教学课程资源库 更多>>

关键词： 数字图像处理   测量   应用  

摘要： 文中介绍了数字图像处理技术应用与测量中的原理,对比传统光学测量方法,以在几何尺寸测量中的应用为例,介绍了数字图像处理技术的应用。

关键词： 远程教学   数字图像处理   定性识别   直接查表法  

摘要： 现代远程教育是随着计算机网络技术和多媒体技术的发展而产生的一种新型教育方式，是指借助于现代远程教育手段，以学习者为主体，兼容函授、面授和自学等传统教学形式，并采用多种媒体手段联系老师和学生、学生和学生、学生和教育机构、老师和教育机构并承载课程内容的教育方式。现代远程教学活动在当前教育教学活动中已经占据了重要地位。\n 但在实际教学中，这些远程教学活动由于各种原因，实际效果却不很理想。产生这种问题的最大原因就是交互性不够。信息交互是教学设计和教学实施水平的体现，是远程教学活动中的关键因素。\n 本文根据2001年Laurillard提出的“学习过程会话模型”为基础，进行了学生与媒体界面的交互、会话性交互对象的扩充、适应性交互的分类和内涵的变化等方面的补充，形成了“远程学习的教学交互模型”，并建立了相应的技术模型。在技术模型中，分析出了在实际应用中影响交互效果的技术性因素--畸变图像。\n 对畸变图像的处理属于数字图像处理的范畴。在远程教学活动中产生畸变图像的原因大多是由于各教育机构或学生受限于经济条件而使用的价格低、质量次的数字图像采集设备，如低像素的摄像头、扫描仪，特别是价格低廉的摄像头大多使用存在着光学畸变的镜头，在采集静态图像时尚不能得到令人满意的图像，更何况采集动态图像了。\n 为了提高模式匹配、图像检测等定量分析的精确性，将图像畸变对教学交互的影响降至最低，必须要对这一类畸变进行修正。从上个世纪后期开始，国内外学者已经就摄像机非线性校正提出了数十种方法，但从原理上基本可分为两类，一类是基于控制对象的摄像机非线性畸变校正，另一类是基于模式的摄像机非线性畸变校正。这些方法各有特色，但校正效果如何都需要根据校正精度、运算量、实时性等方面的要求来确定，而且以上方法对于复杂的非线性失真的图像恢复至今仍未能得到很好的解决。\n 本文通过对现代远程交互教学活动中教学环境的分析得出，在这种活动中生成的数字图像绝大多数均具有大背景小目标(或中小目标)的特征，且对这些图像的处理只需定性识别，而不需要在图像全局范围内进行高精度的几何测量和恢复，但应用环境却对校正速度提出了较高要求。本文提出了一种基于坐标插值的直接查表法，即建立畸变前后图像坐标位置的近似对应关系，通过大量的实验数据构建一个两种图像坐标进行比对的参考模型。在这个参考模型的建立过程中，充分考虑影响矫正复杂程度的关键因素，缩小图像的分析(目标)区域，尽量简化畸变前后两个图像的差异程度。将摄像头得到的畸变图像中各像素点的X，Y坐标值直接查表，得到对应的畸变前标准图像中的各像素点的X，Y坐标。采用这种方法的目标区域较小，对应的摄像头像素数较少，实时计算时矫正速度快，应用效果好。

关键词： 数字图像处理   双语教学   教学研究  

摘要： 分析了《数字图像处理》课程双语教学的意义,提出了针对专业课程双语教学模式的教学方法与方案。在双语教学实施环节中,把握教材的选取,着重课堂讲授,加强实验教学,优化考核方式,有效开展了《数字图像处理》课程的双语教学。在总结与深入研究的基础上,进一步深化整个专业双语教学改革。

关键词： 遥感数字图像处理   地理信息系统   本科教学  

摘要： "遥感数字图像处理"课程是地理信息系统本科专业的核心课程,该课程的学习对于掌握遥感技术的基本原理和方法及其它专业课程的学习具有十分重要的意义。针对地理信息系统专业的自身特点和当前遥感数字图像处理课程的教学现状,本文针对主要教学内容、教学方法、考试、毕业实习与毕业设计等方面提出了一系列的改革,为相关院校该课程教学提供借鉴与参考。

