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关键词： 数字图像处理   BP神经网络   边缘检测   字符识别   数学形态学   字符分割   车牌定位  

摘要： 智能交通系统是现代交通管理发展热点和难点，而车牌识别是智能交通系统中的关键技术之一。当今许多车牌识别系统已达到实用水平要求，但是一些车牌识别系统在环境不理想的情况下，正确识别率有待提高。本文对图像预处理、车牌定位、字符分割以及字符识别等车牌识别系统关键模块进行了研究开发，具体做了以下工作： 首先，针对车牌图像在露天拍摄时，受到内外界干扰而产生的各类型噪声，本文采用了一种新的去噪方法－自适应中值滤波法。并提出了一种新的边缘检测法（Log-Prewitt、Log-Sobel），以此锐化图像，使得图像更加平滑。根据全局阈值法，选取合适的阈值，进而对灰度图像进行二值化处理。 其次，给出了基于数学形态学与色彩特征的车牌定位分割方法。该方法能够准确定位且分割出整个车牌区域。 再次，采用基于垂直投影与数学形态学中连通域法，提出特殊的车牌字符分割方法。该方法能准确无误对车牌区域内每一字符进行分割。 最后，针对车牌的汉字、字母、数字等特征，设计了车牌识别的神经网络识别器。该神经网络识别器采用标准BP网络算法与附加动量法和学习率相结合的综合算法对车牌图像进行识别。实验结果表明，此法较为理想，而且识别正确率能够达到95%以上。

关键词： 全息技术   干涉条纹   数字图像处理   边缘检测  

摘要： 目前，全息技术已经广泛地应用于近代科学研究和工业生产中。全息光学元件作为全息技术的核心部件，其光学性能直接影响到全息技术的实现效果。针对传统检测全息光学元件的光学性能的方法过程复杂、效率低下而且误差较大的问题，本文设计并实现了全息图干涉条纹检测分析系统。该系统采用双光路全息曝光方式将形成的干涉条纹记录在全息光学元件上，通过对干涉条纹图像的检测分析可以得出全息光学元件的光学性能。 由于系统中获得的干涉条纹图像往往包含着各种各样的噪声，这不仅会给干涉条纹的检测分析造成很大的困难，而且也会严重地影响检测数据的精度。针对这一情况，本文在分析比较了不同阈值分割和图像滤波算法之后，选择采用大津法和中值滤波实现对干涉条纹图像的预处理。通过研究和对比不同的条纹图像处理方法，提出了一种基于Canny算子的改进的边缘检测算法，该算法不仅可以有效的区分低强度的边缘和噪声，提高边缘提取的精度，而且可以根据干涉条纹图像的信息自动选取高低阈值，完成系统中自动检测分析的过程。在此基础上，详细介绍了干涉条纹图像检测分析算法的设计和实现过程。在Visual C++平台上开发了系统软件，通过实现上述的算法可以有效的对干涉条纹图像进行检测分析，得到条纹数量、条纹周期、条纹对比度以及条纹中心线等干涉条纹的相关数据结果，进而得到全息光学元件的光学性能。 最后利用系统软件对全息图干涉条纹检测分析系统进行了检测试验，根据干涉条纹图像检测分析的数据结果可以证明此系统能够取得良好的效果，满足实际的应用需求。

关键词： 桥面铺装结构体系   工业CT   数字图像处理   力学试验   试验段  

摘要： 随着公路交通建设的不断发展，桥梁结构是公路交通必不可少的组成部分，然而大多数研究者通常仅关注桥梁结构的本身，而忽视对于桥面铺装结构的研究，缺乏专用的设计理论，也缺乏专门的设计规范。桥面铺装结构的破坏问题已成为道路建设领域中一个亟待解决的问题。因此，本文在现有研究的基础上采用数字图像处理技术、力学性能试验和桥面铺装试验段工程对桥面铺装结构体系进行深入的研究，力求为桥面铺装结构的设计和施工提供一定的指导。 工业CT无损检测和图像处理技术拥有方便快捷、操作简单灵活的特点，在工程领域有着广泛的应用。本文结合桥面铺装结构试件的数字图像，分析数字图像处理的方法与应用。 应用工业CT对铺装结构试件进行扫描，获取批量数字图像。通过对图像进行阀值分割和特征提取分析铺装结构的二维组成特性，论述从二维断层图像面空隙率计算三维空隙率的方法，进而计算不同铺装结构的空隙率。对比分析不同铺装面层粘结层界面的灰度分布情况，得到粘结层界面位置的密实程度特征；分析面层集料的分布状态。利用试件的CCD数码照片对桥面铺装结构体系进分析，根据粘结层边界链码从微观尺度定量评价粘结层界面的粗糙度。 采用有正压力的剪切试验和拉拔试验评价采用不同铺装面层与桥面板处理方式时铺装结构的力学性能。试验结果表明：桥面铺装结构的拉拔强度和剪切强度会随温度的升高而降低，当铺装层的强度小于粘结层材料与桥面板的粘结强度时，破坏发生在铺装层范围内。 结合桥面铺装试验段工程评价细粒式超薄防水调平层的工程应用效果，检测结果显示铺筑调平层后铺装层与桥面板的粘结强度并无明显的变化。

