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关键词： 混凝土   随机骨料模型   AUTOCAD   VBA   交点法   交汇法   数字图像处理  

摘要： 混凝土宏观试验周期长,耗费大量人力财力且随机性大,使其研究范围受到很大限制。伴随计算机技术的发展,混凝土细观层次的研究愈来愈受到人们的重视,即在考虑界面过渡区的前提下,将混凝土视为由粗骨料、砂浆以及骨料与砂浆之间的过渡粘结面组成的三相非均匀复合材料,进而弥补宏观分析的诸多缺陷和不足。本文从混凝土材料学角度出发,以数据结构和计算机图形图像处理学为基础,按照软件工程学思想,研究基于图形学的二维细观结构、三维细观结构的生成方法和基于数字图像技术的混凝土试块有限元建模,实现了混凝土细观结构的自动生成,取得以下主要成果: (1)提出了不同类型随机骨料模型的生成算法,为混凝土细观结构的研究提供了一种切实有效的建模方法。在骨料投放过程的干涉判断中本文提出了一种新的方法——交点法,该方法简单快捷、易于编程,并且适用于二维、三维包括椭球、凸多面体等各种类型骨料的干涉判断。 (2)在交点法研究的基础上提出了一种基于体积判定干涉的方法——交汇法,应用蒙特卡罗方法按照一定级配生成了混凝土二维和三维数值试件,提出了一种新的生成多边形骨料的方法,按照该方法可以在有限元软件中建立混凝土细观模型。 (3)在极坐标下生成了天然骨料模型。利用交汇法按照级配进行投放,生成了混凝土天然骨料模型。 (4)利用数字图像处理技术对图像进行分割,分别采用了灰度图和Lab色彩空间对混凝土断面切片进行分割,进而将其合并,并将得到的混凝土截面的数字图像映射到有限元网格,直接生成具有真实内部特征的混凝土数值试件。 算例表明,采用本文算法自动生成的、以及对混凝土切片自动识别的混凝土细观几何结构在统计意义上符合真实混凝土的结构特征。

关键词： 支票印章检测   支票印章配准   彩色模型   数字图像处理  

摘要： 印章作为一种具有法律意义的标志,已经广泛应用于银行等众多金融领域。随着社会经济的快速发展和图像处理技术的逐步深入,传统的人工检测印章的方法已经不能够满足人们的需要,因而快速、有效的检测支票印章已经成为银行系统中亟待解决的问题。 论文在研究了国、内外现有技术发展的基础上,结合数字图像处理和模式检测等技术,提出了一种基于数字图像处理技术的支票印章配准和检测方法。论文首先阐述了支票印章配准和检测方法的研究背景和现实意义,并对目前的研究状况做了分析和概括;其次,介绍了数字图像处理和形态学的相关知识;论文还针对灰度图像,详细的叙述了图像增强和分割的各种方法;最后,针对印章为彩色的特点,采用RGB和HSV颜色模型对印章图像进行提取,然后运用旋转配准的方法实现了印章图像的匹配,采用基本检测方法和基于Zernike矩不变量特征的方法,对印章图像进行了检测。实验结果表明:本文提出的方法可以得到较好的图像处理结果,实现了支票印章的有效检测。