关键词： 机器视觉   数字图像处理   车牌定位   车型识别   TMS320DM642芯片  

摘要： 随着计算机技术和现代传感技术的发展,数字视频图像处理已广泛应用于工业、科研、管理等众多领域中。在智能交通系统利用机器视觉和模式识别技术实现车辆多种特征信息提取已经成为当前研究的热门,具有较高的研究意义和应用价值。\n 本文的研究目的是通过分析车辆识别算法并设计图像采集处理电路,实现基于机器视觉的车辆检测系统。主要从以下三个方面进行了讨论和研究:\n 1、车牌识别系统的研究。在分析现有的各种车牌定位算法的基础上,采用基于数学形态学的车牌定位算法,利用连通域搜索提取出车牌候选区域实现车牌初步定位。根据车牌特征设计先验知识剔除伪车牌实现车牌的进行精确定位并对提取的车牌进行倾斜度校正。通过仿真表明车牌系统能准确的提取出车牌图像。\n 2、车型分类识别系统的研究。由于在车辆图像中无法提取车身实际尺寸进行分类,通过研究车辆比例特征的方法实现对不同车辆的分类。在提取的车辆图像中,利用图像检测与标定技术获取车辆比例特征,并将特征值输入设计的神经网络进行训练。训练成功后固定网络权值,给定输入即可输出车型编码,完成车型识别分类系统的设计。通过实验计算和仿真,该方法识别的准确率高,处理速度快,具有一定应用价值。\n 3、便携式车辆检测与识别系统设计。以TMS320DM642芯片为核心,采用模块化思想分别对电源电路、视频编解码电路和外部存储器电路设计,实现视频图像采集和处理,完成了便携式车辆检测与识别系统设计。实验证明本文所设计的便携式车辆检测识别装置符合设计要求,为车辆检测识别提供了一个较好的解决方案。

关键词： 数字图像处理   力学测量   工程应用   剪切散斑   相位分析  

摘要： 基于数字图像的精密测量与运动测量已形成了一种新的测量技术一图像测量技术。图像测量技术是近年来测量领域中一个新的研究热点,是集光、机、电技术为一体的集成系统,具有全场、无损、非接触、高精度、高灵敏度、高分辨率、与同精度的其它测量仪器比较,相对价格低廉等优点,已被成功应用于科学研究和工程实际的各个领域。\n 本文以数字图像处理技术为基本手段,针对工程实际测试中的难点,就位移、速度,加速度、频率、应变、三维变形等测试中的若干问题进行了深入的研究和探索,使光学检测技术走出实验室,进入生产现场,解决工程实际问题,让光测力学方法为工业界所接受。主要研究工作如下:\n 1、针对高分子智能水凝胶等一类新材料的性能分析和表征缺少有效的测试分析方法,引入了数字图像相关测试技术。因该方法不能有效的测量弯曲变形,提出了以圆形子区模板结合变形初值估计的搜索策略,从而解决了弯曲变形的位移计算,成功的应用于海藻酸钠/PAA互穿网络水凝胶的电刺激响应行为实验研究,为制备高强度水凝胶的性能研究提供了有效的、可靠的实验分析方法和技术,同时也将对其相关应用及其发展起到了积极的推动作用。\n 2、基于迈克尔逊干涉原理的数字剪切散斑测量中引入相移技术,通过相位分析技术,即可确定相位分布,相位的精度可以达到2π/20,甚至更高,从而实现在一定的范围内对被测对象进行定量分析。将数值计算和实验有机结合,根据有限元计算结果引入初始边界条件,最终获得了沿剪切方向的离面位移分布。将本文提出的方法应用于测量大尺度下表面的微米级离面变形,成功的测试了带有支撑柱真空平板玻璃在大气压力下的表面微变形,并用有限元法进行了验证,对比结果说明了该算法的有效性和可靠性。\n 3、针对由位移场直接微分得到应变场会引入较大误差的不足,提出了一种基于位移场移动最小二乘拟合的全场应变求解方法。首先应用数字图像相关方法直接计算得到含噪声的离散位移场,然后尝试应用移动最小二乘法对其计算得到的含噪声位移场进行拟合,通过不同阶次的基函数来逼近其离散值,以此提高计算精度。同时给出了计算区域边界,如孔洞及裂纹附近区域等情况下的应变计算方法。对三点弯曲中心区域的应变场和中心带圆孔板的单向拉伸中心区域的应变场进行了计算,编制了相应的计算程序,得到了可靠的位移场和合理的应变场,与有限元计算结果相当吻合,比较结果说明,本文的方法简单、可靠,方便于工程应用。\n 4、利用以高速摄像成像技术、显微光学测量技术与时间序列数字图像相关方法相结合,建立的微机械结构动态性能分析测试系统,开展了微陀螺动力学特性的研究;并用有限元分析方法进行了验证。其测试结果与有限元计算结果一致,进一步验证了该测试方法的有效性和可靠性,且具有相当高的精度。通过有限元参数化建模,研究了双线性振动微机械陀螺仪的驱动模态和检测模态频率随其主要结构尺寸的变化规律;为微陀螺的动力学特性的进一步研究提供了新的实测方法和数值分析方法。\n 5、将非接触光测方法应用于宏观机械结构高精度动态性能分析。根据时间序列动态散斑相关跟踪测量原理,提出了一种用于宏观机械结构动力学特性测试与研究的时间序列数字图像相关方法。通过结构振动过程所获取的时间历程曲线,研究模态参数识别的方法;对运动图像采集、目标图像跟踪、序列图像相关处理方法、动态测量精度等进行了较深入的研究和实践。成功的对某数控转塔冲压机床横梁的稳定性进行了分析;对某柴油发动机机体在自由状态下固有频率进行了测试。本文方法为宏观机械结构的动态参数识别、性能分析和在线测试提供了又一新的途径。

