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关键词： 数字图像处理   斜视检测   眼动跟踪图像   图像失真   图像校正  

摘要： 随着数字图像处理与计算机视觉的发展，数字图像处理技术已被广泛应用到各个领域。其中，数字图像处理与医学的结合已越来越受到重视。斜视检测技术是一种通过处理和分析用户眼球图像来检测用户是否患有斜视的技术。目前斜视检测技术尚处于起步阶段，相关的技术还不够成熟，尤其是处理眼球图像失真的问题。因此，研究数字图像处理技术，并对斜视检测的图像进行校正是相当必要的。　　 本文在总结国内外斜视检测相关技术的研究现状的基础上，分析了目前存在的主要问题。为解决斜视检测中眼动跟踪图像的失真问题，对图像校正算法进行了重点研究，本文主要工作如下:　　 一，在研究了目前国内外主要的图像校正算法，对比分析了各种算法的效果与性能的基础上，针对目前校正算法在性能上的不足，对多项式校正模型进行了改进。通过实验证明，改进后的校正模型在保证校正效果的前提下，提升了校正算法的性能。　　 二，在传统校正算法的基础上，针对斜视检测中眼动跟踪图像失真的问题，提出了一种改进的校正算法，提高了对眼动跟踪图像校正的精确性和快速性。算法描述如下:首先，将采集到的瞳孔中心坐标数据映射到一幅图像上，并用重心提取法对图像数据做去噪处理，然后把整张图像划分成九个均匀的矩形区域，最后在各个矩形区域内，分别用多项式坐标变换方法对瞳孔中心坐标进行坐标变换。实验分析表明，该算法能够有效地校正失真图像，且相对于传统算法减少了运行时间，提升了算法的性能。同时，根据九点定标的测试方法，采用了三个指标来衡量对眼动跟踪图像的校正效果，这三个指标能够全面地评估校正算法的优劣。　　 三，在研究了斜视检测相关技术的基础上，对基于数字图像处理的斜视检测仪进行了系统需求分析、系统总体设计、系统详细设计。对斜视检测仪的图像校正模块进行了实现，并在实验环境中进行了测试。测试表明，本文所研究的斜视检测仪完成了预定的需求，具有一定的研究和实用价值。

关键词： 高强度聚焦超声   B超图像   数字图像处理   疗效评价  

摘要： 高强度聚焦超声(HIFU)作为一种全新的治疗癌症手段,由于其无创、无副作用等优良特性,已经成为超声医疗领域的一个热点。HIFU治疗过程中的实时监控是确保治疗安全高效的关键。目前利用B超监控治疗过程时,主要由医生凭经验来制定有效治疗区域及治疗程度,缺乏客观性和准确性。本文基于图像处理的方法,利用B超和HIFU相结合的实验系统,研究了HIFU治疗区域的检测和治疗效果的评价。论文所做的主要工作包括以下几个方面： 1、对HIFU照射后获得的B超图像进行预处理,在小波理论中引入新的阈值函数祛除图像中的噪声点。实验结果表明,该算法比经典的软、硬阈值函数算法能更好地降低图像噪声,并使有效信息得到较好保留。 2、研究了HIFU有效治疗区域的确定。利用一些传统的边缘检测算法对实验图像中的蛋白质变性区域进行了检测,结果表明,这些算法很难准确地从B超图像中分割出有效治疗区域。在FCM算法的基础上将量子进化算法和蚁群算法相结合用于HIFU治疗区域确定,解决了FCM算法对初始参数的依赖及蚁群算法容易陷入局部极值的问题,实验结果表明,提高了检测治疗区域的准确度及速度。 3、研究了HIFU治疗时B超图像特征和治疗剂量以及损伤区域受损程度之间的关系。实验结果表明,B超图像灰度能量值与治疗剂量在一定范围内呈正相关性,而当剂量达到一定大小时,灰度能量值不再随剂量的增加而增大；在一定范围内,灰度能量值随组织损伤区域的增大而增大,并且在不同等级之间具有可分辨性。 本文通过大量实验研究了基于图像处理的HIFU治疗效果自动评价的方法,有助于推动HIFU技术在临床方面的应用。

