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关键词： 非制冷红外热像仪   图像增强   边缘检测   图像分割  

摘要： 随着现代非制冷红外成像技术的快速发展,非制冷红外热像仪在民用和军用方面都得到了广泛的应用。但由于红外成像器件本身和探测环境的影响,其成像的效果并不理想,没有完全发挥红外成像器件的优势。故在实际应用中,需要对所获得的红外图像进行必要的处理,使其更适于人眼观察,为后续工作奠定良好的基础。 本文从非制冷红外热成像系统的基本理论入手,对红外图像的特点进行了分析,并以此为前提,讨论了红外图像的常用的空间域增强算法和阈值分割算法。其中重点根据红外图像的特点对灰度直方图规定化、Canny边缘检测和Otsu阈值分割等算法进行了改进,得到较好的视觉效果。本文验证了红外图像处理算法的有效性,设计出针对通用型非制冷红外热像仪的数字图像处理系统,该系统可以正常工作,图像处理的效果较为理想。

关键词： 虚拟外翻   胃肠道息肉检查   体数据重采样   外翻数据导航   体数据处理   数字图像处理  

摘要： 提高胃结肠癌症早期诊断的准确性和效率具有重要意义。目前以虚拟内窥镜为代表的一系列非侵入性的检查方法已逐渐成为胃肠道息肉检查和癌症早期诊断的常用技术。其中,近年来新提出的虚拟外翻技术能够通过外视的视角观察原内壁表面信息。观察经虚拟外翻后的结肠数据,视野明显扩大,视野面积数倍于虚拟内窥镜,而对病灶的定位也更为直观。这些特点克服了原有虚拟内窥镜和虚拟展平技术的局限性,使得虚拟外翻技术具有重要的实用价值。其应用前景经专家论证,已获得了国家863项目基金资助。 然而虚拟外翻技术作为一项全新的虚拟可视化技术,还存在一些问题亟待完善以便更好地应用到临床实践。为了改进虚拟外翻算法的处理结果,本文提出了以完整体数据作为外翻对象的虚拟外翻算法。经模型数据和人体CT扫描数据上测试,体数据外翻结果明显改善了原有二值化数据外翻结果中数据表面粗糙不光滑或者结构破裂的现象,进而可以提高胃结肠息肉检查的准确率和效率,降低检查者的视觉疲劳。围绕体数据外翻算法,改进和优化了与体数据外翻相关的外翻基准面、中心路径、体数据采样网格等外翻关键材料的处理算法,并验证了各算法的有效性,分析了它们在胃和肠道中的适用特性。 基于测地距离变换设计的局部膨胀腐蚀算法能够很好地避免原有膨胀腐蚀算法造成的基准面粘连问题;而利用了混合电场模型的虚拟外翻方法较原有基于局部电场模型的外翻方法大大减少了采样网格的计算消耗。通过分析各数据采样网格模型和外翻算法,本文总结出:通过中心路径外翻算法和混合电场模型采样网格更适合结肠内壁的虚拟外翻,而基准面外翻算法和符号距离函数采样网格更适合胃部内壁的虚拟外翻。 关于外翻数据的检查方法,本文基于数据采样网格设计了两种专用于虚拟外翻数据检查的导航路径:平行导航线以及螺旋导航线。设计并研究了螺旋导航检查、定点检查、分段检查和多导航路径并行检查等多种能够遍历整个结肠外翻数据表面的导航检查模式,分析了检查模式中各参数之间的定量关系,推算出螺旋导航检查和定点检查中推荐的参数设定,为虚拟外翻数据应用于临床实践打好基础。 关于外翻数据检查效果评估,利用体数据外翻方法对模型数据和真实CT数据实施外翻后,将虚拟外翻数据的息肉检查和虚拟内窥镜息肉检查进行了对照实验比较。结果表明无论在模型数据还是真实CT数据上,虚拟外翻数据检查都比虚拟内窥镜方法大幅降低了检查时间(在模型中平均减少了65.0%,在CT数据中平均减少了72.1%)。同时基本保持了对息肉检查的敏感性、特异性水平。虚拟外翻技术可以作为一种补充的非侵入式技术应用于胃肠道息肉检查。甚至和虚拟内窥镜、虚拟展平技术等融合在一起,组成功能更完整的胃肠道癌症诊断系统。

