thomas Serre标准模型的S1和C1操作以及进行Percolation-Based图像处理，然后利用Percolation-Based图像处理方法指导C1操作后的特征匹配模板和普通模板的选取，再进行Thomas Serre标准模型的S2和C2操作，产生的特征向量供SVM分类识别。但是这种利用分类器的方法只能检测出该图有没有裂纹，并不能在图中标注出裂纹。王玉[3]提出了峰值二值化算法。该算法首先对图像进行预处理，将利用栅极线特征将图像中的栅极线剔除。之后再用严阈值峰值二值化算法迫使细微裂纹显像，再用轮廓特征进行筛选，将符合线状特征的轮廓保留，最后进行裂痕轮廓的连接。该算法虽然能检测出大部分裂纹，并将其标注在图中，但其检测准确率并不高，并且检测出来的裂纹不完整。 本文算法充分利用裂纹本身的性质，采用一种局部的并行的探测手段来检测图像中的细微裂纹。算法主要由去除图像边界，生成渗透算法模板图像，执行渗透算法，执行张量投票算法，裂痕像素点的聚合五个部分组成。渗透算法和张量投票算法是本文算法的核心部分。渗透算法是根据仿自然界现象的渗透模型，在图像中建立局部的可扩展窗口，以探测裂纹像素的算法。该算法可以充分挖掘出图像中的潜在裂纹像素。张量投票算法是机器视觉中的感知重组方法，它有能力从复杂的环境中推断出结构性信息。裂纹是成曲线聚集分布的，而噪声是离散分布于整个图像各个位置的，张量投票算法有能力分辨出哪些是成曲线聚集的裂纹像素信息，哪些是离散分布的噪声信息，从而达到了去除噪声的目的。将这两种算法结合，再用一些算法辅助处理就构成了本文的裂纹检测算法。 模拟运行实验表明，本文的裂纹检测算法可以实时地检测出太阳能电池片上的裂纹轮廓，并将其完整地标注出来，初步达到了项目设计的目标。在检测速度、精度、稳定性方面均取得了良好的效果。

关键词： 照明   亮度   数码相机   亮度标定   数字图像处理  

摘要： 亮度在照明检测行业中是一个十分重要的参考指标，但是现有的检测设备在测试亮度分布过程中会存在诸多的局限性导致现有的亮度方法无法得到广泛的推广。随着电子技术和光学技术的发展，一方面数码相机的制造技术日臻完善，另一方面数字图像处理技术也得到了飞速发展。这些技术的进步，使得利用数码相机和数字图形处理技术来获取目标物的亮度分布信息成为可能。利用数码相机所搭建的亮度分布测试系统将会成为一种新的可以获取亮度信息的测试工具，这种测试方法具有清晰度高、定位准确、测试时间短、重复性好、成本低、携带方便以及测试范围广等优势，而且可以实现测试部分和数据处理部分分开进行。在数码相机的基础上所开发的亮度分布测试系统具有广阔应用前景。本课题所做的主要工作包括： 1)从数码相机测光的基本原理和数字图像的基本特征出发，从理论上确定出数码相机的定标方案； 2)对数码相机的各项性能进行检测并分析，如：数码相机的均匀性、稳定性、动态范围等； 3)在确定具体的标定方法后，对明基GH600型数码相机进行了具体的标定实验，并分析实验结果； 4)编制了一整套可用于图像处理和图像亮度信息提取的软件系统； 5)通过具体的实验验证了本课题所研究的亮度测试系统的误差，并对产生误差的原因进行的定性的分析； 本课题所研究的基于数码相机的亮度分布测试方法对我国的照明检测行业会起到积极地推动作用。

关键词： MATLAB   数字图像处理   边缘检测   Hough变换  

摘要： 针对传统身份识别存在的缺陷，提出一种人体头部生物识别技术。在MATLAB软件工作平台下，通过运用数字图像处理的图像灰度化，二值化，提取边缘，Hough变换等一系列操作步骤后，对人体头部进行特征提取以获取所需要的信息。与传统的基于密码或口令的身份识别技术相比，生物特征识别具有更高的安全性和可靠性，是社会信息化、数字化、网络化进程中解决安全问题的首选方案。

关键词： 零件   表面裂纹   数字图像处理   特征提取   检测  

摘要： 机械零部件的浅表裂纹和应力集中会在使用过程中突然引发构件的疲劳断裂，直接影响到其使用寿命和安全性，危害极大，因而及时检测出机械零部件的表面微裂纹具有非常重要的意义。本文应用基于数字图像处理的检测技术对机械零件表面缺陷的检测进行了研究。利用VS2008编程工具，针对相应的数字图像处理算法，设计实验软件系统，完成了对零件表面裂纹静态图像的处理与裂纹的特征提取，给出了零件表面裂纹缺陷检测有效性的评价体系。 首先说明了数字图像处理的内容、特点与运算方法，并简单介绍了数字图像处理检测系统的构成，以及其一般工作步骤。 其次，针对现场获取裂纹图像时，受到外界环境、传输过程等造成的图像灰度模糊、噪声干扰等情况，对裂纹图像进行了改善处理。通过灰度直方图分析了图像的灰度分布情况，并以此为依据，对图像进行分段线性拉伸，压缩裂纹图像中灰度两端区域上的噪声，突出了需要的细节部分。然后，分析了图像的噪声来源及类型，选择邻域均值和中值滤波方法对滤波效果进行了对比。中值滤波器是一种非线性滤波器，在一定程度上，可以克服线性滤波器如均值滤波等所造成的图像细节模糊，对于裂纹图像的滤波处理较为理想。本文确定了中值滤波的有效性，并进一步增加了改进的中值滤波处理。为了提取出裂纹区域，根据裂纹图像的灰度分布特点，对阈值分割方法进行了分析，重点突出了最大方差和迭代阈值分割法，从而得到将裂纹区域与背景分割的图像。在此基础上，由于分割后的裂纹图像中存在毛刺等缺陷、以及孤立分布在目标区域一定距离外的散点噪声，故对裂纹图像采用适当的结构元素进行了形态学处理，并结合基于边长阈值的孤立噪声点去除方法，得到了边界保存较好裂纹二值图像。 最后，本文利用扫描标号、轮廓跟踪获取目标边界链码的描述方法，以及提出了基于形态学的细化方法，分析了零件表面裂纹图像中裂纹的长度、区域周长和面积特征，然后引入圆形度参数，实现了对零件表面裂纹缺陷的检测和判决。