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关键词： 彩色印刷品   空间转换   色偏差检测   数字图像   模板匹配  

摘要： 本课题是完成一个基于PC机和图像采集卡的印刷品色彩偏差检测系统。首先本文设计好色靶，然后印刷、测量后得到建模数据，完成RGB到CIEL*a*b*和CIEL*a*b*到CMYK空间颜色空间转换模型的建立与测试，然后借助印刷模拟检测系统，模拟印刷过程，来完成图像的采集。最后针对计算机采集到的图像，获取每个像素点的RGB值，利用建立好的模型完成RGB到CIEL*a*b*及L*a*b*到CMYK的模型转换，然后再采用模板匹配的方法逐像素点计算出每一个像素点得差异值，统计分区的平均色差及分区平均墨量。\n 本文的研究成果如下:(1)建立RGB到CIEL*a*b*颜色空间和CIEL*a*b*到CMYK颜色空间的转换模型;(2)实现模板图像和缺陷图像的采集以及图像数据的读取;(3)实现全幅面彩色印刷品的颜色空间转换及颜色偏差的统计，并提取颜色缺陷参数;(4)将颜色的偏差参数反馈给印刷机，指导印刷机做出相应的调整;(5)运用VC++软件，编程实现印品颜色偏差检测系统。\n 本文设计的印品颜色偏差检测系统在检测速度和检测精度上都可以满足实际应用的需要，为今后印品墨量检测的研究提供可靠的参考资料。

关键词： 上转换技术   红外平行光管   五棱镜法   CCD相机   数字图像处理   校准系统  

摘要： 本文设计了一种基于上转换技术的红外平行光管校准系统，该系统可对大口径、中红外波段的红外平行光管进行校准。\n 文中首先阐述了平行光管国内外研究现状，分析普通平行光管及红外平行光管的结构和性能，在此基础上，通过对比分析可调前置镜法、自准直法、五棱镜法以及其他校准方法，设计了一种基于上转换技术的红外平行光管校准系统。该系统采用改进的五棱镜法作为主要的校准方法。平行光管发出的红外光束经五棱镜折转后，入射到上转换片，上转换片将红外不可见图像转换成可见图像，并被CCD相机接受。CCD相机将接收到的图像通过USB口传送至计算机。计算机采集图像后利用数字图像处理技术，并结合系统中的图像特点对其实行去噪、增强等算法处理。通过仿真实验对相关算法筛选、分析、比较，得出最适合于本系统的算法。经实验验证，系统精度较高、测量速度快、自动化程度高。

关键词： 基坑开挖   基坑变形监测   近景摄影测量   莫尔条纹   数字图像处理  

摘要： 基坑工程是一个内容丰富并且十分复杂的地下工程课题，是土木工程中最为复杂的技术领域之一。近年来，由于基坑工程的日益增多，由基坑开挖引发的事故也越来越多，给社会和人们的生命财产安全带来很大的损失，因此，如何有效地监测基坑变形，是一个重要且意义重大的课题。\n 目前，近景摄影测量技术在变形监测中发挥着越来越重要的作用，特别是单反数码相机的出现，为近景摄影测量提供了新的方法。本论文重点研究了数码相机的莫尔效应在基坑变形监测中应用，证实了利用莫尔条纹的位移放大作用和误差平均作用，对于微小、精密位移监测可以获得很高的观测精度。另外，作为一种非接触性的测量方式，用数码相机监测基坑变形，可以大大减轻作业强度，并且摄影资料便于长期保存。\n 论文首先总结归纳了莫尔条纹的形成原理以及各种莫尔条纹的公式推导。然后根据数码相机的成像原理，分析了数码相机莫尔效应的生成机理，并介绍了莫尔条纹图像的处理程序以及数码相机生成清晰莫尔条纹的条件。根据基坑变形监测的要求，设计实验方案，论述了将莫尔测量技术应用到基坑的变形监测中具体的工作流程，并详细分析和测定了其中的误差来源。最后，设计了仿真实验，用可移动式光栅固定装置模拟基坑的变形，并用数码相机和TCA2003两种测量方法对位移量进行测定。通过对测量结果的分析，得到了莫尔测量技术相对于常规测量方法的优越性，证实了应用莫尔测量技术进行基坑变形的可行性，得出了有益的结论。为莫尔测量技术应用于基坑变形提供了实验基础和理论支持。