关键词： 结构振动   视频测量   摄影测量   散斑相关   数字图像处理  

摘要： 振动位移和频率是工程结构动力特性分析的基本参数,是进行结构实验和分析中极其有价值的原始数据,也是结构检测的难点和工程研究的热点,是保证施工,运行安全的重要监测量。对于大型土木工程结构,难以为其位移监测寻找固定的参考点,各种传统的位移监测方法都有其局限性,而位移是最直接和最有价值的信息,因此发展一种远距离、非接触的观测手段,并且能够实现自动记录、处理连续数据的实时系统是非常必要的工作。本文针对土木工程结构,通过采集视频,再将视频转化为数字图像的方法,基于数字散斑相关原理,获取位移信息,进而求得振动频率。本文对此方法进行了理论探讨和实验验证。 视频图像测量是一种基于视频图像的非接触获取空间信息的重要手段,是把图像当作检测和传递信息的手段而加以利用的测量方法,通过提取图像的特征信息,最终从图像中获取被测对象的实际信息。而数字图像技术的发展使空间信息的获取、处理得到飞速发展,已逐步迈向自动化、实时化和智能化。将这些高科技应用于土木工程,提供结构实验、监测的实时动态空间信息数据流,从而实现结构诊断评估智能化,是当前发展的热点。桥梁变形测量是桥梁健康监测的重要内容之一,大跨度桥梁跨度大,变形可达米级,常规技术不易满足大变形测量的要求,而图像测量技术测量范围大,成本低,能够用来测量大跨度桥梁的变形。 本研究完善了基于数字图像处理技术进行工程结构动态位移监测的方法,分别进行一维运动和二维运动的监测实验研究,对三维运动监测进行理论上探讨。在实验室里对不同的监测结构物上的标志点进行视频图像采集,用数字视频编辑软件将动态数字图像转换为逐帧存储的连续静态数字图像序列;用Matlab编程对其中的一些帧进行系统标定,通过手动框选的方法对图像进行点击确认散斑大小和范围,程序自动进行逐帧连续批量处理,获得动态目标点的坐标,并绘制出运动曲线。用这种方法可以实现动态位移的连续监测,并对其中的一些实验数据进行频域分析。通过理论与实验研究表明,在像素够高和环境合适的情况下,此方法精度高,处理速度快,操作简便,可以适应一般的工程环境。 本文为视频监测技术用于大型土木工程结构振动监测,提供了理论与实验研究基础,对该技术的工程应用起到积极推动作用。

关键词： 汽车前照灯检测仪   畸变校正   数字图像处理   TDS642EVM  

摘要： 前照灯是机动车夜间行车的必备装置之一,它的正确安装与否关系到驾驶者的生命财产安全。为此,国标对机动车前照灯的配光参数予以了明确规定,同时为了保证行车安全,必须对机动车前照灯进行定期检查。为了准确反映前照灯的安装情况,保证检测仪的检测精度就显得十分重要。 本文对国标规定的机动车前照灯检测仪的检测指标进行分析,明确了前照灯检测仪应该对前照灯光束的那些参数进行测量,同时分析了现有检测仪的检测原理与检测流程。现有的全自动前照灯检测仪大都引入图像传感器来对前照灯光斑图像进行采集,然后用数字图像处理技术来对光斑图像进行处理,最终求出前照灯光束的相关参数。但现有大多数检测仪都未对由图像传感器安装角度引起的图像畸变进行校正,降低了检测仪的检测精度。 为此,本文对造成图像畸变的原因以及该畸变对检测仪检测参数精度的影响进行了分析,同时提出了一种畸变校正算法。为了验证该算法的有效性,本文采用易于观测校正有效性的畸变同心圆环图像来进行校正实验。为此先在C++平台上用纯软件的方式实现了对畸变同心圆环的校正,实验结果证明了所提出算法的有效性。但现有的大多数全自动前照灯检测仪都采用DSP来进行数字图像处理,为了验证该算法在DSP数字处理平台上也同样有效,本文将该算法移植到了TDS642EVM型DSP数字图像处理平台上,并在其软件开发平台CCS环境中编辑了畸变校正程序。经过对比校正前后的图像,证明了所提出的畸变算法在DSP平台上也同样有效。 本文所做的图像畸变校正是对现有前照灯检测仪的完善,通过畸变校正提高了检测仪的检测精度,为保障夜间行车安全提供了一定的帮助,从而减少了人们生命财产的损失。

