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关键词： Adaboost级联分类器   模板匹配   运动预测   模板更新   疲劳评测  

摘要： 在我国,随着人们生活水平的提高,汽车保有量迅速增加,交通事故的发生也越来越频繁,给社会造成了极大的危害。疲劳驾驶是引发交通事故的主要原因之一,实时监测驾驶员的疲劳状态并适时发出警告是减少此类事故发生的有效手段。由此可见研究并实现疲劳检测相关算法,有着重大的现实意义。 在分析研究了国内外疲劳检测技术现状的基础上,依据现实情景,本文提出了驾驶员疲劳检测的总体设计方案并进行了仿真实现。在定位阶段,主要应用Adaboost级联分类器进行检测,首先检测人脸,然后在人脸范围内检测人眼,这样减少了搜索的范围,提高了人眼检测的速度。对检测到的人眼进行甄别,提取真正的驾驶员眼睛区域,作为人眼模板。在跟踪阶段,主要运用模板匹配的方式对人眼进行跟踪,在跟踪丢失时进行重新定位。进行模板匹配前,先对人眼区域进行预测,可减少搜索的范围,提高准确率和速度,本文运用匀变速思想根据连续三帧人眼的位移情况进行预测。为了解决传统的模板匹配算法受累积误差和人眼眨动的影响导致的跟踪丢失问题,本文引入模板更新环节。具体就是在模板匹配之后,提取人眼轮廓,根据提取到的轮廓进行人眼模板更新。在疲劳评测阶段,根据提取的人眼状态参数统计眨眼频率和计算PERCLOS值,为合理利用两个疲劳指标,使疲劳状态检测更加实用,本文提出了在不同阶段运用不同疲劳指标的疲劳状态检测流程。 本文疲劳检测算法的仿真实现,是在VS2008开发环境下使用C#编程语言调用OpenCV计算机视觉库完成的。并模拟实际行车时驾驶员的头部运动情况进行了测试。在不同光照条件、不同运动速度、不同转向角情况下的实验结果表明：在正常的光照条件下,本文的驾驶员疲劳检测方案的各个阶段均能实时准确地实现,能够反映出驾驶员的疲劳状况。

关键词： 数字图像处理   量子   衍生算法   中值滤波   边缘检测  

摘要： 进入信息时代以来,计算机科技的飞速发展,以及与近代新兴理论如小波分析、数字形态学、人工智能、人工神经网络以及量子信息理论等的结合,给数字图像处理学科领域带来了空前的发展动力与潜力。虽然,传统的信息处理理论和方式在数字图像处理应用中取得了良好的成果,但同样也暴露出一些不可避免的弊端。比如,传统的中值滤波保留图像细节的能力不是很强,且不适用较多噪声的场合;传统的微分边缘检测算法在抗噪、边缘定位方面都存在一定的劣势等等。新兴的信息处理理论给数字图像处理学科领域的进一步发展提供了新的思路,尤其在某些应用方面突显出更优的性能。 随着量子信息理论的不断发展与完善,其理论的优越性也越来越明显。本文将针对传统的中值滤波算法和微分边缘检测算法存在的一些缺点,借鉴量子信息理论的一些公式及思想对它们进行改进。 本文首先介绍了数字图像处理的基本概念及其发展历程,简单讲述了量子信息理论的建立过程以及量子衍生算法在信息处理领域的应用。然后从量子信息理论的基础知识出发,阐述数字图像的量子衍生表示形式,并在此基础上提出了基于量子信息理论的衍生中值滤波改进算法和边缘检测改进算法,通过对选定数字图像的仿真实验验证了两种改进算法的可行性和有效性。同时在理论上分析了两种改进算法的相应性能,一定程度上它们消除了上述提到的劣势影响,使得处理结果更满足人类所要求的视觉效果。 研究结果表明,量子衍生中值滤波算法能够更好地保留图像细节,并且对受严重噪声影响的图像依然具有很强的去噪能力;量子衍生边缘检测算法具有更好的抗噪性能,更突显出图像边缘的视觉效果。当然本研究有其缺陷和问题,比如在量子衍生边缘检测中,边缘定位是否准确的问题并没有用数据进行严格印证,但是其理论是正确的,探讨并实践将量子理论衍生到数字图像处理领域是非常有意义的。