关键词： 机器视觉   SVM   特征提取   数字图像处理  

摘要： 机器视觉技术是计算机科学技术中重要的研究领域之一。信号处理理论,电子和计算机等相关技术的发展推动了机器视觉这一领域的高速发展。其非接触、可视化好、智能性高的特点在科学、经济以及国防建设等领域得到了广泛的应用和高度重视。 检测火车滚轴伤痕是保障火车安全行驶的重要检测工作,而传统人工方法检测火车滚轴伤痕不但复杂费时,而且不符合现代高精度、高速度的工件检测要求。为了实现高速自动检测火车滚轴伤痕这一目的,本文提出了结合数字图像处理技术和支持向量机(SVM)的基于机器视觉的工件探伤系统。该系统采用多特征结合来描述工件伤痕和支持向量机识别伤痕的技术。基于机器视觉的工件探伤系统能够高速并精确地检测火车滚轴伤痕,从而完全取代传统人工检测方法。 本文的主要工作如下: (1)针对火车滚轴特点,设计并实现了工件伤痕检测模块。本文分析了火车滚轴的形状特征,结合Sobel边缘检测技术和多项式拟合技术提取图像中火车滚轴区域,并利用图像二值化处理技术和图像过滤技术成功标记伤痕区域。 (2)针对火车滚轴伤痕特征,设计并实现了多种特征相结合的特征提取模块来描述工件伤痕。本文分析了火车滚轴伤痕特征,设计并实现了结合图像的HOG、纹理、投影、链码等的特征提取模块,更加准确地描述了两种不同类型的工件伤痕,成功提高了分类器分类地精确度。 (3)设计和实现了结合数字图像处理技术和支持向量机技术的工件探伤系统。本文采用多种图像处理技术检测出工件的疑似伤痕区,并用多种特征结合的方式描述疑似伤痕区域,最后结合了支持向量机技术对疑似伤痕区分类识别,准确快速地检测出工件伤痕。 最后,本文给出了该系统的最终运行成果。测试结果表明,该系统能够准确地检测出工件伤痕,体现了本系统在系统架构设计上的优势。本文的研究成果能够应用于各种工业探伤领域,具有极大的实际应用价值。

关键词： 数字图像处理   稀疏表示   小波分析   阈值   形态成分分析  

摘要： 图像内容的有效化表示是指用较少的数据捕获到感兴趣目标的能力,即稀疏表示的能力。图像的稀疏表示研究已经成为近年来图像处理领域的研究热点,形态成分分析(Morphological Component Analysis, MCA)是近年提出的一种基于稀疏表示的信号分解方法,将其应用于图像信息的表示并和其它的图像处理方法相接合具有广阔的应用前景。基于此,本文基于MCA稀疏表示方法,重点研究了以下几个方面的内容： 1、研究了基于小波变换的图像去噪方法,并且数值实现了小波阈值去噪、模极大值去噪和相关系数法去噪,对各种方法的实验结果进行了对比分析。 2、将形态成分分析方法与小波阈值去噪法相结合对图像进行去噪。具体包括确定MCA的冗余字典、图像分解、稀疏结构小波变换并进行阈值处理。实验结果证明在经过MCA稀疏表示图像的基础上去噪可以达到良好的去噪效果。 3、对比不同阈值和阈值函数与MCA方法相结合的图像去噪结果,以及将未稀疏表示的去噪结果和稀疏表示的去噪结果相比较,实验结果证明稀疏表示图像更有利于图像的去噪。 总之,本文重点研究了基于稀疏表示的图像去噪,实验结果证明稀疏表示图像同样可以得到较好的去噪效果。

关键词： 岩画   数字图像处理   图像增强   图像锐化   边缘信息  

摘要： 岩画记录了原始时期人类生活环境的方方面面,不仅反映了艺术和宗教,家庭和婚姻等事件,甚至能反映出当时的社会经济形态,社会制度等等。岩画记录了人类自身的发展,像一本原始社会的百科全书,是古人留给我们丰厚珍贵的财富,也是我们研究古人类社会的最宝贵的遗产之一。岩画展现了原始美术的魅力,也展现了原始文化各个方面的成就,是民族史、原始宗教史、艺术史、经济史、民俗学、语言学、民族学、神话学、哲学等各种学科的珍贵研究依据。 岩画客观的记录和提取不仅仅涉及到岩画外在形式的准确性,它还包括颜色,刻痕深浅,制作方法,制作工具等等许多方面,但是由于岩画的保存条件是直接暴漏在野外的,所以因为遭受自然现象的腐蚀和后人的破坏,造成岩画信息的缺失,给记录和提取工作带来了极大的困难。 传统的岩画记录方法在野外工作时都存在着各自不可避免的缺陷,不能保证岩画完整,客观的记录。本文在总结当前岩画图像记录和提取的方法基础之上,结合数字图像处理技术,对岩画的记录提取方法提出了创新的思路。结合新疆巴里坤东黑沟考古项目,对东黑沟岩画运用数字图像处理技术进行了探索,对具有不同特征的岩画总结了不同的处理方法,达到了对岩画客观记录和研究的目的,克服了传统方法的不足之处,为岩画处理提供了新的思路。

