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关键词： 数字图像处理   图像去噪   偏微分方程   差分格式   交替方向隐格式  

摘要： 图像去噪一直是图像学术领域和工程领域的重要研究内容,除了通常使用的空间域方法,偏微分方程也已经被广泛的推广.本文应用偏微分理论,在对方程求解的过程中,对求解的差分格式进行改进.采用交替方向隐格式对偏微分方程进行离散,并将结果与用一般的显格式的结果进行比较.通过实验结果可知,使用P-M模型与交替方向隐格式相结合不仅能提高相应的运算速度,还可以得到较好的图像去噪效果.

关键词： 磁粉探伤   数字图像处理   缺陷识别   OpenCV  

摘要： 随着国际竞争的日趋激烈,各行各业对于产品质量与性能的要求不断提出更高的要求。磁粉探伤作为迄今为止对铁磁性材料表面及近表面伤痕检测最有效的无损检测手段,已经得到非常广泛的使用,但是现行使用的磁粉探伤设备始终摆脱不了采用人工目测进行最终缺陷识别的弊端,其主要不足表现在以下几个方面：一是检测速度慢,工作效率低；二是操作人员劳动强度大且工作内容单调重复,导致漏检率高；三是荧光磁粉探伤工作现场紫外光对长时间工作的人员造成比较严重的身体伤害。本课题基于上述缺陷与不足,设计开发一套荧光磁粉探伤自动化缺陷识别系统,实现利用计算机代替人眼完成工件伤痕的自动化识别。 文章首先分析了磁粉探伤缺陷识别自动化系统设计开发的相关技术发展与研究现状,指出当前技术存在的不足之处,采用模块化设计方法,构建了基于磁粉探伤技术与计算机视觉处理技术的系统总体结构与实现方案。通过对磁痕图像信息特征的分析,抓住目标信息与伪信息的特征差异,结合运用阂值图像分割与数学形态学处理原理,设计了基于Photoshop色彩范围选择功能与基于梯度特征差异的两种图像分割方法,实现了磁痕图像中目标信息与背景信息的准确分离；然后基于优化的区域生长理论设计了可疑连通域的快速提取算法,并抓住真伪伤痕特征差异对其进行了准确的判断识别；最后基于VC6.0编程工具与OpenCV计算机视觉库的运用,完成了整套方案的软件实现。 本磁粉探伤缺陷识别自动化系统基于CJW-1000磁粉探伤试验平台进行了调试与运行,结果表明系统运行稳定,效果良好,达到了预先的设计目标,为自动化荧光磁粉探伤设备研制工作的成熟与完善奠定了基础。

关键词： 全反射棱镜   散射   显微成像法   缺陷检测   数字图像处理  

摘要： 全反射棱镜是激光陀螺仪中的关键零件,其表面微缺陷的存在严重影响了激光陀螺仪的质量和功能。长期以来光学元件表面缺陷的检测主要依靠人工目视检测,存在检测效率低下和检测效果一致性差等问题,尤其是不能实现精密度量。检测手段亟需改善。课题基于缺陷对光线的散射特性,以光束斜入射棱镜待测面,使散射光成像于显微系统,得到暗背景上的亮缺陷像,非常适合数字图像处理,实现可视化的缺陷高精度测量。 光学元件表面微缺陷的检测主要针对元件表面光斑轮廓、麻点和划痕缺陷,具体研究情况包括以下几个方面： 1)根据课题中所针对的缺陷对象的检测要求,分析了光学元件表面微缺陷的光学散射特性,应用显微成像法并通过搭建光学显微成像系统实现了对全反射棱镜三个工作面的微缺陷图像的采集。 2)分析比较了缺陷图像滤波处理中的四种滤波方法,结果表明中值滤波法和形态学滤波法对缺陷图像具有较好的滤波效果；通过比较分析阈值分割图像法和边缘提取法,采用阈值分割法实现表面光斑轮廓图像的二值化处理,应用Canny算子边缘提取法实现麻点和划痕缺陷图像的分割处理。 3)通过提取光斑轮廓处的灰度值特征和计算灰度梯度,将光学元件表面质量划分为四个质量等级。 4)经过大量分析缺陷的几何特征数据,确定以圆度和短长径之比做为麻点和划痕的识别依据,其中圆度的特征值为0.055,短长径之比的特征值为0.550；分别确定出麻点和划痕的几何像素尺寸和灰度值大小。 本课题是应用显微散射成像技术在光学元件表面微缺陷检测方面做出的探索与尝试,为更加完善的光学元件表面微缺陷的专家检测系统的研制打下了基础。经过实验论证,课题中提出的方法和算法都有很好的工程应用价值。