关键词： 桥梁裂缝检测   数字图像处理   裂缝长度测量  

摘要： 桥梁运输在我国交通运输事业中扮演了举足轻重的角色。桥梁的主要作用是保持交通的畅通，可以说是交通运输的生命线，桥梁的承载能力也是关键所在。全世界都面临的一个重要问题就是在役桥梁的承载力不足、性能衰减、破损等缺陷。因此，在建设高标准的公路桥梁的同时，对在役桥梁进行检查、评估和预测也是公路养护和设计研究部门的重点。顺应此趋势，本文仅从在役桥梁存在的多方面问题中，选择桥梁出现的裂缝问题做了多方面讨论。 本文采用工程试验中实地获取的裂缝图片，从图片预处理开始，对裂缝进行增强与去噪处理，包括彩色图像转灰度图、图像的增强处理和图像的小波阈值化去噪，同时给出了裂缝相应的对比图；在得到处理过的裂缝图像之后，继续对裂缝图像进行分割，此部分通过裂缝边缘检测和阈值分割两种方法对裂缝图像进行分割算法的设计研究，边缘检测方法包括使用各梯度算子、高斯—拉普拉斯算子和Canny边缘检测算子对裂缝做边缘检测，阈值分割包括实验法、根据直方图谷底确定阈值法、最小均方误差法、迭代选择阈值法和最大类间方差法，都给出了相应的对比图，并做了对比分析，得到了较好的效果；最后计算了裂缝的几何特征，包括裂缝长度、面积和宽度，并计算了绝对误差，在可接受误差范围之内。

关键词： 图像处理   车牌识别   字符分割   BP算法  

摘要： 随着模式识别技术的日益发展,车牌识别技术(LPR)正逐渐走向成熟,并已最广泛的应用到包括智能交通监管、智能小区监管、停车场计费等应用中。与此同时,基于这种全数字化智能系统的相关衍生与扩充也越来越受到人们的关注,使自动识别技术的发展拥有广阔的前景。 车牌识别系统一般由车牌定位、字符分割和字符识别三部分组成。本文基于图像处理和人工神经网络相关理论,对车牌识别过程中的车牌图像预处理、车牌图像定位提取和字符分割与识别等环节进行研究和分析,并在MATLAB环境下进行了仿真实验。 首先在图像预处理过程中,利用中值滤波与最小均方滤波技术增强图像质量,然后采用OSTU算法进行二值化处理。得到的二值化图像清晰可辨,为后文的处理打下了基础。 其次在车牌提取阶段,本文比较了几种比较成熟的图像分割算法后,根据特定的背景环境和图像规格,并权衡了系统对计算量和识别率的要求,选择将数学形态学算法与车牌特点相结合的方式作为车牌粗定位的算法。并且根据大量仿真实验确定了相关操作参数,实现了车牌区域的粗定位与提取。 再次,对提取的车牌图像进行号码分割与识别之前,本文采用了基于Radon变换图像倾斜校正技术,在校正车牌图像倾斜的同时去除了车牌图像的边框和冗余部分,实现了车牌的精定位。 最后在车牌号码分割与识别阶段,本文通过大量对比实验,采用结合了模板匹配与车牌字符结构特征的算法,对车牌字符进行了分割提取,并使用基于BP人工神经网络算法完成了车牌号码的识别。 实验结果表明,本文算法定位准确,识别率较高,具有较强的抗噪性,并且只需设定极少参数就能实现车牌识别系统,具有很强的实用性。