关键词： 数字图像处理   自动聚焦   聚焦窗口选择   聚焦评价函数   小波算法  

摘要： 随着时代的进步，我们对各类图像设备（如数码相机、摄像机、影像监视系统和显微镜等）的需求曰益增加，自动聚焦技术的研究也变得越来越重要。自动聚焦技术可以使成像设备自动调节直至聚焦以获取清晰的图像，是数字成像过程中的关键技术。自动聚焦技术的发展程度直接影响着图像设备的成像速度和成像质量，因此这项技术的研究具有十分重要的意义。\n 在当前的自动聚焦研究中，聚焦算法主要分为离焦深度法和聚焦深度法两大类。离焦深度法是在离焦图像中直接获取目标物体深度信息的方法，其经过计算得到镜头与目标物体的距离，然后调整镜头到精确聚焦的位置，实现聚焦。聚焦深度法是基于搜索基础的聚焦策略，其通过对多幅图片进行清晰度判断来驱动镜头移动，直至镜头到达精确聚焦点，是当今研究的主流方向，本文也是以聚焦深度法基础的。\n 在本文中，首先对自动聚焦系统的工作原理进行了简单的介绍，数字式自动聚焦系统首先利用感光元件对目标物体进行成像，然后在图像中选择感兴趣区域作为聚焦区域，并用清晰度评价函数对该区域的图像清晰度进行评价，进而根据最大极值搜索法来驱动镜头移动至准确聚焦的位置。自动聚焦系统主要包括三个关键问题:聚焦区域(ROI)的选择，图像清晰度评价函数的选择，和全局最大值搜索算法的选择。在论文接下来的内容中，对这三个问题分别进行了分析。\n 根据对现存的自动聚焦系统关键问题的分析，从聚焦实时性和精确性的角度出发，本论文提出了一种基于提升小波变换的聚焦策略。小波变换是基于有限宽度基函数进行变换的，具有分析频率可调的优点。与傅里叶变换、余弦变换相比，小波变换具有检测图像尖锐边缘处灰度值突变的能力，所以基于小波变换的图像清晰度评价函数可以更好地分辨出图像质量的好坏。提升小波又称第二代小波，其把现存的有限长的小波滤波器分解，加快了小波变换的速度，不再需要二进小波函数平移和伸缩的条件，不依赖于傅里叶变换，但仍具有第一代小波的所有优点，本文中采用提升小波变换进行评价函数的计算。\n 在提出的聚焦策略中，首先利用人工鱼算法选择聚焦窗口，然后在该区域内利用梯度函数作为评价函数，先以自适应大步长穷举搜索算法搜索聚焦点所在区间，然后改用改进后的提升小波评价函数以小步长爬山搜索算法搜索聚焦点准确位置。在研究过程中采用该聚焦策略对大量的图像序列进行了实验，实验表明，无论目标物体是否在视野中央都能实现精确聚焦，且与传统的小波算法相比聚焦时间可以缩减30％-40％。经初步实验验证，该算法可以避免聚焦点搜索中陷入局部最优的缺陷，具有一定的自适应能力，实时性和准确性也得到了优化。

关键词： 物联网   智能保险箱系统   单片机   手机软件   嵌入式系统   数字图像处理  

摘要： 针对当今市场上的保险箱产品存在防护手段过于单一、实时性低、无法进行远程实时监控等诸多弊病，本文将物联网技术引入到保险箱产品中。本文提出了一种基于MSP430单片机用于保险箱信息化防护的物联网节点，并研发了配套的iPhone手机软件，通过由物联网节点和iPhone手机组成的物联网系统，用户可以随时随地利用iPhone手机和短信息对保险箱进行远程的和全方位的控制、跟踪与管理。本文详细介绍了物联网节点的硬件设计、嵌入式操作系统的移植、驱动程序的开发、应用程序的开发以及iOS客户端的开发等，同时为了提高系统的效率与性能，提出了以下四种创新的算法:\n 1、模块的混合模式算法:使SIM900A模块克服以往仅使用单一模式的弊病，可被配置，可收发短信与16进制数据，使高性能传输与用户可控两个特点并存。\n 2、部分重发机制:适用于单片机系统的数据包重发机制，可用于资源受限情况下大规模数据的稳定发送，最大限度保证感知数据有效发送到服务器。\n 3、图片校正算法:利用数字图像处理算法，对已丢帧的图片进行自适应处理，使丢帧图片在一定程度上得以修复。此算法增进了用户体验并使图片的可视性增强。\n 4、GPS数据校正:利用算法将GPS数据进行坐标转换，修正了由于坐标系差异而导致的坐标误差，使所获得坐标数值更加准确的显示在电子地图上。\n 在设计完成以后，对整套系统进行了联调和测试，结果符合预期，并充分体现了系统的可用性与实用性。\n 本设计将物联网技术应用于保险箱系统，实现了针对保险箱的灵敏探测、全方位监控，远程实时跟踪和远程配置管理，可有效解决当今产品仅有物理防护的缺陷，填补了市场的空白，在创造经济价值的同时，从一定程度上降低了犯罪率，具有相当的社会价值。

