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关键词： 微小群孔   快速检测   数字图像处理   骨架   模式匹配  

摘要： 传统小孔检测方法适用于单个小孔的测量,检测微小群孔时效率低。针对微小群孔快速检测的需求,设计了一种基于数字图像处理技术的微小群孔快速检测系统,提取图像骨架,用模式匹配算法识别群孔,采用最小区域法逐个获取各个小孔的直径与圆度,引入真圆度信息判别各小孔的形状。实验表明:该系统精度满足生产要求,检测效率高,适用于微小群孔的快速检测。

关键词： 太阳能热发电   定日镜   法线倾角   激光束偏转   数字图像处理   面形精度检测  

摘要： 塔式太阳能热发电技术是一种可以大规模商业开发和利用的能源技术，目前石化能源供应日益紧张，为应对潜在的能源危机，我国把1MWe塔式太阳能热发电示范电站项目被确立为国家863计划的重点项目，目标是攻克塔式热发电的关键技术。由于定日镜的面形精度对太阳能的收集效率有着决定性作用，定日镜的面形精度检测被列为塔式太阳能热发电技术的关键技术之一，然而目前国际上还没有一种成熟的塔式太阳能电站定日镜的面形检测技术和设备。为大规模开展太阳能塔式热发电的应用研究，本论文在国家863计划项目“光学测量仪器研制及评价方法制定(2006AA05010501)”的资助和支持下，进行了塔式太阳能热发电站的定日镜检测技术研究工作。\n 研究表明目前的各种检测技术不适用于塔式太阳能热发电站的定日镜检测。本文首次提出以定目镜法线方向误差为定目镜面形评价指标和基于激光束扫描测角原理的定目镜检测方法，并建立了检测原理的基本数学模型。以此为依据设计和开发了定日镜子镜面形精度检测系统和定日镜主镜拼接精度检测系统。\n 定日镜子镜面形精度检测系统由光学测量系统、扫描运动系统和测量软件构成，可快速、准确的测量面积2500mm×2000mm以下的定日镜。专用的测量软件采用新的数据分析方式，不仅给出定日镜法线误差数据，更具有定日镜光学性能仿真能力，可以准确快速的仿真被测定日镜的实际工作状态，对定日镜的光学性能做出直观的评价。检测系统实现了定日镜面形精度的自动化测量和光学性能的定量分析，为塔式太阳能热发电站总体性能评价和估算提供了可靠依据。在定日镜主镜拼接精度检测系统的辅助下，可实现定日镜主镜的安装和检测同步完成，提高了定日镜安装的精度和工作效率。\n 经精度为1\"的自准直仪(Autocollimator德国产)进行标定，最终评定系统的测量精度高于0.1mrad。应用定日镜检测系统进行了定日镜子镜的检测和定日镜安装试验，实验结果表明面形检测重复精度高于10-3mrad，100 m2定日镜主镜总体面形安装误差小于±0.35mrad。证实了本文工作的正确性和对实际定日镜制造技术进步的重大作用。

关键词： 机械密封   空穴率测量   摩擦特性   数字图像处理   三维形貌测量  

摘要： 机械密封是一种用来解决旋转轴与机体之间密封的装置，在石油化工、电力、核能等工业部门中使用广泛。机械密封性能主要包括密封特性和摩擦特性。机械密封在摩擦磨损过程中，密封端面的空穴率发生着变化。正确测量统计端面空穴率有利于进一步开展密封特性和端面摩擦特性研究；探讨磨合阶段端面空穴率与摩擦特性参数之间的关系，有利于机械密封端面的优化设计和加工方法的合理选择。本文主要开展了如下几个方面的研究工作：\n 1．总结了机械密封摩擦特性和密封特性的研究历史及现状，探讨了机械密封端面空穴率测量统计及摩擦特性研究的意义。比较了现有接触式机械密封泄漏特性的研究方法，提出基于数字图像相关技术的机械密封端面形貌测量方法。\n 2．介绍了数字图像处理和数字图像相关方法的基本原理和三维形貌测量与表征方法，比较了以触针方法为典型代表的接触式测量方法、以光学测量法为代表的非接触测量法以及介于两者之间的扫描探针显微镜三种形貌测量方法。基于数字散斑相关方法提出三维立体重建的计算公式，并采用CCD及计算机处理系统进行了实验验证。研究表明本文所用的数字图像相关方法及程序所计算出的结果与实际情况基本吻合，可以用于三维形貌的测量。\n 3．进行了机械密封端面空穴率测量统计及摩擦特性研究。通过金相显微镜、摩擦磨损实验机和投影立式光学计，对工作在32号润滑油中、端面比载荷为500N的GY70机械密封的端面空穴率、摩擦系数、磨损量和摩擦力矩等参数进行了测量与统计，得出了空穴率与时间、摩擦系数、磨损量和摩擦力矩的变化关系曲线。实验结果表明，密封端面上面积小于30μ㎡的空穴占有率较高，大于30μ㎡的空穴占有率较低；在摩擦磨损过程中面积小于30μ㎡的空穴占有率渐渐减少，面积大于30μ㎡的空穴占有率变化不大。对于整个密封端面而言，空穴率随磨合过程的不断进行而升高。随着空穴率的升高，磨损量逐渐增大，而摩擦系数和摩擦力矩除在最初的一段时间内表现为下降外，之后便呈明显的上升趋势。因此，考虑空穴率大对加工方法要求低和初始端面摩擦扭矩对启动的影响，应将密封端面的空穴率设计为41．5％。