关键词： 变形监测   建筑裂缝测量   数字图像处理技术   角点检测  

摘要： 建筑表面裂缝在建筑结构上普遍存在，它的出现轻则影响建筑结构的使用性能，重则损害结构的整体性、减少使用寿命，甚至最终造成安全事故，使得人民的生命、财产安全受到损失，造成恶劣的社会影响，因此，建筑裂缝宽度监测是建筑物健康检测中的一项重要工作。 但是长期以来，建筑物健康检测中裂缝监测采用的大多是传统方法，它们危险且费时、费力、效率低下，因此有必要开发一种具有一定自动化功能的建筑裂缝非接触监测方法。基于数字图像处理技术的建筑裂缝测量方法前人已有研究，但因裂缝所处环境复杂，其直接对裂缝进行处理的方式导致测得结果的不稳定性，本论文将对基于数字图像处理技术的裂缝测量方法进行进一步研究，采用一种使用了观测标志对裂缝进行标定，然后基于数字图像处理技术对建筑裂缝进行测量的方法，在对其实现方法进行研究后，将通过编程软件完成其最终实现。 本文完成了以下工作： ①对本测量方法实现原理进行探讨，通过监测观测标志的相对位移反求裂缝宽度及其变化量；对实现过程进行了研究，得到本测量方法的具体实现步骤，即在准备工作中设置标志、照相机、照明装置，设置观测区域，进行宽度初始化；然后进行图像采集；在图像处理中进行图像切割，图像预处理，图像去噪，角点解算，像素标定；最后进行裂缝宽度解算。 ②本测量方法实现的重要一步是在裂缝图像中对观测标志的角点进行提取，本文对常见的三种角点提取算法（Moravec、Harris、SUSAN角点检测算子）原理进行了阐述，并通过MATlab编制其实现程序，让它们解算真实环境下拍摄的观测标志角点。通过对它们的准确性、精确性、稳定性、复杂性四个评价指标进行比较，从而挑选出Harris作为本测量方法的角点提取算子。 ③为了了解本测量方法的测量精度，本文详细分析了观测标志代表性、像素标定精度和照相机镜头畸变差对本测量方法最终测量精度的影响机制，并由此提出了降低其影响程度的方法；同时计算了部分影响因素的大小。 ④对本测量方法的软件实现。在对本测量软件进行了结构设计后，使用MATlab GUI完成了本测量方法的最终实现。

关键词： LabVIEW   虚拟实验教学   模拟电路   数字电路   数字图像处理  

摘要： 随着近几年高校招生规模的扩大,在校人数急剧扩张,传统的高等工科学校的实验教学设备和规模越来越不能满足实验教学的需求,而当今用人企业对学生的动手能力也要求越来越高,所以必然要求有新的技术和设备来替代传统的实验设备。 虚拟实验教学便是在这种情况下发展起来的,和传统的教学设备相比,虚拟实验教学有多个方面的优势,第一,传统的实验需要大量的硬件设备,这就可能导致硬件资源的浪费,而虚拟实验教学只需安装相关软件,通过编程就可以实现我们对实验教学的要求,节省了大量的资源。第二,虚拟实验可提供给学生亲自动手的机会,提高学生的动手能力。第三,通过编程,虚拟实验还可实现传统实验设备不易和不能做的实验,这优于有些实验现象学生只能通过老师描述来理解。从上述描述虚拟实验所具有的优势来看,虚拟实验和传统实验相比较所具有的优势是明显的,虚拟实验最终会取代传统的实验成为实验室主要的实验设备。 文章总体框架是：首先介绍研究的背景,接下来介绍了国内外研究运用虚拟实验技术的情况,从国内外的论文中分析他们所研究的内容,最后综合自己所学的虚拟实验技术,设计了一系列的虚拟实验。本文着重介绍了本课题所用到的核心软件—LabVIEW,本文介绍了LabVIEW的作用、起源、发展历程及它设计程序的一般步骤,在介绍完LabVIEW后,本文介绍自己运用LabVIEW在实验教学上所研究的内容。模拟电路技术科目上,本文仿真了典型的基本的放大电路和以此基本放大电路为基础的负反馈电路,在数字电路技术上,本文仿真了半加器,全加器,译码器、数据选择器、数据传输器和抢答器。在通信原理科目上,本文仿真了标准信号的调制与解调。在数字图像处理技术科目中,本文对图像增强的一些理论进行了仿真并显示了仿真结果。

ISBN: (纸本)9787302321866

关键词： 连通域标记   FPGA   数字图像处理  

摘要： 随着科技的发展和生活质量的提高，在生产生活中，实时图像处理技术被广泛的应用在各个领域。在对数字图像进行处理的过程中，连通区域的标记通常是一个重要的处理环节。它是数字图像处理中目标识别和跟踪领域的基础算法。连通域标记的正确性与标记速度的快慢直接影响着整个图像处理系统的性能。 以往的研究中，多数连通域标记算法的提出主要是针对处理一幅静态图像。而本文主要研究在连续的动态视频流中一帧图像中的连通域的标记方法。本文在分析与研究以往所用的连通域标记算法的基础上，针对本文中所处理的连续视频流中对每帧图像做连通域标记的问题，提出了适合对视频流进行处理的一种改进算法。鉴于视频流中两帧图像之间会有消隐时间的存在，本文中将合理利用消隐时间对初步标记后的等价关系进行处理。在视频流中有效像素到来期间对这一帧图像的前景像素进行初步标记，而在消隐期间对初步标记过程中采集到的等价表信息进行处理。这种处理方式合理的避免了视频流中数据的堆积，而且在视频流流过的过程中每一个像素时钟能标记一个像素，从而也减少了为了缓存图像所用的存储容量。 本文中对数字图像所有的处理是基于FPGA进行的，所研究的各种处理方法也是适合于用FPGA实现的算法。在本文的结尾对本文所提出的处理方法的正确性进行了验证，同时也对该处理方法的性能进行了必要的分析。