关键词： 数字图像处理   实时监控   网络互联   测量系统  

摘要： 本文主要探讨了利用数字图像处理技术实现了一个工程应用设计。该应用可以实现目标的检测以及距离的测量，同时满足实时的监视要求，而且能够利用TCP/IP网络实现目标数据以及距离数据的输出，还可以进一步提供给其他平台记录分析，对于实际的工程应用有一定的借鉴作用。该系统的图像处理平台为基于DSP6437的处理核心，对视频数据(PAL制式)进行接收解码、分析视频流中的数据、经过图像处理算法的处理后，分离出目标，并自动计算出坐标。由于本系统采用两个DSP和两个镜头系统，仿照人眼的功能，利用三角测量的原理，可以计算出目标的距离。\n 探讨多种图像处理的算法是本文研究的重点。采用动目标发现的方法可以使得系统在静止的前提下容易发现镜头中出现的目标，另外采取运动补偿的方法可以使得在镜头运动的情况下也能发现运动的目标。为了能够获取更精确的测量结果，还研究了背景的消除方法，采用背景样本集合的方法以及直方图索引储存的方法可以满足实时调用。此外还补充说明噪声的消除，对图像的改善也有一定的作用。最后探讨了不变矩图像匹配的算法，该方法可以适应灰度突变、大小、平移、旋转无关的特性，而且算法复杂度较低，可以满足实时处理要求，系统可以利用该方法来识别目标。\n 最后，客户端计算机通过网络与DSP系统进行连接，以获取测量数据，实现远距离监控的需求。在客户端计算机上开发了一个易用的人机交互界面，同时提供了必要的数据分析，从而对目标的实时监控、测量分析具有一定实用价值。