关键词： 数字图像处理   粒子图像测速   曝气池   气泡  

摘要： 目前,环境卫生学中一个重要的研究内容是创建和引进适宜于环境卫生学研究的新技术和新方法。由于环境有害因素存在多种形式及传播途径,因此研究污染物的扩散方式、速度、浓度等则成为研究污染物扩散控制措施的基础,面开发新的实验测量技术则更具有重要的意义。 本研究设计了一个曝气池流场的模拟实验装置,将气泡柱内静止液体气泡射流两相流场作为研究对象,在运用粒子图像测速技术(PIV)的基础上,研究气泡的尺寸大小、浓度分布等的数字图像处理技术。为进一步对存在污染物的两相流的流动状况、分散相的尺寸及浓度,并认识其流动规律的研究做出最基本的准备工作 经过对数字图像测量技术以及两相流动测量技术的研究,结合本研究设计的曝气池流场模拟实验,主要得到以下结论及研究成果。 (1)数字图像测量技术作为一种瞬时且无扰的全场测量技术,获得的图像中包含大量的离散相信息,只要通过运用恰当的数字图像处理技术,就可以获得气泡的粒径大小、浓度分布情况等参数信息。 (2)通过设计的曝气池流场的模拟实验装置,建立起本研究的水气两相测量及分析系统。确定了最优的照明光源选择及布置方法,采用适宜的摄影方法,结合不同的流体流动条件,获得一系列图像质量较高的气泡原始图像。 (3)用MATLAB对获得的图像进行数字图像处理,找到了一种最有效并且适用于两相流的数字图像测量方法。对原始气泡图像采取有限对比自适应直方图均衡化、灰度变化及非均匀背景校正技术等处理之后,图像的清晰度得到了显著地提高。采用多阈值法图像分割技术,从背景中准确地分离出了气泡,并对其进行标记,实现了对气泡粒径及掺气浓度等参数的统计功能,即最终获得了气泡的粒径大小及浓度分布等信息。

关键词： OpenCV   图像处理   计算机视觉  

摘要： O penC V是开发的C源码,基于Intel处理器指令集开发的优化代码,具有统一的结构、功能定义、强大的矩阵计算能力以及方便灵活的接口等特点,实现了实时的图像处理和计算机视觉方面的通用算法。O penC V包括C V模块、C VAU X模块、C X C O R E模块、M L模块和H IG H G U I模块,有间接存取、直接存取和带指针直接存取三种存取方式。

ISBN: (纸本)9787121135309

关键词： FPGA   数字图像处理   DSP Builder  

摘要： 随着科学技术的快速发展,尤其是电子、计算机技术的迅速发展,图像在社会各个领域中发挥着举足轻重的作用,随着图像处理的应用愈加广泛,图像处理能力的提高也越显迫在眉睫。基于可编程逻辑器件PLD的设计和应用已经深入我们科学技术、生活和生产的各个角落,同时也为图像处理技术提供了硬件基础。 为了提高图像处理系统的性能,本论文应用FPGA构建图像处理系统。尽管今天的DSP处理器很快,但仍有一些应用要求性能再进一步提升,而由于FPGA具有高性能、高精确度、高集成度、低功耗的优点,能够通过进一步完善硬件描述语言程序,使图像处理系统能够随时升级。所以,为了发挥FPGA的这些独特的优势,基于FPGA进行数字图像处理已是图像处理领域的一种发展趋势。 本文在介绍FPGA的结构、设计流程及设计方法的同时,还对数字图像处理进行方法分析、算法介绍,将其应用于图像的灰度变化、图像增强和图像分割的图像处理问题之中,并逐个采用模块式方法将其用FPGA技术实现。在整个系统设计过程中先对系统进行模块划分,主要分为图像采集模块、接口模块、控制模块等,然后利用VHDL语言描述各个功能模块,并通过IP核进行存储器的设计,使整个设计效率得到了提高。