ISBN: (纸本)9787302273349

关键词： 图像处理   阈值分割   晶畴区域   Otsu法   轮廓提取  

摘要： 多晶硅是太阳能光伏产业中广泛使用的衬底，其结晶度对太阳能电池的成品率和性能有很大的影响。目前主要使用人工目测进行检测，利用机器自动检测替代传统的人工目测实现从抽检转变为普检是企业的急迫需求，有利于提高产品质量、降低生产成本。本文利用局部阈值分割的方法实现了晶畴边缘自动提取，统计出晶畴区域的个数和面积等信息，为硅片的结晶度判断提供重要依据。本文主要研究内容包括硅片图像的采集、图像预处理、阈值分割、晶畴区域轮廓提取和区域统计等。图像采集的目标是获得亮度均匀、晶畴轮廓明显的硅片图像；图像预处理主要为后期的图像处理做准备，包括图像灰度化、去噪以及背景扣除等；阈值分割和晶畴区域轮廓提取是本研究中最重要的部分，结合多晶硅图像特点，选择了对硅片图像局部阈值分割后提取轮廓，再合成整张图像轮廓的技术路线。在设计阈值分割算法时，通过结合双峰法和大津法（Otsu法）实现了自适应确定阈值个数和阈值取值，并且对一维和二维的Otsu法进行了改进；最后对提取出的轮廓进行统计以得到相关信息。试验结果表明，本文设计的方法在取得了良好检测效果的同时，阈值分割算法的执行效率有了明显提升。本文所做的工作为实现机器在线自动检测奠定了坚实的基础。

关键词： 人体建模   三维成像   立体测量   数字图像处理   参数化建模  

摘要： 无论是基于网络的虚拟试衣、电子化量身定制服装还是三维服装CAD系统。首先必须解决的还是在现有条件下快速,较为逼真地建立虚拟人体模型。该论文对基于VC 6.0和OPENGL的数字化三维人体服装建模方法进行了研究。研究的目标是能通过简单的三维测量仪器自动准确地测量人体三维尺寸并通过计算机数字图像处理技术等手段获取人体在三维空间的空间坐标（x,y,z）进行三维人体服装建模。 本文首先介绍建立三维人体模型的重要性，之后简述了一些三维成像的知识，比如双眼视差立体成像原理和立体成像的方法，其中立体成像方法包括：色分成像法、光分成像、时分成像法。通过了解三维成像的原理以及相关方法后，我们开始进行数据的采样阶段：首先，我们介绍了各种测量方法以及它们的测量原理，比如立体摄影测量、激光测量、莫尔条纹测量、投影条纹测量、（TC）分层轮廓测量，接着介绍了一些数据采集相关技术基于图像序列的三维人体数据采集、基于激光三维扫描人体数据采集、数字人体热红外图像特征人体表面数据采集。通过比较这些方法的优势与不足，我们整合了以上测量方法的优点，改进其不足的地方，提出了本课题的所采用的数据采集方法-基于图片的三维人体尺寸测量方法，通过此方法我们采集到了人体的三维数据，并把这些数据保存下来。 接下来，我们简要地介绍了三维人体建模相关理论比如线框建模、实体建模、曲面建模，数字化建模技术，我们提出了本课题采取的方案-基于VC 6.0和OPENGL的数字化三维人体服装建模，该方案利用CCD摄像头采集到的人体三维数据，在VC6.0的环境下，利用OPENGL强大的绘图功能我们可以快速生成似于真实人体的个性化人体服装模型。