关键词： 数字图像处理   Matlab   课堂教学   实验教学  

摘要： "数字图像处理"是一门理论与实践联系紧密的课程,教学过程分为课堂教学与实验教学。提出了利用Matlab软件辅助数字图像处理课堂教学与实验教学的教学方式。实践证明,该方式加深了理论可信度,提高了课堂教学质量,提升了学生创新意识和实践能力。

关键词： 等离子喷涂Cr3C2-NiCr涂层   力学性能   孔隙   数字图像处理   有限元模拟  

摘要： 本文以等离子喷涂Cr3C2-NiCr陶瓷涂层为研究对象，通过纳米压痕试验测定涂层弹性模量和载荷-压深曲线。借助ANSYS有限元软件模拟加载-卸载过程，通过量纲分析、反演分析和数据拟合方法，确定载荷-压深曲线与涂层弹塑性性能参数间的无量纲数学模型。结合该数学模型和试验载荷-压深曲线计算了涂层力学性能参数并分析了涂层厚度和压痕深度对测量过程的影响。运用数字图像处理技术，通过直方图均衡化、模糊C均值聚类方法、基于小波变换检测算法和边界图形矢量化提取了Cr3C2-NiCr涂层细观结构图，计算了喷涂方向和截面方向上孔隙分布对应力分布的影响。 结果表明，试验载荷-压深曲线与有限元计算相结合所模拟计算出的弹性模量值与试验所得值误差较小，涂层屈服强度为27.6MPa。当压头压痕深度大于涂层厚度13%时，基体材料对涂层弹性模量测量有较大影响，测量值波动较大，并使涂层变形方式发生改变，存在小范围凸起现象；压痕深度小于涂层厚度13%时，弹性模量测量值波动较小，随着涂层厚度减小，压头压入涂层所需外力增大。建议进行等离子喷涂Cr3C2-NiCr涂层纳米压痕试验时，应选用较厚的涂层或较浅的压痕深度以减少基体材料对涂层力学行为的影响。均质涂层和基体加载过程中应力场呈半圆形分布，最大应力值出现在压头附近和界面处，随着压入深度增加，界面处易产生剥离；卸载过程中随着压痕深度增加，压痕附近的高残余应力区域扩大，界面处残余应力增加，易产生涂层内部环状裂纹和界面剥离。因此，获取涂层和基体应力场分布可预测裂纹易萌生区域。将孔隙分布引入有限元模型后，计算出的喷涂方向弹性模量小于截面方向弹性模量，并且孔隙分布直接扰动了应力传播方向并使应力场分布呈无序性，孔隙附近应力集中现象明显。随着压痕深度的增加，应力越易向孔隙率高的区域传播。

关键词： 背景音乐   字幕   微视频教学资源   现代教育技术  

摘要： 微视频教学资源作为一种多媒体学习资源,包含有字幕、背景音乐等重要组成部分。在面世伊始,微视频就以其播放形式灵活、片段播放时间短、交互性强的突出优势,受到了教学实践者的追捧和研究者的高度关注。本文以《现代教育技术》实验课程中的“数字图像处理”这一实验项目为例,通过对比实验研究,探究字幕和背景音乐在微视频教学资源中对教学效果有何影响。在对文献以及实验课现状进行充分调研后,设计了微视频学习资源,并将此资源应用于数字图像处理实验课教学中,结合多种研究工具,收集数据、统计分析其应用结果。全文共有五章节,每章的主要内容如下： 第一章简要论述了本研究的研究背景、国内外研究现状以及研究方法。 第二章概述了本研究的相关理论基础,并对本文的关键概念进行了界定。 第三章首先对“数字图像处理”实验项目进行了概述,然后从实验教师和学生访谈中发现实验课教学中现存问题与解决方案,确立了本文的研究方案,并设计开发了微视频教学资源。 第四章是微视频资源用于实验项目的具体实施过程,以及数据的收集并对数据进行统计分析,解释研究结果。 第五章对本文进行了总结,并展望了本研究的下一步工作。

