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关键词： 煤岩分析   数字图像处理   最佳阈值法   镜质体   反射率  

摘要： 煤是一种有机岩石,利用研究岩石的方法来研究煤的学科称为煤岩学,随着煤化工技术的逐渐发展,煤岩学的理论和实践在炼焦领域的应用日益广泛和深入。常用的煤岩学指标主要有显微组分的定量统计和镜质体反射率的测定。将这两项指标相结合,可以检测来煤质量、准确地评价煤炭的炼焦特性以及预测焦炭的强度、优化配煤方案,以便提高焦炭质量,经济合理地利用煤炭。 目前,用于炼焦的煤岩分析主要是由显微镜和分光光度计组成的显微光度计来实现的。它可以满足炼焦配煤煤岩测试的各项指标需要,但也存在着以下问题:一方面,由于测试时煤岩组分的识别完全依赖人工,所以整个测试过程耗时长,准确度也不高;另一方面,由于它要求配有分光光度计、高压稳压电源等一系列硬件设施,所以整个系统成本较高,只有极少数单位拥有这些设备,无法推广使用。 本文通过对煤的有机显微组分亮度值测定结果分析得出:第一,对同一种煤而言,惰质组、镜质组、壳质组组分的灰度值分布范围依次递减,对不同煤而言,随着变质程度的提高,三者灰度值趋向一致;第二,镜质体反射率其实就是特定光下镜质体的图像亮度。基于这个结论,本文提出了用数字图像处理的方法来实现煤显微组分的定量统计和镜质体反射率的测定。同传统的煤岩分析系统相比,这种基于数字图像处理的煤岩分析系统将加快煤岩分析的速度,减少人为误差,降低产品成本,为煤岩分析系统的推广,为焦煤资源的合理利用奠定基础。 基于数字图像处理的煤显微组分的定量统计主要是通过对各组分的计数来实现的。为此,需先对获得的原始图像进行一系列的预处理。图像的消噪实验表明,小波变换用于图像消噪效果优于均值滤波,与中值滤波去噪相比无明显差别。考虑到今后的嵌入化应用,本文选用中值滤波算法对图像去噪。二值化处理时采用自动寻找最佳阈值法。该方法自动分析图像的灰度直方图,根据煤岩的三种主要组分确定最佳阈值,然后再根据需要确定的显微组分进行二值化。边缘检测时,比较Robert算子、Prewitt算子、Sobel算子、Canny算子、LOG算子边缘检测效果后,选用边缘增强效果较好的LOG算子。经过这一系列处理后可以得到较为满意的特定煤显微组分二值图像,通过对处理后的图象进行计数,即可获得特定显微组分的统计。 基于数字图像处理的煤镜质体反射率测定主要是通过对HSI颜色模型中I值灰度直方图的分析来实现的。利用HSI模型具有能把亮度信息I从颜色中分离出来的特点,对图像中特定显微组分各点的亮度值进行分析,最后形成直方图。该直方图可较直观的反映出煤镜质体反射率的特征。 鉴于以上分析,文章给出了基于空间域数字图像处理的煤岩分析系统的硬件构成,软件介绍。通过与传统的煤岩分析系统比较,这种新型煤岩分析系统把传统系统几个小时的处理过程降低为十几分钟,成本从近百万降低为不足十万。

关键词： 数字图像处理   教学模式   梯度算子   MATLAB  

摘要： "数字图像处理"是信息类相关专业的专业课,主要学习应用计算机对数字图像进行分析和处理的基本理论、方法。课程起点高、难度大,理论性和实践性都很强,传统的教学方法重理论、轻实践,教学效果欠佳。本文从教学内容选择、实践教学安排、教学学时分配等方面分析了"数字图像处理"课程教学的关键环节,提出了一种理论与实践相结合的教学模式,并以非线性锐化滤波器——梯度算子的讲解为例示范了这种教学模式的具体应用。