关键词： 数字图像处理   图像修复   偏微分方程   TV模型   权值函数  

摘要： 随着科学技术的发展和人们生活水平的提高,数字图像处理技术被应用到人们生产生活中的各个领域。这使得数字图像处理技术成为近年来科学家研究的热门领域,图像修复技术是数字图像处理技术研究中的一个重要方面。它的主要目的是使观察者无法察觉图像已经被修改,或者为了获得某些特殊的效果,如图像中物体的隐藏或者文字的去除。 本文首先介绍了数字图像处理的概念、应用范围和数字图像修复技术的研究意义以及研究现状。在介绍典型的数字图像修复算法时分两大类来介绍:一是基于偏微分方程的修复算法,它对修复具有较小待修复区域的破损图像,效果较好,主要有BSCB模型、TV模型、CDD模型和Mumford-Shah模型;二是基于块的纹理合成图像修复算法,它对修复具有较大待修复区域的破损图像,效果较好。本文还从主观和客观两个方面介绍了图像质量的评价标准,同时给出了本文应用的图像修复质量评价标准。 其次,本文还详细地介绍了经典整体变分(TV)图像修复技术,并分析了该算法的优缺点,然后通过加入一个权值函数,对TV模型进行了改进。该权值函数是用参考点的梯度模值作为自变量,控制不同位置参考点对待修复点的权值不一样,实现不同的区域有不同的平滑程度,从而使得修复后图像边缘更清晰,过渡更自然。实验数据分析体现了改进算法的有效性。

关键词： 隧道变形监测   Visual C   数字图像处理   串口通信   工程应用  

摘要： 在长期的运营使用过程中,隧道容易产生变形。在隧道施工阶段主要的技术难点就是防止隧道坍塌,组织好对隧道变形的监测以及做好相关的地质预报工作对于隧道施工的成功起着至关重要的作用,对隧道的拱顶进行位移监测对于保障隧道施工的安全以及了解隧道的整体稳定性具有非常重要的作用。比较传统的隧道变形监测方法在接触的前提下进行,操作简单,成本低但不能监测到隧道周边点的三维位移。随着我国建设跨度的不断增大,这些传统意义上的接触式位移监测方法具有明显的局限性,所以发展隧道变形监测的非接触方法具有非常重要的意义。本文基于数字图像处理技术开发一套新的隧道形变监测系统。 论文首先对课题背景、目的及意义、国内外研究现状进行了概述,然后分析了监测系统的总体框架、硬件组成、软件设计以及系统的工作工程,接着简单介绍了系统的实现原理以及坐标解算相关公式的推导过程。 软件开发和实现方面,系统在Visual C++6.0平台下,基于MFC的多文档模板开发而成。程序完成的功能主要包括:1、读取JPG格式图片并将其转换为BMP格式;2、基于Windows API的方式实现串口通信,方便系统和电子经纬仪的数据传输;3、利用数字图像处理技术(阈值分割、中值滤波、区域标记)获取图片中目标的像素坐标;4、利用推导出来的坐标解算公式,根据图像像素坐标及经纬仪的观测值,输出解算结果,完成系统的目标。 文章最后将系统应用于实验中,实验结果的精度证明了该方法的正确性,可将其应用于实际的工程当中。