关键词： 东北虎   虎皮纹理   数字图像处理   模糊数学   模糊贴近度  

摘要： 东北虎是我国一级保护动物,在生态系统中占有重要地位。近年来由于人类捕杀和栖息地的破坏,几乎处于濒危状态,人工圈养是有效防止东北虎灭绝的重要途径。但圈养会增加虎个体之间的近亲交配率及遗传基因纯化的概率。为了减少近亲交配的几率,保证东北虎物种的遗传多样性,本文选取东北虎纹理作为识别虎个体的生物特征,由于虎皮纹理特征是由遗传基因决定的,具有普遍性、唯一性和稳定性特征,因此对于虎个体的识别具有重要意义。本文对黑龙江省横道河子猫科动物饲养中心的二百只东北虎脊背右侧虎皮纹理进行图像采集,每只东北虎采集五幅图像,共计一千幅虎皮纹理图像,并将每只虎脊背右侧躯干部位的虎皮纹理图像作为研究区域。 为了凸显虎皮纹理特征,本文选择数字图像处理技术对采集到的虎纹图像先进行预处理。为了使虎皮纹理特征更为明显,便于观察和提取虎纹信息,选择数学形态学中的膨胀与腐蚀,开运算与闭运算及细化等图像处理手段,对于后期的虎个体识别工作有重要意义。 选择东北虎脊背右侧由虎脊背向下延伸的纹理作为研究对象,根据一定的特征提取规则,沿东北虎头部向臀部方向,顺序提取符合规定的四条纹理,将所选的相邻两条纹理的两个顶点和两个末端顺序连接,相继形成三个四边形,用Image J软件分别顺序测出三个四边形的面积、三个四边形的底边长度、三个四边形的左下角角度,共九个特征值作为识别虎个体生物特征信息。 根据模糊模型分类原则,东北虎虎皮纹理识别归为第二类模糊模型识别。二百只东北虎中的一百五十只东北虎虎皮纹理选作标准样本,剩余五十只虎皮纹理选作待识别样本。根据每只东北虎所提取的九个纹理特征值,建立虎皮纹理标准模糊模型和待测样本模糊模型,应用Visual Basic6.0软件,通过计算待测虎皮纹理模糊模型和标准样本模糊模型的模糊贴近度进而对东北虎进行识别。实验结果显示,应用模糊贴近度识别虎个体的结果与实际情形相符,为东北虎个体识别提供了一种新方法。

关键词： 光学层析技术   数字图像处理   视网膜   层状结构   分层算法  

摘要： 新的医学成像技术不断的出现，用于提高诊断和治疗疾病的能力。他们还可以有助于更好地了解疾病的发病机制，并因此推动发展新的治疗方法。OCT是一种新兴的强大的医学成像技术，它可以实现实时的组织微结构“光活检”，而不需要移动和处理样本。在一般临床中OCT的应用有：（1）危险或不可能切除的普通组织活检。可应用组织包括眼睛，动脉，或神经组织;（2）标准切除组织的检查。利用病理组织学可以诊断许多疾病，例如癌症。（3）指导手术的能力。OCT具有看到皮下组织的能力，在例如支架置入术等微操作手术中OCT可以保证手术的准确性，这也使得新的微创手术得到发展。另外，OCT的多普勒成像，双折射和光谱特性等都可以应用在新的手术手段发展中。 OCT主要使用低相干干涉光获得目标的深度信息，通过连续的在X或Y方向的扫描组成两维或三维的成像。类似许多其他的成像方式一样，OCT可以通过数字信号处理技术提高其图像质量。数字信号处理可以抑制噪声，确保得到的图像符合已知对象的属性。更复杂，更详细的图像可以在一定程度内揭示更多的细节和功能。 自从光学相干层析技术（OCT）被应用到临床眼科之后，视网膜内部微细结构就可以被更详细的探测。不同于以往的其他方式如荧光血管造影（FA）,OCT可以进行更为迅速和非侵入性的检查。而视网膜分层技术得到的厚度数据正作为一个重要参数被引入到不同的临床研究中。 不同于以往的分割算法往往集中在使用基于边缘的图像分割技术。本文设计了一种基于区域分割的视网膜图像分层算法，算法具体包括了图像预处理，提取目标区域，插值放大，建立导向图，优化合并，步进控制等步骤。使用开闭重建来提取视网膜的目标区域，提高分割算法的效率和准确率；使用B样条插值放大，在保留边界信息的情况下，减少过分割的存在；计算图像的导向图，用于判断图像中视网膜层次的走向，作为判断依据；计算不同区域的特征值并计算相似性，从而指导区域合并；步进控制，用于帮助合并过程发生在阈值较小的时候。经过这种算法的分割，可以从OCT扫描所得的视网膜图像中分割出需要的边界信息，层次信息，进而可能在眼科疾病的诊断和治疗中发挥积极的意义。 最后，本文对光学相干层析技术在肠胃内镜扫描方面的前瞻性应用做了体外切片扫描实验，并分析了其成像效果和原因。