关键词： 异纤纤维   数字图像处理   模式识别   阈值   图像融合  

摘要： 近年来,随着工业自动化技术的飞速发展,使用自动化检测与控制设备来取代高强度、高密度的人力操作成为一种主要趋势。国内生产的异纤清除机识别效率低,经常出现漏检的现象;国外设备厂商制造的异性纤维分拣设备价格过于昂贵,使我国棉纺企业难以接受,而且国外的异纤检测设备与我国棉纺企业的现有成套设备难以配套使用。本课题正是在这种背景下提出来的,旨在开发具有自主知识产权的异性纤维检测装置,摆脱对国外产品的依赖,同时降低产品成本,节约企业开支,提高我过纺织工业的自动化水平,增加棉纺企业的竞争力。随着电子技术的发展,DSP已经广泛应用于工业生产和人们生活,本系统采用DSP作为数字图像处理器,来实现棉花异纤的检测。TMS320C6000系列DSP芯片是TI公司生产的用于图像处理的专用芯片。本课题采用了TMS329DM642芯片。 本文提出的异性纤维的检测算法是本课题的关键部分,论文前段工作主要是对数字图像处理和模式识别方面的知识进行研究和分析,在原棉图像预处理部分,主要利用数学形态学的知识进行处理;在后面的异纤检测部分提出了“三基色RGB阈值识别算法”,该方法对与原棉颜色差别较大的异纤检测效果较好,但是与原棉颜色相近的异纤检测效果不是很好。针对这种情况,基于多波段光谱照射下的纤维色差类比不同,使用图像融合的方法,能较好的检测出与棉花颜色相近的异性纤维。 本文在后半段对异性纤维检测装置的硬件部分进行了研究和探讨。本文设计的检测系统包括5个组成模块:原棉输送模块、光学照明模块、图像采集模块、基于DSP的异纤图像检测模块和异纤自动剔除模块。对于这5个组成部分,本文进行了分析和设计。 在本文的最后,通过实验仿真结果表明,本文所提出的研究方案和检测算法是有效可行的,达到了预期的效果和目的,并为今后的深入研究奠定了基础。