关键词： 偏微分方程   数字图像处理   人脸模式识别   图像分割   图像去噪  

摘要： 本文旨在介绍偏微分方程在数字图像处理的相关概念,建立图像和数学模型之间的关系.通过分析一些偏微分方程的性质和特点,给出对应的图像处理效果.本文分章节对图像去噪,图像分割问题进行讨论,并且给出了它们在人脸模式识别中的应用. 第一章简要概述本论文研究的背景与动机,以及一些已有的图像处理方法和应用数学模型的图像处理在各个领域中的一些简单应用. 第二章具体介绍偏微分方程图像处理的一些基本概念和数学准备知识.包括图像模型的基本概念,各类图像处理算子.同时介绍了图像处理中图像分割的一类重要数学方法——水平集方法.该方法主要解决通过曲线的演化问题来解决偏微分方程的数值计算问题.同时给出了变分水平集方法的基本概念和定义,给出了其在一类方程中的应用. 第三章开始介绍了偏微分方程在图像去噪和滤波中的模型.从能量方法出发,给出热传导方程在图像滤波中的作用,并且根据其特点建立了PM模型,该模型则克服热传导方程在边界处理中的缺点,在有效去噪的同时更好的保留边界.最后介绍了Shock滤波器以及Shock滤波在去除图像模糊方面的作用. 第四章考虑了一些应用偏微分方程进行图像分割的模型,通过Mumford-Shah泛函入手,介绍了GAC模型和CV模型,并给出了相应的定义和分割效果,同时比较了这两个模型各自的优点.最后具体介绍一些基于Mumford-Shah模型的的分割模型的建立和分析. 第五章结合偏微分方程在图像去噪和分割中的一些模型,阐述如何应用这些模型.主要通过人脸模式识别为例子,给出了有关模型在人脸模式识别的应用,并分析了偏微分方程图像处理在这类应用中的优缺点.

关键词： 图像处理   图像分割   特征识别   火焰特征  

摘要： 森林作为最大的陆地生态系统,资源储量丰富,可以为人类提供多种生活用品,创造巨大的经济效益。更重要的是,森林是生态多样性的基础,是大量动植物赖以生存的家园。此外,森林还具有减少土壤流失,保护环境,防治自然灾害等作用,常常被称为“地球之肺”。我国森林面积总量排名世界第五,而人均占有量仅为世界平均水平的1/5。与此同时,频发的森林火灾还在进一步侵蚀着宝贵的森林资源。因此,在火灾有效防治的同时,如果能及早发现森林火险并进行预警将大大减少森林火灾所带来的损失。针对以上问题,本文应用数字图形处理技术对早期森林火灾进行了深入研究。 论文首先总结了国内外各种火灾探测技术及神经网络的发展现状,提出了结合神经网络的图像型火灾探测技术。然后对常用的颜色空间及其转换关系进行了阐述。接着介绍了视频图像的获取方法,提出了基于RGB三分量的图像灰度化技术。对常用的几种滤波算子以及直方图均衡化的图像增强方法分别进行了实验分析。 其次,阐述了图像序列的背景差法。紧接着,针对单一空间域内的图像分割方法进行了研究,重点提出了基于颜色分量的差影法以及阈值分割、边缘检测算法。此后,介绍了形态学处理技术。 最后,提出了火焰特征的提取原则,对火灾图像的识别进行了深入研究。论述了火焰图像面积扩散性的特点,将这一特点作为火灾图像识别的预判决条件,以提高系统的工作效率。针对火焰图像的动态和静态视觉特征,在颜色,纹理,形体等方面分别给出了判别依据及检测算法。然后,将火焰的图像特征作为输入信号,利用BP神经网络,对图像特征信号进行学习训练。 实验证明,结合BP神经网络的图像型火灾探测系统能够对森林火灾进行有效探测。这种方法具有较高的抗干扰能力,实际应用前景广阔。