关键词： 机器视觉   光电检测   应用光学   信息光学   数字图像处理  

摘要： 在生产自动化快速发展的今天,人们越来越多的将机器视觉系统用于工况监测、成品检验和质量控制等自动化生产线上,机器视觉是一个重要的科学领域,也是一个技术驱动的市场。发展机器视觉,对中国的教学、科研和经济均有积极意义。机器视觉在中国,是一个新兴的行业领域,相关的产品技术指导普及不够,导致在应用方面还不成系统,这几年随着我国配套基础设施的逐步完善,技术资金的积累,经济结构逐渐向技术密集型转型,各行各业对生产自动化、智能化的要求开始广泛出现。 在大恒光电公司,检测类近代光学实验系统产品库里还没有一款机器视觉类的产品,而相关客户有这方面的迫切需求。另一方面,有关厂家委托大恒光电公司研发一套应用于生产线的机器视觉检测系统。所以开发机器视觉实验系统可以解决多个客户的具体需求,还丰富了公司产品。 本文设计了一个基于HALCON的机器视觉教学实验系统,该产品试图通过几个实验来讲述一般机器视觉系统的硬件构成,如镜头参数测量实验、光源照明方式及特性研究、相机标定实验,同时还实现了几个常用的机器视觉应用,如几何尺寸测量、一维码和二维码、文字识别,从多个角度来认识机器视觉系统。 本论文的文本大部分已经用于大恒光电公司的“机器视觉创新综合实验平台”产品手册和实验讲义。论文工作主要包括以下几个方面：做市场调研,了解相关产品的配置及功能。详细讲述了实验系统各部件的选型工作,分析了实验系统的各项关键参数和测量精度。完成远心测量实验系统的设计,并应用于几何光学系列实验产品。研究机器视觉照明理论和实例。调研常用机器视觉算法,并通过机器视觉软件HALCON实现应用。完成机器视觉实验平台的设计,系统搭建,设计并完成相关实验内容,形成公司产品,并已有销售。编写产品配套的实验教学讲义和使用手册。编写一个适合本教学系统的软件使用手册。

关键词： 数字图像处理   Matlab   图像处理工具箱   图形用户界面  

摘要： 数字图像处理(Digital Image Processing)又称为计算机图像处理,它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。以获得人眼视觉或者某种接收系统所需要的图像。数字图像处理的基础是数学,主要任务是进行各种算法设计和算法实现。用计算机来实现一些大量的图像数据。 MATLAB现已经被国际上公认为最优秀的科学计算和数学应用软件之一。MATLAB为图像处理工程师、科研人员提供了直观、可靠的一体化开发工具,即数字图像处理工具箱Image Processing Toolbox。 针对“数字图像处理”的特点,以MATLAB图形用户界面GUI为设计环境,建立了一个完整的可视化数字图像处理系统。该系统可以达到抽象概念可视化、界面操作可视化、处理结果可视化的要求,并突出视觉说明原理和用实例说话等特点。 为了配合“数字图像处理”课程的课堂教学和实践教学,提出了将理论教学与实践教学集于一体的软件平台设计方法,介绍了开发工具的选择,软件框架结构,图像文件打开、处理及显示等功能。实践证明：该平台能够有效改善教学效果,提高学生在图像处理方面的软件编程素质和实践应用能力,达到理论与实践相结合的教学目标。 本系统是面向在校大学生在学习《数字图像处理》这门课程时,为了让学生对图像处理过程有一个比较直观的认识,同时,也让学生们深入了解在MATLAB环境下如何使用图像处理工具箱中的函数,以及如何使用MATLAB自身携带的图形界面开发工具GUI,进行二次开发的过程。