关键词： Java   ME   数字图像处理   车牌提取   字符分割   字符识别  

摘要： 本文针对手机智能化、配置高端化、无线网络普及化等特点,研究基于手机平台下的车辆牌照识别技术。本文从手机的硬件结构出发,讨论并构建了手机平台下的车牌识别系统架构,并利用手机平台支持Java技术这一特点,结合高效的数字图像处理算法实现了手机平台下车牌识别系统。实验结果表明,基于Java ME的牌照识别系统在实际工作环境中运行良好,为今后基于手机作为平台的信息采集和处理智能识别系统研发打下了基础。

关键词： 数字图像处理   随机值脉冲噪声   滤除算法   方向加权中值滤波法  

摘要： 数字图像在其传输或获取的过程中，经常会由于受到外部或内部的干扰被添加噪声，这严重影响了图像的视觉效果，甚至是图像的后续处理。因此图像滤噪是图像处理的首要环节。脉冲噪声是图像中比较常见的噪声，随机值脉冲噪声是其中的一种，并且更接近实际中的噪声，但目前对于随机值脉冲噪声的研究相对较少。本文在分析和总结了一些典型去除随机值脉冲噪声算法的基础上，关于去除图像中随机值脉冲噪声提出了一些自己的想法。\n 针对一些算法在滤除噪声时可能会用邻域中的噪声像素替换中心点为噪声像素的问题，提出了绝对差分中值滤波法。用邻域像素与中心像素的绝对差值判断中心点是否为噪声，并且区分出邻域中不是噪声的点，并用其处理中心像素。针对方向加权滤波法检测方向不足的问题提出了一种基于12个方向的方向加权中值滤波法。为了去除噪声并保护图像细节，在滤除阶段对12个方向中的信号像素的取合适的权值，然后中值滤波。\n 本文还对彩色图像中随机值脉冲噪声的滤除做了研究。针对传统标量中值滤波的不足，提出了自适应迭代滤除的算法。用小窗口滤波避免产生新颜色，并且修正被误检的信号像素，用自适应控制迭代滤波的次数，改善滤波效果。\n 实验结果从主客观两方面表明，本文所提的这些滤波算法与传统滤波算法相比，在有效滤除噪声的同时，还能更好的保护图像的边缘和细节特征。

关键词： 智能算法   风速预测   多步预测   数字图像处理   TAM神经网络   PSO-SVM模型   混凝土裂缝   结构损伤评价(诊断)  