关键词： 顺铂   DNA弹性   数字图像处理   药物浓度   几何构象   凝聚结构   抗癌机理  

摘要： 在本篇论文中，借助于原子力显微镜(AFM)研究了顺铂分子对DNA弹性和结构的变化。为了处理AFM图像，我们开发出一系列数字图像处理方法。利用这种方法，我们处理了三种不同几何构象的DNA，包括线性DNA，环形DNA和复杂结构DNA，由此进一步讨论了它们的物理特性和产生的机制。　　 顺铂是一种广泛应用的抗癌药物，其具有广谱的抗癌活性。在临床上，顺铂能够很好的治疗诸如睾丸癌、肺癌、头颈癌等，但其同时也具有很强的副作用。人们自上世纪七十年代开始陆续开发出几千种铂类化合物，但是不幸的是大部分测试药物并没有抗癌活性。为了获取一种有效的抗癌药物，需要对近万种化合物进行筛选，所以顺铂分子抗癌活性机理的研究对药物的开发和筛选是至关重要的。　　 在已有的研究中，DNA被公认为是顺铂分子抗癌活性的靶点，顺铂分子与DNA之间相互作用而导致DNA的构象被扭曲。为了研究处理具有复杂结构的DNA构象，我们在第三章中发展了一套处理AFM图像的方法，使之能够从生物大分子图像高效准确地提取量化信息。通过利用这种新的处理程序，我们不仅可以对线性结构的DNA图像进行处理，而且可以对于具有分支结构复杂DNA图像也能够处理。本文所提出的数字图像处理方法具有普适性，它也可以被应用到其他成像领域。　　 借助于AFM和我们开发的数字图像分析程序，研究了顺铂分子对不同型态DNA生物大分子的物理和结构特性的影响。在不同药物浓度下，AFM可以观测到DNA构象的渐变过程。在第四章中，我们发现了线性DNA的轮廓长度、驻留长度和弯曲角度与药物浓度之间的关系。在第五章，我们研究了具有环形特征的质粒DNA，通过计算回转半径，我们发现了顺铂浓度对质粒DNA构象影响的规律。此外，不同nick数目环形DNA与顺铂药物的研究表明，顺铂药物分子不仅仅能够改变DNA长链的角度，而且能够增加环形DNA的超螺旋程度。第六章发现了在顺铂药物作用下，DNA长链在富含GC碱基的片段里容易形成局部凝聚结构，对此现象产生的机制进行了讨论。这些顺铂药物对靶点DNA构象影响的研究势必加深对药物抗癌机理的理解。

关键词： 模态参数   振动测试   图像相关   边缘检测   连续梁   DASP  

摘要： 结构振动测试及模态参数识别在桥梁结构的检测评估中占据着十分重要的地位。本文应用现有的计算机图像处理技术的研究成果，对数字图像测量技术作出了理论研究，并且进行了针对桥梁结构动力响应的试验室模型试验。本文对结构动力参数识别技术及数字图像测量技术的应用背景、理论意义、已有成果和目前存在的问题作了较为全面的论述，重点研究了能否通过数字图像边缘检测方法识别出结构的模态参数，通过试验论证了该方法的可行性。 本文主要工作及成果如下： 1．总结了现有的桥梁结构振动检测方法的不足，对数字图像测量技术中的两种主要方法即边缘检测方法和数字图像相关方法进行了总结分析，得到了关于图像测量技术应用到结构振动检测中的一些优点； 2．采用普通USB摄像头和PC机作为硬件采集图像，利用Matlab软件实施了视频采集及分解、图像预处理、图像计算、信号分析四个模块的程序运行，进行了连续梁模型的振动试验，识别了连续梁模型的固有频率、阻尼比与振型，比较DASP系统的模态参数识别结果和MIDAS有限元计算结果，论证了数字图像测量技术进行参数识别的可靠性和精确性。 3．运用数字图像测量技术对同一连续梁模型分两段识别振型，标定比例系数后拟合为连续梁完整的振型。