关键词： 汽车火灾   物证鉴定   金相分析   数字图像处理   气相色谱/质谱法   标准图谱  

摘要： 当前各种汽车已经成为家庭生活以及商务活动的重要工具，由各种原因造成的车辆火灾数量越来越多，造成车辆本身和财产损失、人员伤亡。现阶段，车辆火灾调查工作通常以肉眼和经验判断为基础，调查结论受主观因素和其他干扰的影响较大。本文结合个人工作实际，深入研究车辆火灾原因调查过程现场查勘、提取物证、物证分析以及推理论证一系列车辆火灾鉴定工作方法和程序。\n 研究过程中从当前车辆火灾常见形势和车辆火灾的调查现状入手，分析和总结车辆火灾常见现象、原因以及常规的调查取证方法，使常常规车辆火灾调查规范化、程序化、系统化。与此同时，针对常规调查方法存在技术手段单一、理念落后的缺陷，在深入研究应用于建筑物火灾分析当中，近期发展较为成熟的的金相分析、图谱分析等物证分析技术，并在利用实验室现有的条件进行实验验证，使之契合汽车火灾实际，并可以更好的应用到汽车的火灾鉴定分析之中。\n 针对汽车导线熔痕金相分析的需求和常规金相分析技术的不足，分析研究采用数字图像处理技术和聚类分析等相关研究方法，改进金相分析方法，用数字形态学手段，剔除金相图中的干扰信息，得出所有晶格的清晰的轮廓图，提高金相分析的准确程度。对于燃料泄漏和助燃剂引发的车辆火灾，引入建筑物火灾鉴定中应用成熟气相色谱/质谱技术，验证分析汽车火场中汽油、柴油等易燃物的色谱/质谱特征谱峰，通过实验手段建立汽、柴油易燃物的标准图谱，以及各种燃烧状况下烟尘的标准图谱，为火灾现场提取的易燃物烟尘和残余物的鉴定设定参照基础，进而确定火场是否存在易燃物，以及助燃剂的类别。\n 在具体应用过程中对能够在火灾现场准确提取金属导线熔痕和助燃剂燃烧残留物及其烟尘能够很好的对火灾燃烧过程进行再现和分析，而对燃烧现场破坏严重、痕迹特征匮乏，干扰因素多的车辆火灾现场则分析能力不足。\n 实际火灾原因鉴定分析过程力求使传统的经验性查勘调查与物证分析技术相结合，进一步提高火灾认定的公正性和准确性，改变了以往对车辆火灾鉴定的手段单一的局限性。

关键词： 电视测角仪   参数检测   视频处理   TMS320DM642芯片   数字图像处理  

摘要： 通过分析电视测角仪的检测需求,结合数字图像处理技术,提出了以TMS320DM642为核心的视频检测系统框架,并对主要电路的设计进行了详细的介绍。根据CCD像元与数字图像中像素的对应关系,提出了在数字图像中计算弹标偏移量的处理方案,结合电视测角仪捕捉弹标信号的特点,通过追踪窗口的定位缩小了数据处理范围,提高了检测系统的实时性。整个系统以视频采集系统为基础,以数字图像处理为核心,为电视测角仪的检测研究提供了一种新的思路。