关键词： 土壤风蚀监测   数字图像处理   土壤颗粒含量   空间异质性   土壤潜在风蚀风险指数  

摘要： 在完善利用数字图像处理技术获取地表颗粒信息的基础上，开发了基于ERDAS软件的地表颗粒信息提取模块；对粗粒化地表风蚀特征进行了风洞模拟；对内蒙中西部农牧交错区几种典型风蚀地表颗粒特征进行了样方调查和统计分析，并用地统计学方法对吉兰泰粗粒化地表空间分布特征进行了研究；提出了土壤潜在风蚀风险指数并用其对各研究区的潜在风蚀风险进行了评价。主要结论如下： （1）确定了利用便携数码相机获取地表图像，然后根据颗粒影像的RGB灰度值特征进行决策树图像分类，并用面积补偿方程修正分类提取结果，最终估算出地表不同径级颗粒含量的技术体系，最终结果误差小于5%。 （2）在ERDAS9.0中集成开发了提取地表颗粒信息的功能模块，还建立了适合不同地区的多步骤批处理模板，简化了地表颗粒图像处理的操作步骤。 （3）相比质量含量，颗粒的覆盖特征更能准确地反映风蚀地表土壤颗粒状态。随着粗颗粒随机式覆盖度的增加，沙表风蚀速率呈现按指数规律逐渐降低的趋势；随着风速的增加，粗颗粒的防护效果会得到加强，表现为地表相对风蚀速率的降低。而随着地表粗颗粒径级的增大，沙表风蚀速率呈增大趋势，特别是当颗粒径级超过3mm且随机式覆盖度为10%左右时，有明显促进地表风蚀的效应，这导致在砾石盖度较小的风蚀初期，会出现较高的侵蚀速率。因此，固沙用砾石沙障应达到足够大的覆盖度水平，建议砾石沙障最好在防止积沙的地段用于输沙用途。 （4）吉兰泰裸露戈壁样地内>0.84mm的不可蚀颗粒、0.84-0.42mm的半可蚀颗粒以及<0.42mm的高度可蚀颗粒三者含量的半方差函数模型均为线性模型，表现为随机分布状态；灌丛林地总体粗粒化程度较轻，三种风蚀颗粒表现为聚集分布。 （5）单株的沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus （Maxim.） Cheng f.)和白刺（Nitraria Tangutorum Bobr.）灌丛堆均有明显的防土壤风蚀作用。白刺迎风侧阻沙明显，沙冬青则是背风侧积沙最多，且沙冬青的水平防护距离大于白刺，两者周边的高度可蚀颗粒空间异质性尺度分别为8.41m和14.91m，都达到或超出了灌丛林地内灌丛的平均间距8.77m（包括灌丛半径），说明当前研究区内的灌丛在防止土壤风蚀方面，存在一定程度相互促进的联合关系，利于该区植被的稳定与发展。 （6）利用地表风蚀颗粒含量信息和地区大风日数资料，建立的土壤潜在风蚀风险指数方程为Q=(1-P1-P0.5×0.5)×D/3.65，用其对各研究区风蚀地表的潜在风蚀风险性现状进行了评价结果表明：武川农耕区潜在风蚀风险最大，应该加大这些地区的植被保护和保护性耕作实施力度。

关键词： QR二维条码   数字图像处理   单向传输  

摘要： 按照《中华人民共和国保守国家秘密法》、《计算机信息系统国际联网保密管理规定》和公安部科技信息化局《公共网络与公安信息通信网单向数据传输安全规范（试行）》的规定，涉密计算机必须与国际互联网和其它公共信息网实行物理隔离，不得将涉密计算机、涉密存储设备接入互联网及其它公共信息网。目前，非涉密网外网向涉密网内网的信息传输只能通过人工方式，实时性和可靠性不足，不能满足涉密部门信息化建设中对数据实时更新的需求。 本课题从使用单位的信息化建设角度出发，分析目前我国党政机关信息化建设中所存在“信息孤岛”的现象及实际工作需求；研究分析现有人工传输各种数据载体的原理、安全缺陷、使用成本，并详细分析网络隔离设备产品原理及缺点。分析了技术成熟且具有国际、国内标准的PDF417、网格矩阵码和QR码，并从码字的容量、纠错信息、抗畸变和表示多媒体信息等方面对三种二维条码进行比较。通过原理、技术、安全等综合层面进行对比分析，结合二维条码和数字图像处理技术的发展，提出运用QR二维条码技术和数字图像处理实现非涉密外网与涉密内网数据单向传输。 分析设计基于二维条码和图像处理的单向信息传输系统的三个子系统：数据编码显示子系统、数字图像抓拍子系统、图像译码子系统所应具备的功能和性能，并完成系统硬件设计构造。对三个子系统的模块进行设计并完成流程设计。完成系统的硬件选型，并通过硬件设备性能参数的推算确定了系统QR码版本的选型，以及对QR码符号字符数和数据容量表的校验修订。 为增强对QR码图像的运算处理速度和译码速度，从图像译码子系统设计出发，阐述了：运用中值滤波、自适应阀值二值化、膨胀和腐蚀算法对处理QR图的方法；运用小波变化、图像定位算法、采样网格算法对QR图的数据分割。阐述对RS纠错算法的优化算法处理，提高在码字有错误情况下的纠错解码速率。 在完成系统的硬件和软件的搭建后，根据系统运用于实时单向传输的特性，经过长时间持续测试，系统硬件设备运行良好且无故障发生。通过对多种文件制式的传输测试，证明了该系统对数据完成传输后，不会影响数据中的内容和特性。并通过文件传输测试了系统实际传输数据的速率并分析了影响传输文件时间的原因。 通过持续对二维条码和图像处理的单向信息传输系统的测试，系统具备可靠性、实用性和安全性，系统传输速率2KB/s，可满足涉密部门对数据实时更新的日常办公需求，该系统具备一定市场化应用前景。