关键词： 数字图像处理   织物组织   颜色   织物经纬密度   纱线直径   纱线捻角   纱线密度   力学拉伸矫正  

摘要： 织物构成要素涉及结构和品质两要素,是机织物本身特征的表述,也是其质量的基本依据。人们以往只是根据应用特征将其简单地划分为外观、物理(力学)品质,并多为定性的表述与评价。显然,建立这两类要素的表征及对应方法,进而明确结构要素与织物性能间的关系,对织物的生产和使用都具有十分重要的理论指导意义。 机织物构成要素包括织物组织、结构、纱线构成、纤维的类别与混合比等。要从一块织物上获得如此大的信息,最佳检测方案是采用同试样同机测量的技术来实现,但目前尚无此类多特征、易交互纺织面料的组合测量理论和装置。 本文针对覆盖织物构成要素的基本评价,将原本分立进行的检验集中到一台操作系统上同步完成,探索实现织物大容量同机同试样测量的新途径。 研究在以下方面取得成果： (1)研制了一个集成光、机、电、算和控制技术一体化的织物构成要素的组合原位测量装置(FaCFAS系统)。FaCFAS系统由变焦、高分辨、动态摄像系统,多光路光源系统和力学测量系统组成。它可以有效地摄取织物的组织和结构特征及纱线的结构与形态、实现纤维的观察识别和图像获取,为利用数字图像处理分析技术对织物构成要素的原位测量提供了新的手段。 (2)针对以往图像算法难以解决紧密织物,歪斜织物,扭曲变形织物,绒面织物及组织结构不规则织物的纱线定位及纱线排列密度的换算问题,建立了一种力学拉伸矫正技术。通过力学拉伸方式去矫正织物的结构,从而改变了织物中纱线间隙的遮盖、移位的情形,获得清晰化的纱线排列的图像要素特征。特征的归一化,可统一纱线的分割算法,实现了纱线的准确定位和纱线排列密度的测量。实践证明效果较好,因此开辟了一种力学拉伸矫正技术和图像处理技术组合的新思路和新方法。 (3)在色纱排列分析方面：讨论了力学拉伸对织物颜色识别的影响,设计了若干针对色纱划分和颜色分析的算法。获取色纱信息的浮动窗口算法能够提取到纯组织点的像素；所设计的减色算法有效降低了数据的处理量,简化了运算过程；改进的模糊C均值算法实现了色纱分色；所设计的调色板算法,采用了点位取样和颜色统计值中位数做色彩,有效克服了随机的颜色变异点的失真影响,明显优于通常使用均值生成色彩的效果;具有自验功能的模板叠合算法,纠正色纱排列图的少数错误点,计算复杂度低,是对初始识别结果进行二次识别复验的把关工具。 (4)在织物组织的识别方面：提出了力学拉伸与图像处理结合的识别方案和相应算法。基于遗传算法的特征筛选和可分性原则的特征整合,构造出可以克服因毛羽或不确定因素所致个别组织点特征数据变异的组合特征,使缩减特征维数和提高特征性能兼备。力学拉伸织物的作用,强化了图像纹理,使组织点的异类特征值更趋分离,简化为明暗特征和纹理特征的织物的两个判析模式。对多个平行试样的组织意匠图,利用最小规格化和经组织点配准算法及模板叠合算法进行互验,可纠正原意匠图中少数的误判点,重构意匠图的识别正确率达到100%。 (5)在织物中纱线结构的测量方面： 其一,从织物中原位测量纱线的直径,不同测量点的测量精度不同。通过实验得到织物组织点处纱线的投影宽度dc与纱线的真实直径的线性度最好,应选择该处作为测量点。每个样品按照本文的方法测量26次,取置信度为0.95,则测量值与真实值的误差不超过3.5%。 提出了纱线的压扁系数η是一个具有很强实用性的纱线几何参数,通过对η的测算对于预测纱线和面料的一些性能具有参考价值。η小的织物,手感柔软,质地轻薄,覆盖接触面积大,防风保暖性好,适宜做秋冬的贴身面料。 其二,利用图像全局特性检测纹理的方向,将空间域比较困难的全局检测问题转化为适合探测纹理形状和主体方向的变换域求解。 设计了基于Fourier变换的纤维倾角算法,从角向功率谱中提取出纹理的主方向,由于受到样品和技术因素的影响,造成测量结果波动,代表性和稳定性尚不令人满意。 设计了基于Hough变换的纤维倾角算法,即使当纤维粘结成块,代表条纹方向直线出现的几率仍然是最大的,用简单的数据结构表达条纹的外形,它的抗噪能力强,直观性较好。与人工测量结果的相关系数为0.959(?)误差基本控制在5%之内,具有应用潜力。 其三,长期以来,纱线密度(δ)一直沿用简化假设基础上的经典理论和公式,被视为均值的表达,无法正确反映影响纱线中纤维实际的分布状态。本文以纱线直径与纱线线密度关系的经典模型为基础,利用δ随纱线结构松紧变化引起纱线外形轮廓的变化,而捻角能够体现纱线结构松紧变化的规律,本算法采用有监督的方式,引入了捻角对传统的δ值的修正系数kβ,由于质量沿长度的随机变化,将原本为恒定质量概念的纱线密度,难以通过称重获得其分布,而采用基于图像形状特征的间接测量,实现了一种纱线密度δT分布测量的新方