关键词： 二维数字图像   压缩感知理论   信号稀疏性   观测矩阵   重建算法   双水印算法  

摘要： 传统的Shannon/Nyquist采样定理认为，要在不损失信息的条件下满足精确恢复原始信号的要求，采样频率必须至少是该信号带宽的2倍，但是在诸多应用领域中这一要求显得过于苛刻。我们处理带宽很宽的信号时往往会面临两大难题：一是由于受到A/D转换器技术的限制难以达到要求的采样速率；二是大量的采样数据对后续处理造成了沉重的压力。这些不利因素制约了信号处理领域的发展，迫使人们开始在信息获取和处理等方面寻找新的出路。压缩感知(CompressiveSensing，CS)是近些年来出现的一种关于信号获取的新理论，它开辟了一条新的途径，使我们可以通过远少于“必须”采样数的观测值来获得信号的全部信息。本论文主要研究CS的理论以及其在二维图像处理中的应用问题。为了将CS与图像处理有效地结合起来，本文通过研究CS的自身特性，对建立更加适合图像处理问题的二维CS框架提出了一种可供参考的解决方案，并针对相关问题设计了对应算法。在此基础上，本文对CS理论在图像多描述传输领域和图像数字水印领域中的应用性进行了研究，并在CS框架下提出了相关算法。\n 在CS的基础理论研究方面，本文从应用CS的前提条件——稀疏性入手，介绍了CS理论的主要框架和体系结构，从多个角度对其原理以及性能都做了简要的概述。简单来说，在整个CS体系中，需要解决的主要问题可以被划分成三个方面：信号的稀疏性分析、观测矩阵的构造和重建算法的设计。本文在概括了CS的基本原理之外，还针对这三方面问题的内容和发展状况进行了简要的概述，并介绍了一些关键的数学基础。\n 在二维CS理论研究方面，受到观测矩阵设计条件的限制，使用快速的贪婪算法重建时需要一个稀疏分解矩阵。目前通常根据一维变换构造稀疏分解矩阵，无法体现图像的结构信息。本文通过构造等效矩阵来解决这一问题，通过重建图像二维变换系数的手段达到保护结构信息的目的。该等效矩阵与图像列序向量相乘得到的系数均来自图像二维变换，所以使用这种等效矩阵作为稀疏分解矩阵可以令贪婪算法重建的结果与图像二维变换系数相同，进而令基于等效矩阵的压缩成像可以在使用快速贪婪算法的同时保持图像的二维结构信息，并且不增加软硬件成本，实验显示该方法有效改善了图像重建的效果。另外由于CS理论是以假设稀疏值位置未知为前提的，所以应用中受到诸多制约。其实在图像处理等很多情况下稀疏值的位置是可知的，压缩感知可以退化成一个线性过程。为了充分利用图像的结构信息，本文在等效矩阵概念的基础上通过构造精度控制矩阵的方法来选取稀疏值的位置，并在此基础上设计了一种退化算法，该算法可以利用与稀疏值个数相同的观测值获取信号的近似形式并将信号的重建简化为一个线性求解过程。通过与同类算法比较可见，退化算法有效减少了传感器的数量，提高了运行效率。\n 在图像多描述传输领域中的应用方面，本文基于交织抽取和分块压缩感知理论，提出了一种可以在成像过程中实时实现的IEBCS-MDC算法。首先利用交织抽取将图像划分成若干个子图像，然后对各个子图像进行分块压缩感知形成多个描述码流，接收端通过求解优化问题重建原图像。分块策略保证了观测过程的复杂程度不因图像尺寸而改变，所以该方法结构简单易于实现，适合处理高分辨率图像，另外CS特有的自恢复能力提升了算法的抗丢包性能。实验表明，在相同的硬件环境下，该算法可以处理的图像尺寸远远大于同类的CS-MDC方法，在同样的丢包率下重构质量也优于CS-MDC方法。\n 在图像数字水印领域中的应用方面，将CS理论与数字水印技术相结合，可以利用CS的差异放大特性实现对图像篡改的检测，并利用其重建能力恢复被篡改的区域。此外，CS的观测过程本身可以看成是一个对信号加密的过程，而且这种加密可以在不必负担独立加密协议带来的额外计算消耗的情况下同时提供信号压缩和加密保证。本文针对数字图像的版权保护中涉及到的认证、篡改定位和篡改恢复问题，提出了BCS-SFZ算法。该算法首先将图像划分成若干分块，再按照CS理论对各个图像块进行观测，并将观测值作为零水印信息注册保存。实验结果表明，BCS-SFZ算法可以准确定位非法篡改并借助水印信息恢复被篡改的区域。CS理论的引入为算法提供了保密性支持，并且有利于实现图像成像与水印生成的同步，同时该算法实现简单，计算复杂度低。在BCS-SFZ的基础上，本文又针对一般水印算法功能单一，而双水印算法中两种水印互相干扰的问题，提出了一种交互支持双水印算法。首先将鲁棒水印嵌入图像中，然后从鲁棒水印的密钥中抽取出一部分形成观测矩阵，再利用BCS-SFZ算法使用该观测矩阵生成图像的半脆弱水印。零水印的使用减少了双水印对原始图像视觉效果的影响，可以有效避免两种水印之间的干扰。CS理论的引入实现了两种水印之间的交互支持，一方面鲁棒水印为半脆弱水印的生成提供观测矩阵及保密