关键词： 调制传递函数   数字图像处理   线扩散函数   傅立叶变换   自动调焦  

摘要： 在评价光学系统成像质量时,光学传递函数由于其客观,准确,并且能够定量进行分析的特性,逐渐取代了鉴别率测试和星点检验。随着计算机技术的快速发展和数字图像处理技术的应用,光学传递函数的计算和测量工作日趋完善。本文研究的点光源调制传递函数测试仪中的图像处理模块,是测试系统中的重要组成部分。图像处理模块能够控制步进电机进行系统的自动调焦,使用CCD对图像进行采集,将图像信号通过计算机处理,对信号进行傅里叶变换,能够对待测镜头的MTF(Modulation Transfer Function)值进行精确检测。对图像处理模块的研究主要有以下几个方面： 了解调制传递函数定义的发展过程,以及图像处理技术在调制传递函数检测中的应用。研究国内和国外调制传递函数检测的发展技术,了解先进调制传递函数函数测试仪中的图像处理方法。简要叙述本文的研究背景和意义,并确定论文的主要工作方向。 对调制传递函数测试的理论基础进行论述,提出选用针孔作为目标物的测试方法。并简要说明了使用图像处理方法对其进行检测的原理。同时基于数字傅立叶分析测量法的原理,提出使用快速傅里叶变换代替普通的离散傅里叶变换,分析了使用快速傅立叶变换对图像进行处理的优势,简要的介绍了快速傅立叶变换的过程。 选用合适的器件,完成对图像处理模块的搭建,并通过软件编写程序进行图像处理。简述图像处理的过程,并在图像处理过程中考虑各方面因素,减少处理中的噪声影响。通过对镜头样品进行的一系列精确度和稳定性测试,并对产生误差的原因进行分析和提出解决方案。 最后,总结全文工作,列出本论文研究工作中的创新之处,并指出论文工作中需要改进的地方。

关键词： 煤矿突水   监控   数字图像处理   突水检测   OpenCV   特征提取  

摘要： 我国是世界上原煤产量最大的国家,也是煤矿井下水害最为严重的国家,就其危害程度而言,煤矿水害是仅次于瓦斯爆炸的煤矿第二大灾害。矿井突水有老采空区透水、断层突水和溶洞突水等,造成这些事故的原因众多,如雨季引起地表水、地下水骤增,盲目开采使老空区、采掘工作面顶底板断层水带破裂和地下溶洞打穿透水等等。矿井突水是由多种因素综合诱发的,寻求突水预测的新的实用性理论和方法一直是做好矿井安全工作的重要任务,许多专家学者在这方面做了大量的研究并取得一定的成果。本文从突水预测的基本因素出发,使用新方法获取突水量信息,从而补充和加强现有煤矿井下水害预测方法的精确性和可靠性。 本文将视频监控技术应用于矿井突水信息预报监测中。重点研究了数字图像处理技术在矿井突水检测中的应用,通过在突水易发区域布置图像传感器,一方面实时显示监控区域画面,另一方面将采集到的图像采用一种快速的具有环境特点针对性的图像校正方法,对降质的灰度不均匀的突水图像进行亮度变化,增强滤波,然后进行阈值分割,识别目标区域,最后提取特征值。通过对实时采集到的实时图像进行预处理、分割和提取突水特征信息,系统实现了对突水现场自动识别,给出了一种基于图像处理的突水信息自动检测方法,改进了以往人工现场勘查的耗时、耗人力、监测危险和人为主观误差大等缺点。 突水区域特征参数作为煤矿安全等级评价的依据之一,文中通过对像素点的统计,计算出区域的面积作为一组参数传递到多传感器数据融合诊断系统来判断突水的严重情况。 本文采用可视化编程语言VisualC++2008结合OpenCV计算机视觉库开发了突水图像处理和分析的上位机软件,该软件集成了包括各种预处理算法在内的突水图像处理与分析的算法,利用数据库访问技术ADO访问存储在数据库中的图像特征值,用于进一步的数据分析和处理。上位机软件拥有可视化界面,可显示图像的处理及分析结果,操作方便。 本文为煤矿突水检测方法提供一种新思路,并对类似环境下的图像处理任务具有借鉴意义。