摘要： 随着国民经济和科学技术的高速发展，我国兴建了数量众多且越来越大型化的混凝土结构的水利工程建筑物。大量水工建筑物兴建之后，工程的维护运行成为了管理人员的主要任务。如何保障大跨度的渡槽、桥梁等重要建筑物的安全运行；如何实时动态地进行结构健康监测、损伤评价为维修加固提供参考成为了当今水利人应该考虑的问题。水利工程运行管理工作涉及范围广泛且十分繁杂，包括风险预测控制、结构健康监测、结构损伤评价等各个方面。鉴于此，本文仅以水利工程运行期间风振控制中的风速预测和混凝土出现裂缝病害时的结构损伤评价两个方面为研究对象。选取这两个方面为研究对象是基于下面的情况： (1)水工建筑物运行中的预测控制，其前提就是预测。为了真正发挥建筑物的价值，就要求能够预测结构在运行过程中发生的风险，其中荷载预测是结构控制的重要方面，而风荷载又是结构荷载预测控制的重点和难点。我国每年由于大风导致建筑物的破坏很多，只有真正的做到风速的准确预测，才能对其进行有效的控制，这样就对风速的预测精度提出了较高的要求。由于风速具有随机性、波动性和间接性的特点，传统风速预测方法(如：持续法和时间序列法等)的预测效果难以令人满意。 (2)水工建筑物在使用过程中，随着使用时间的增长，结构物必然会产生老化、病害等问题，从而结构的维修加固成为一个重要工作。基于全寿命周期成本的考虑，那就要求首先了解建筑物的损伤程度，然后再确定建筑物是否需要维修。由此可见，结构损伤程度的评价是一个重要的过程。但是由于水利工程建筑物众多，例如大型灌区，人力资源有限，基层管理工作人员的专业素质不高等因素的限制，很难识别建筑物的损伤程度。又由于我国处于地震多发区，每年由于地震造成建筑物的破坏很大，震后要对一些重要工程，如渡槽、桥梁等，必须快速的判定其结构的损伤程度，为修复加固提供重要依据，并尽快使其恢复正常的供水和交通。如何找到一种既简单又实用的方法解决这个问题呢？传统的结构损伤诊断大都是基于模态分析获得的，而基于此的诊断方法很难达到快速诊断结构损伤程度的目的。 作者在研究大量国内外文献的情况下，针对当前风速预测精度低和混凝土裂缝损伤检测效率低的问题，本文采用智能算法为主要的技术手段来解决上述问题，具体如下： (1)风速采用智能算法中的人工神经网络模型(BP和RBF预测模型)和SVM模型进行预测研究，并与传统方法ARMA模型进行比较，实例证明：智能算法要好于传统方法； (2)本文提出利用混凝土裂缝与结构损伤之间存在的相关关系，采用基于数字图像处理技术的，应用智能算法(TAM神经网络模型和PSO-SVM评价模型)对混凝土面板裂缝的损伤程度进行评价，以此评价结果作为基层人员维修加固建筑物的重要参考。实例证明：智能识别算法既简单又快捷，只需要对结构的裂缝进行图像采集，然后导入自动识别系统中，既而给出结构损伤程度的评价结果。 本文根据现场实际采集到的风速数据和混凝土面板裂缝图像数据，对风速预测和裂缝损伤评价的智能算法模型进行了研究，并对风速预测模型与裂缝评价模型的效果进行了分析比较。研究的具体内容如下： (1)介绍了当今流行的主要智能算法，并阐述其基本原理； (2)介绍了风速预测的模型方法：传统方法ARMA模型和智能算法(BP模型、RBF模型、SVM模型)，并建立了其风速的预测模型； (3)对风速预测结果进行比较分析之后得出SVM风速预测模型不仅预测精度高而且比较稳定，并在此基础上提出了该模型的改进方向； (4)介绍了裂缝图像处理的相关技术算法及其模式识别的智能算法(TAM神经网络和PSO-SVM评价模型)； (5)在二值化图像基础上提取了裂缝特征向量，建立了TAM和PSO-SVM评价模型，通过比较分析得出TAM诊断模型具有较强的鲁棒性和较高的正确识别率； (6)总结本论文的相关工作及其不足之处。

关键词： 数字图像处理   应用数学   教学改革   教学方式  

摘要： 本文研究以"数字图像处理"为平台如何提升大学生对数学的兴趣,根据当前大学生对数学兴趣不大和大学教育的实际情况,提出了一套适合一般本科院校的方案。阐述了数学图像处理中包含大量的数学问题,把数学知识融入到了数字图象处理的课程教学、课外科技活动等领域,从而有力提升大学生数学的应用、实践与创新能力。

关键词： 沥青混合料   颗粒物质力学   细观力学模型   光弹性应力试验   压痕试验   接触力力链   分布特征   离散元方法（DEM   数值模拟   裂纹扩展   数字图像处理   旋转压实   简单性能试验   动态模量   相位角  