关键词： 数字图像处理   词汇树   网页爬虫   图书检索   智能手机  

摘要： 随着现在智能移动终端的升级换代以及移动通信技术的高速发展,智能手机终端通过移动网络接入的方式给人们带来了全新的互联网体验。随着图像多媒体信息的日益增加,传统的文字检索引擎已经无法很好的满足用户的检索需求,在这样的背景下,图像搜索引擎开始应运而生,而这其中,以图书检索应用最为广泛。基于手机的图书检索应用,一般需要根据图书的条形码或者图书封面图片作为检索依据,这样的应用,每次只能检索一本图书,并且缺少对图书相关信息的有效整合。 针对传统手机图书检索应用的不足,综合考虑书架图书应用场景的特点,本文设计并实现了一款基于词汇树检索的智能手机图书感知系统。该系统通过手机获取书架上排列在一起的图书图片上传到服务器完成图书检索工作,并通过网页爬虫系统为手机用户提供更为详尽的图书相关信息。 本系统为了提高检索的准确度,首先需要区分查询图片中每一本相邻图书的书脊边缘线。在详细分析书架图书的图像特征基础上,结合多种数字图像处理技术的特点,通过边缘提取、角度方向提取、过滤短边缘、滤波、直线提取等方法提取相邻图书之间的边缘线,实现相邻图书边缘的有效分割,并通过测试验证算法的效率以及准确性。 然后,实现基于词汇树的图像检索算法识别每一本图书,该图像检索算法在传统的SIFT特征提取算法以及视觉特征袋分类方法的基础上,利用k-means分层聚类算法生成视觉词汇,然后采用TF-IDF的加权方式,有效的提高图像检索的效率。 同时,为了整合不同网站的图书信息,本文设计并实现了网页图书信息主题爬虫系统。通过分析信息抓取的特点以及网站源代码,利用该爬虫系统从相应网站抓取需要的图书信息并存储到数据库中,整合用户较为关心的图书信息,最终为用户提供一款图像检索与Web信息检索相结合的手机图书感知系统。

关键词： 嵌入式系统   图像处理   ARM   摄像头驱动程序  

摘要： 随着信息时代的到来,人们的生活与电子信息的交集越来越广泛。无论是工作,还是生活,对计算机的依赖程度都在与日俱增。视觉是人类最重要的感官之一,我们可以通过观察颜色,形状对事物进行探究和辨识。如今,随着科学技术的发展,计算机也同样可以具有视觉和辨析的能力。现在的嵌入式计算机主要以ARM、DSP或FPGA为主,它们的运算速度已远远超过MHz,甚至达到GHz,而且系统整体价格便宜,体积小巧,资源丰富,性能优异。 本课题选择了结合ARM微处理器与Windows CE操作系统技术,设计一个价格低廉、携带方便、性能优异的嵌入式系统。该系统搭配500W像素的CMOS摄像头并具有USB接口、麦克、音频、键盘等标准人机交互设备,同时保留WIFI、 GPS的扩展。在后期的测试中,此系统完成了实际应用场合的检验,达到了预期的设计目标。 本文首先介绍了计算机和图像处理技术的发展,尤其重点分析了如今嵌入式计算机与图像处理技术相结合的概况以及将来的发展方向。接着对比了几种不同体系结构的处理器,并选择ARM体系结构的处理器为核心来设计系统,详细介绍了以S3C6410为核心的系统硬件电路的设计。然后介绍了Windows CE操作系统的特点及其架构,并详细描述了本系统中500W像素的摄像头驱动程序设计,最后对图像测试结果进行了分析。