关键词： 地面三维激光扫描技术   地裂缝监测   数字图像处理   边缘检测   精度分析   DEM差分技术  

摘要： 受区域构造活动和城市建设，特别是过量开采承压水引起水位大幅度下降导致开采层失水压密的影响，西安从20世纪70年代末期以来出现了严重的地面沉降与地裂缝，给城市的资源利用、环境保护、经济发展、市政设施和城市建设及人民生活造成很大危害。因此长期以来，特别是20世纪80、90年代许多专家、学者对其形成机制，发展趋势进行了大量研究。 由于地面沉降引起的地裂缝是一种普遍而又日趋显著的地质现象，从广义上讲，它是局部区域地面高程沉降不一致引起的一种地质变化，也是永久性的不可补偿的环境和资源的损失，对城市设施和居民造成的危害十分严重。地面沉降监测技术包括伸长计、水准测量、三角高程测量、GPS和D-InSAR等技术。 由于地面沉降引起的地裂缝长期监测属于三维空间的问题，常规遥感图像几何分辨率很难达到要求，无法快速而准确获取地裂缝的空间位置，而D-InSAR技术主要用于垂直方向上的变化，水平方向上的变化无法直观精确的反映。因此，探索采用地面三维激光扫描技术，结合GPS和水准测量技术，一方面可以获取位置方向的地裂缝监测长度和宽度，另一方面也可以获取垂直方向上的变化。 本文以地面三维激光扫描技术为基础，通过对实验区域地裂缝扫描，得到的点云数据为研究对象，运用数字图像处理技术对地裂缝进行提取，进行精度分析和误差影响因素分析，从点、线、面多层次不同角度对地裂缝进行比较分析，探索实验区域地裂缝变化规律，为城市建设、灾害预警等方面，提供参考价值。

关键词： 数字图像处理   模式识别   批量字符识别   特征提取   神经网络  

摘要： 光学字符识别作为文字自动输入的一种方法,在许多行业,如银行,航运,商业,通信等都有广泛应用。它能够很大程度提高信息获取速度,减轻人们机械工作强度。多年来,光学字符识别技术已成为许多研究者的研究目标,虽然已取得很多成就,但是还存在很多问题,无法很好满足一些实际需求。因此,研究字符识别的关键技术,寻找合理的改进方案,提高字符识别系统的性能具有重要意义。 本文基于数字图像处理技术和模式识别技术研究批量识别扫描字符图像的关键技术,主要工作包括以下几点： （1）详细介绍几种图像二值化处理方法,对比其处理效果。针对目标区域和背景区域分布不均,难以分离的问题,提出并实现基于局部迭代的Otsu改进算法,通过实验验证其有效性。针对传统倾斜字符图像校正方法过程复杂,适应性差的问题,采用基于傅里叶变换的小角度倾斜校正算法和基于水平垂直投影的区域定位算法,减少冗余信息处理,提高后续目标分割精度。根据实际字符图像版面特征,采用区间扫描法对多行文本进行快速分割,实现单个字符准确提取。 （2）简要介绍几类用于字符识别的特征提取方法。针对实际测试的字符图像特点,将字符骨骼化后抽取外围轮廓特征和穿透特征,组合为单个字符特征数据集,从而提高系统识准率。对应用广泛的误差反向传播神经网络进行研究,通过动量项和学习率整体自适应的方法,针对BP网络本身网络收敛速度慢、易陷入局部最小值等缺陷进行改进,实现改进的分类器,并以实验验证其优越性。 （3）完成整个字符识别系统的设计、实现与测试。 实际测试结果表明：本文提出的算法和设计的系统是有效可行的,系统对于清晰度较高和倾斜度较小的扫描字符图像识别率接近100%,同时整个系统的算法简单,复杂度低,能够满足快速识别的要求。