关键词： 字轮电能表   数字图像处理   结构特征   数字识别  

摘要： 随着市场管理高效化的快速发展,自动抄表系统已经成为电力产业中实现电能计量与管理自动化的重要环节之一。但现有自动抄表系统的升级,需要改装或更换旧型号电能表,并不适用于农村中的旧用户群体,因此在很长时间内无法取代手工抄表。针对此问题,本文研究并提出了基于数字图像识别的电能表读数系统,该系统具有免改装、免更换、无接触式自动采集及处理的特点。 本文深入研究了字轮电能表的读数特点和数字图像识别技术,设计了基于数字图像识别的字轮电能表读数系统,实现了字轮电能表的图像采集、电能数值的自动读识,以及针对电能、用户等相关信息的信息管理功能,如存储、计费、查询、修改等。 本文研究设计了基于数字图像预处理、数字特征提取、以及数字特征识别的数字识别算法。在数字图像预处理算法的研究中,本文提出了基于字轮区域图像定位的数字区域图像定位算法,实现了所有数字图像的精确定位；以及数字图像的信息增强算法,实现了数字图像的骨架信息提取。深入研究了基于边缘轮廓及其矩形特征提取的定位算法,适用于各级定位和信息增强的不同二值化算法,以及第6位非完整数字情况下的算法修正。通过对数字封闭孔、分支点、笔画的分析,设计了基于九格分区的结构特征提取算法及以具有最大积累权值的数字为输出结果的特征识别器,实现了数字图像的特征提取与识别。通过C#语言编写了字轮电能表读数系统软件,实现了数字识别算法并对其进行了样本测试及验证。 该系统实现了字轮电能表图像的采集、数字识别,并实现了字轮电能表读数信息的智能管理。其试验结果表明,该系统运行准确、可靠。

ISBN: (纸本)9787302222651

关键词： 数字图像处理   计算机图像   多媒体技术  

摘要： 本文主要阐述了数字图像处理的基本概念和发展历史,以及数字图像处理的基本特点和主要优点,并介绍了数字图像处理在各个领域中的应用及今后研究的主要方向和问题.

关键词： 应用型人才   数字图像处理   实践教学  

摘要： 阐述了数字图像处理课程在应用型人才培养中存在的问题,针对常见的问题提出了相应的解决方案与实现途径,对高等学校数字图像处理课程的应用与实践教学有一定启发作用。

关键词： 苎麻   叶片   氮营养   图像处理   预测  

摘要： 为了实现苎麻氮素营养快速诊断,通过盆栽培养三个施氮水平的苎麻,使用信息技术和常规方法,分别获取了不同生育时期两个苎麻品种叶片的SPAD值、图像特征值和全氮、全磷、全钾含量,并对它们之间的关系进行了分析,主要的结论与进展如下： (1)苎麻叶片SPAD值的最佳测定方法为从叶基部开始20%-80%区域内的主叶脉两端,避开叶脉进行多点测量取平均值。 (2)此标准下拍摄能获得曝光准确和清晰的标准苎麻叶片图像：采用CANON EOS 40D单镜头反光相机与CANON EF-S 17-85mm F/4-5.6 IS USM变焦镜头,镜头与背景保持50cm的垂直高度,镜头焦距35mm,快门速度1/60s,光圈F=5.6,ISO固定为100,白平衡自动,闪光灯强制关闭。使用红色绒布做背景,在暗箱中进行拍摄,采用色温为5400K、显色指数Ra>90、功率22W的环形灯光源。 (3)使用3×3模板中值滤波法能有效去除苎麻叶片图像的噪声,并保持原图像的清晰。 (4)使用最大类间方差法自动选取阈值分割绿色通道灰度图像,再填充并标记图像中的区域,然后保留面积最大的区域为叶片二值图像的分割方法能有效分割苎麻叶片图像。 (5)图像大小变换对提取的叶片颜色特征值及实际的叶面积、叶长和叶宽三个形态特征值影响不显著,而对叶片的实际周长数据影响极显著。 (6)不同施氮水平下苎麻叶片全氮含量差异显著,而全磷、全钾含量差异不显著。 (7)不同施氮水平下苎麻叶片图像G分量颜色特征值的差异达极显著水平。 (8)苎麻叶片的SPAD值与全氮含量极显著正相关,根据不同品种和生育时期SPAD值建立的6个全氮含量的预测模型,预测精度在85.23%-92.08%之间。 (9)数字图像处理技术可用于苎麻氮素营养诊断。根据不同品种和生育时期的叶片图像,筛选颜色特征值建立的6个全氮含量预测模型,预测精度在86.35%-93.83%之间。 (10)基于MATLAB语言环境自主开发了苎麻叶片图像处理系统,该系统不但具有预处理和分割苎麻叶片数字图像、提取颜色和形态特征值、诊断苎麻叶片氮营养状况的功能,还具有一些基本的数字图像处理功能。