关键词： 光束质量   曲线拟合   数字图像处理   装饰模式   C++程序设计  

摘要： 本论文采用CMOS相机作为光束检测传感器，分析了光束经过复杂光学系统的光束变换，讨论了采用中性密度滤波片来做光束衰减的问题，探讨了抑制CMOS相机引入随机噪声的方法，通过多幅图连续采样并平均以及单幅图邻域均值平滑，能有效地提高信噪比。对于PC机底层获取的光斑图像，本论文引入了数字图像处理的流程，提出了结合图像分割的重心法来定位光斑中心这一改进方法，该法能避免光斑图像的不均匀或局部缺口所造成的重心偏移问题；讨论了光斑边界的判断方法，采用梯度判定法只能获取光斑的视觉边界，而采用灰度跃变跟踪法，则能获取光斑的真实边界。本文还提出了针对CMOS靶面直接测量和装前置镜头间接测量所用到的不同尺寸标定方法。本论文研究了对于高斯光束，其灰度曲线的高斯拟合和参数(束腰、发散角、M2因子等)计算时的双曲线拟合这两种曲线拟合所用到的GNL迭代算法，将参数线性化的最小二乘法计算所得的结果作为初值运用到GNL迭代法，能保证迭代收敛，且GNL迭代能将拟合误差减小到万分之一。 本论文完成了光束检测系统配套软件中的图像处理类、光斑参数类、矩阵运算类、曲线拟合类、激光参数类等5大类族的UML设计，并运用装饰模式来组织图像处理的一系列流程，使得软件灵活可扩展。 本论文还展示了基于以上的研究工作所搭建的检测系统(包括硬件平台和应用软件)在1080nm激光模式观察和匀化片特性观察的实验中的运用情况，说明了本系统的灵活性和实用性。

关键词： 开放式数控系统   数字图像处理   运动控制卡   自动编程  

摘要： 开放式数控系统是上世纪末由美国提出并发展起来的一种先进的数控体系结构，它以计算机作为辅助开发工具，充分体现了拓展性能好、运行稳定、便于开发和维护、灵活性强等优点，因此受到各国追捧。该体系结构离不开近来发展很快的计算机技术，他们二者如何进一步有机结合以便更好地服务于相关领域吸引着很多人的研究，这也是未来数控技术想要达到的目标。 目前在数控加工领域中已经广泛采用基于图形图像的自动编程软件，但是对于一些名人字画等艺术品没有具体的尺寸可供软件编程，进而无法生成加工代码。本设计可直接根据扫描获得的图片生成数控加工代码，很好地克服了传统编程中的繁琐和不精确，能够快速准确的得到数控编程代码，可充分利用于艺术画和名人签名等快速成型领域中。 本课题集计算机软、硬件、数字图像处理技术于一体，实现了图像编程的计算机控制系统，该系统硬件部分采用深圳固高科技有限公司的GT400SV运动控制卡作为下位机，通用PC机为上位机，软件部分由VC6.0编制而成，被控对象是固高公司的X-Y数控实验平台，它由三套伺服电机及驱动、光电编码器和限位开关组成半闭环控制系统。我们将一支铅笔固定于Z轴方向来代替刀具，完成绘画功能，模拟数控加工。 本文主要介绍了系统的整体硬件体系结构以及图像的灰度处理、二值化处理、滤波和平滑、轮廓提取与追踪、矢量化等数字图像预处理的知识，然后根据G代码的结构特征完成矢量图像数据到编程代码的转换并在仿真软件中仿真，进而得到NC代码段去控制平台的运动。