关键词： 数字图像处理   边缘检测   形态学梯度   边缘强度映射   噪声抑制   图像增强模糊极小算子   ROC曲线   品质因子  

摘要： 边缘检测是图像处理领域的一个重要课题，它广泛应用于图像分割、图像增强和目标检测等领域。传统的边缘检测算子包括了Roberts算子，Sobel算子，Prewitt算子，拉普拉斯高斯算子和Canny算子等，这些算子都是基于图像一阶或二阶导数的线性算子。与之不同，形态学梯度算子是非线性的算子且易于硬件实现，本文我们主要研究形态学梯度在边缘检测中的应用。 首先，我们回顾了各种不同的边缘模型和基于线性的边缘检测算子，介绍了这些算子的流程，通过仿真实验分析并讨论了这些线性算子的优缺点。 其次，我们介绍了数学形态学的基本理论，讨论了二值形态学和灰度形态学的基本运算，包括膨胀与腐蚀，开运算与闭运算。在此基础上回顾了一些形态学的应用。 最后，我们讨论了形态学梯度边缘检测算法。给出了六种基本的形态学梯度算子和他们的的改进算子，包括极大极小型算子和模糊极小算子。然后重点讨论了将方向信息应用于形态学梯度边缘检测中，提出了一种新的基于方向的模糊极小算子(DBMO)。实验结果表明，提出的DBMO算子得到了很好的边缘检测效果，特别是提高了边缘的连接性。此外，文章中使用了ROC曲线和FOM品质因子来评价提出算子的检测性能。

关键词： 温拌沥青混合料   成型方式   压实特性   数字图像处理   空隙分布  

摘要： 目前，道路建设中的沥青路面基本上采用的都是传统的热拌沥青混合料（HMA），它是将沥青从常温加热到140℃左右，矿料从常温加热到160℃～180℃，然后再将沥青和矿料于160℃的高温下进行拌和，出料温度不低于150℃，摊铺和碾压时的温度不低于120℃。HMA的广泛应用带来了环境的破坏、能源的大量消耗和人的生存圈缩小等负面影响。为保护环境、节约能源，温拌沥青混合料（WMA）作为一种绿色节能环保的新型产品应用而生。所谓WMA是一类使用特定的技术或添加剂，使拌和及施工温度介于热拌沥青混合料和冷拌沥青混合料之间，性能却能与热拌沥青混合料相媲美的一种新型沥青混合料的统称。 本文中温拌沥青混合料室内压实试验，级配类型为AC-13F，拌和温度是130℃，相同级配条件的基质沥青混合料拌和温度是155℃。首先通过马歇尔击实试验和旋转压实试验，研究不同压实方式对温拌沥青混合料压实特性的影响，分析了成型方式、压实次数、竖直压强对温拌沥青混合料体积参数的影响，并采用相同级配条件的基质沥青混合料进行对比，确定温拌沥青混合料室内试验的最佳试验参数；然后通过旋转压实密实曲线了解温拌沥青混合料室内压实试件在压实过程中高度的精确变化，进而得到试件的密实过程；最后通过数字图像处理技术对沥青混合料试件内部截面图像进行处理，研究不同成型方法下温拌沥青混合料内部空隙分布情况，探求温拌沥青混合料体积特性与压实方法之间存在的内在联系。 温拌混合料要达到和基质沥青混合料相同的压实度时，马歇尔击实成型法，击实次数由热拌沥青混合料的标准击实75次提高20次，即马歇尔试验最佳击实次数为95次；旋转压实成型方式下，最佳压实次数为50次，最佳的竖直压强是600KPa；马歇尔击实法相对于旋转压实法温度敏感性较大；采用旋转压实密实曲线研究混合料的压实特性，得到温拌沥青混合料的施工过程中的压实能量指数CEI明显低于基质沥青混合料，交通密实指数TDI值高于基质混合料，说明温拌沥青混合料易于压实且抗变形能力大于基质沥青混合料，旋转压实法可以较好的评价Evotherm DAT温拌沥青混合料压实性能；基于数字图像处理技术，计算沥青混合料各空隙的特征参数（空隙面积、等效直径、周长）和空隙分布（空隙数量、空隙率、空隙分维数、平均等效直径），对在不同成型方式下温拌沥青混合料的空隙空间分布进行了初步研究与探讨，分析各自内部空隙分布的复杂程度，验证了温拌沥青混合料内部微细观结构同样存在不均匀性。