摘要： 目前，对沥青混合料的研究主要集中于借助基于现象学的经验方法和室内试验，常用的连续介质模型适用于密集颗粒系统的准静态条件下分析和研究系统内部的力学特性，该模型并未考虑系统内各组成介质的尺寸效应。因此，基于连续介质方法和模型在分析由复合材料组成的沥青混合料时无法揭示细观结构与宏观性能之间的关系。然而，细观力学方法采用多尺度力学理论研究非均匀介质，并且沥青混合料在材料组成上属于颗粒物质材料，大量的试验测试和数值模拟发现颗粒物质体系具有对外界荷载的敏感性、非线性响应、自组织行为等精细力学特性，与连续介质理论和宏观表象结果存在本质区别。鉴于上述结果，使得借助细观力学方法和颗粒物质力学，构建沥青混合料的细观模型，并用于研究沥青混合料的细观响应有据可循。 本文以沥青混合料的细观特性为主线，分析了荷载作用下集料、混合料结构的力链分布特征分析，构建沥青混合料数字试件进行间接拉伸试验的数值模拟，分析了沥青混合料细观力学特性的影响因素和试件内部的力链分布；挖掘沥青混合料试件内部结构，测定沥青混合料和砂浆的动态指标，为构建沥青混合料的细观模型提供细观粘弹性参数；监测试件内部的应力、应变随时间的变化，追踪加载过程中各相组分内部颗粒间接触力力链、位移场、速度场的分布随时间的演化，阐释集料与砂浆界面处的相互作用，以及内部组成与外部荷载、变形的关系。 本文主要研究内容如下： (1)借助针对颗粒物质的光弹性应力试验和压痕试验分别检测集料颗粒间的力链，获取力链的分布规律； (2)基于离散元方法构建集料、混合料的细观模型，通过数值模拟得到相应的力链场和位移场，并构建沥青混合料数字试件，分析伺服加载条件下沥青混合料细观力学特性的影响因素和试件内部的力链演化； (3)以SGC(Superpave旋转压实)成型沥青混合料试件、以静压成型沥青砂浆试件，分别进行简单性能试验(Simple Performance Test，SPT)，测定不同温度、频率沥青混合料和沥青砂浆的动态模量和相位角； (4)切割SGC成型的沥青混合料试件，对获取的截面图像进行图像处理，把二维图像导入离散元软件中生成沥青混合料的数字试件，对试件施加半正弦荷载进行SPT试验的数值模拟，对比分析模拟结果和试验结果动态模量和相位角的差异，追踪试件内部的力链演化，以及各相组分的位移场和速度场随时间的变化。 通过对上述内容的研究，可得到如下的结论： (1)光弹性应力试验中，颗粒接触处越亮，接触应力越大。对于竖向加载的规则排列的结构，仅形成力的竖向传递路径，错落排列结构的内部颗粒间存在四个传力点，而在水平方向，两种结构基本不存在接触力的传递； (2)压痕试验中，接触力力链的概率分布先增大后减小，并出现明显的概率峰值，峰值后的力链分布以负指数形式衰减； (3)对于有侧向约束的集料细观结构，力链网络呈左右对称分布，颗粒间仅形成法向接触力，与光弹性应力试验结果一致，上层颗粒Y向位移较大，随着深度的增大位移减小； (4)对于无侧向约束的混合料细观结构，规则排列的结构仅产生压力力链，错落排列的结构中产生的接触力主要为压力，拉力区域比较分散，主要位于结构的中下部，呈不对称分布，上层颗粒位移较大，随着深度的增大位移减小； (5)沥青性质对沥青混合料细观响应的影响方面，粘结刚度比增大，应力峰值和劈裂强度均增大，配位数变化较小，随着粘结强度比的增大，应力峰值、劈裂强度减小，配位数变化较小，粘结强度比对劈裂强度、配位数和微裂缝的影响大于粘结刚度比； (6)集料性质对沥青混合料细观响应的影响方面，摩擦系数越大，峰值应力、劈裂强度越大，配位数减小，产生的微裂缝数增加； (7)加载条件对沥青混合料细观响应的影响方面，加载速率增大，应力峰值、劈裂强度增大，配位数减小，颗粒间的接触力变大，接触力力链网络中的强力链传递较大的应力，延伸方向平行于与最大主应力方向，位移主要沿加载方向向两侧移动； (8)随着油石比的增加，沥青混合料、沥青砂浆的动态模量减小，相位角增大，随着温度的升高，动态模量减小，相位角增大； (9)动态模量和相位角的实测值和模拟值相差不大； (10)集料内部的力链表现为压力力链，砂浆和集料/砂浆界面处的力链包含压力和拉力力链，且以压力为主，其中强力链均为压力力链，方向沿竖直方向，弱力链为较小的压力力链和拉力力链，方向分散性较大； (11)随着加载时间的增加，集料和砂浆的最大位移逐渐增大，但两者差异较小，砂浆的位移稍大于集料，位移由上至下逐渐减小，加载初始阶段，集料和砂浆的速度均较大，随着时间的延长，速度逐渐增大，但砂浆的速度变化小于集料。