关键词： 棉花“三丝   图像分割   CCD探测技术   数字图像处理  

摘要： 棉花“三丝”是棉花中混入的一些异性纤维的简称,棉花中的“三丝”问题一直是困扰我国棉纺织企业的一大难题。我国是一个棉纺织企业的大国,从而棉花的“三丝”问题间接造成了我国经济的损失,若用人工挑拣,则投入的成本较大。在这种情况下,基于CCD探测技术的棉花“三丝”自动剔除系统应运而生。然而,国外生产的一些棉花“三丝”自动剔除系统价格方面都比较昂贵,使得国内的一些棉纺织企业无钱问津。因此,我国现阶段很有必要自主研发性价比高的“三丝”自动剔除系统。 棉花“三丝”自动剔除系统的目的是实现棉花与棉花中“三丝”的分离、尽可能的减少落棉率、提高单位时间内的棉花“三丝”分拣量。本课题为了实现这个目的,主要进行了棉花“三丝”图像分割的研究,为了得到理想的分割效果,在分割之前改进了棉花图像预处理的过程,仔细观察和分析了棉花图像的直方图信息,改进了图像分割算法,节省了计算时间、提高了识别率。 本课题主要包括以下五个方面: (1)阐述棉花“三丝”自动剔除系统的研究目的和意义,对国内外的研究现状进行综述。 (2)设计棉花“三丝”自动剔除系统的总体结构框图,简述整个系统的工作流程,并对各主要组成结构作出简要说明。 (3)讨论棉花“三丝”图像处理的过程中用到的一些主要技术,包括棉花图像的采集系统、CCD成像的原理、棉花图像的预处理过程和算法以及改进后的棉花图像分割算法并与原算法进行比较。 (4)设计系统的硬件部分,包括棉花通道的设计、棉花中有无“三丝”的预判断、喷气磁阀与棉花图像像素点的对应关系。 (5)对棉花“三丝”图像进行图像处理实验,找出影响分割效果的主要因素、对棉花中一些不易识别的异性纤维进行专门的实验,找出解决方案、提高系统的剔除率。 最后,对本课题的研究工作进行总结,并对下一步的研究内容做出展望。

关键词： 动态力学本构关系   数字图像处理   Lagrange分析方法   分离式Hopkinson杆  

摘要： 随着科技的不断发展，新型的工程材料不断涌现，获得这些新材料的动态力学性能在爆炸及军事等领域来说具有重大意义，本文针对传统的材料动态力学性能实验方法，提出了基于高速摄影测量学的Lagrange分析与Hopkinson装置相结合的新的实验方法，在处理实验数据时借助于反分析的方法来解决入射脉冲及反射脉冲迭加的问题，同时由于采用了Lagrange分析方法，使得在整个实验及数据求解过程中无需假定材料的本构关系，本文进行了Lagrange分析方法与Hopkinson杆相结合的实验，并编制了相应的Lagrange分析程序，得出了相应的曲线。 本文的主要工作和研究成果如下： （1）探讨了高速摄影测量仪的特性，并介绍了测量技术的相应硬件组成，指出了实验所需配备的相应硬件系统。 （2）分析了Hopkinson装置的实验原理，并对该实验装置所依据的两个假定进行了探讨，基于对实验精度的考虑，给出了压杆弯曲度及试件尺寸大小对实验结果造成的影响。 （3）介绍了Lagrange分析常用的几种处理方法，深入分析了Hopkinson杆与Lagrange分析方法相结合的理论过程，给出了实验测得不同力学量流场时相应的理论计算公式。 （4）制备了混凝土试件，利用现有的37mmHopkinson压杆对试件进行了冲击试验，并成功对试验所得曲线进行处理，得到试件在50mm,100mm,150mm处的应力—应变曲线，完成了Hopkinson杆与Lagrange分析方法的实际实验过程。 （5）对实验过程进行了数值模拟比对，证实了Hopkinson杆与Lagrange分析方法相结合的有效性。

关键词： 大长度计量   数字图像处理   刻线瞄准   图像测量   像素标定  

摘要： 装置自动化程度高、精度高、适用面广是大长度计量检定的重要导向,随着光、机、电各专业技术的不断发展,基于数字图像处理、激光干涉测长、无线运动控制、高精度环境参数测量的自动化直接测量系统日渐替代手工比较测量。 课题根据大长度计量需求,设计构建了一套自动化检测流程。基于数字图像处理的逻辑判别与直接测量功能,实现了线纹量具的静态与动态自动检测方式。针对不同量具刻线,实验并选择适用的图像增强、图像二值化、刻线中心识别算法。为快速实现直接测量,本文提出了一种基于图像相关测度与互相关函数,用激光干涉仪直接标定像素大小的新方法。 实验结果表明：基于数字图像处理的自动化检测系统,适用多数大长度线纹量具的快速测量检测,其测量不确定度符合规程要求,具有实际应用价值。