关键词： 土木工程结构   模型修正   应力场测量   数字图像处理   全景光弹实验   图像相似度  

摘要： 大型土木工程结构的健康监测与状态评估是当前土木工程学界的研究热点之一，损伤诊断是其中的一个关键问题，是建立结构预警体系的重要因素。因此，建立能准确模拟结构响应的有限元模型对识别结构损伤意义重大，其中模型修正技术是建立高精度有限元模型的关键。本文的研究工作是从数据最优的角度出发，探讨了在模型修正中如何在实测环节获取性态（数据完备性和精度）良好的响应数据，并将其应用于结构有限元模型的修正，建立能准确模拟结构局部响应的有限元模型。完成的研究工作与成果包括：\n 1．调研了模型修正技术的研究现状，重点对基于模型修正技术的参数识别和损伤诊断研究进行了分析。损伤识别是结构预警的关键环节之一，目前广泛应用的基于整体测点信息的模型修正技术很难有效识别初始损伤，而局部响应对损伤较为敏感，因此寻求基于结构热点区域响应信息的模型修正策略无疑更加合理。由此出发，讨论了模型修正技术中在实测响应获取上存在的一系列问题，提出了基于局部应力场信息的模型修正方法，并设计了全景光弹实验系统用于应力场信息的测量，该系统有效弥补了传统光弹性实验系统的缺陷，实现了对大尺度结构试样的测量。验证实验的结果表明，该系统是有效可行的。\n 2．在实验光场条件较为恶劣的情况下，将数字图像处理技术中的相关方法（数字光弹性法）用于应力场图像的分析。以四点弯曲条件下矩形梁表面的应力等差线云图为算例，通过Butterworh低通滤波和对数增强技术提高了图像质量；并通过形态学方法和canny算子对图像进行了修复；同时利用二维导数符号二值图法和条纹倍增方法精确提取了应力信息。算例分析结果表明，数字光弹性法的分析精度要高于传统的光弹应力分析方法。\n 3．以某大跨悬索桥钢箱梁结构中的加劲桁架为工程对象。实验中，按照全景光弹实验的要求，采用光弹性材料-聚碳酸酯制作了桁架结构的缩尺试样，利用全景光弹实验系统获取了关键节点处的等差线云图，并采用数字光弹性方法提取了应力响应信息。\n 4．以实测应力场信息为基准，基于灵敏度分析对桁架结构缩尺试样的有限元模型进行了修正。修正过程为了充分利用应力场信息，从应力场的分布特性入手，基于图像相似度构造了目标函数，并对其优化求解得到目标有限元模型。模型质量检验的结果表明，本文提出的基于局部应力场信息的模型修正方法是可靠的。

关键词： 口腔医学   牙根管填充   根管测量   图像处理  

摘要： 图像处理在现代医学中应用非常广泛，医学图像处理算法的研究具有重要的理论价值和实际意义，本文对于医学图像处理应用于口腔医学方面进行了研究。口腔根管根尖定位是本文研究的难题，如何准确的定位根尖位置是根管测量的首要问题。\n 本文对数字图像的二值化和边缘检测进行研究，二值化处理后凸现出了图像中我们感兴趣的区域，其次对根管进行边缘检测使其轮阔清晰易于提取，根管测量的难度在于根尖定位，通过边缘检测后可以得到非常清晰的轮廓将根尖准确定位。最终得到准确的根尖位置后就进行根管长度的测量，根管长度的测量分为直线和曲线两种形态，测量的方法也不一样，对于直线型根管采用最高点与最低点像素之间的三角变换求得，曲线采用横向扫描根管边缘，得两点后取其中点，计算中点处像素的数量。根据像素的数量求取一个点的长度，得到各个点的长度后相加就得到中线的长度值，中线的长度值即为曲线根管长度值。在现代临床医学中，口腔根管测量仍停留在传统的手工测量方面，很难得到准确的牙根管长度。同时根管填充不足或超过根尖的“超充”现象，容易引起外伤性尖周炎。通过本文方法可以得到确切的根管长度数值（精确到毫米），但传统的测量方法很难做到。通过这种方法的测量后方便地看到填充物在根管中深入的情况，检测根管充填是否到位，使得填充的成功率大大提高，从而减少牙根管填充的盲目性。

关键词： 目标识别   全自主足球机器人   数字图像处理  

摘要： 根据足球机器人比赛视觉系统的实际应用环境,对比分析了不同颜色空间的优缺点,采用HSI作为视觉系统的颜色空间,减弱了现场光照变化对视觉系统产生的影响,研究了在实际比赛场地条件下图像预处理和颜色阈值设定方法,采用声纳和红外传感器,结合机器视觉对比赛目标进行了快速识别和定位,实现了机器人的控球、带球和射门,比赛实验表明,该方法减少了运算量,提高了运算速度,进攻效果好。

关键词： 多聚焦图像融合   区域边缘   边缘检测   数字图像处理   多尺度分析  

摘要： 随着图像传感器技术的发展，图像处理技术的应用也越来越广泛。同一光学传感器在对同一场景成像时，要使场景中的所有目标都聚焦清晰是很困难的，如何将同一场景中的所有目标进行融合使融合后的图像处处聚焦已成为一个急需解决的问题。\n Curvelet（曲波）是一种新的多尺度分析的方法，比小波更适合分析二维图像中的曲线或直线状边缘特征，而且具有更高的逼近精度和更好的稀疏表达能力。第二代Curvelet变换理论的提出也使得其理论更易理解和实现。将Curvelet变换引入图像融合，能够更好地提取原始图像的特征，为融合图像提供更多的信息。\n 本文首先介绍了Curvelet产生的过程和基础理论，并且阐述了第二代Curvelet变换的原理，讨论了它的两种实现算法。\n 其次结合已有的图像融合规则和Curvelet的优秀的边缘分析能力，研究出一种新的更适合将第二代Curvelet变换应用于图像融合领域的融合规则——基于区域边缘的规则。首先对图像进行Curvelet变换，然后在相应的尺度上利用基于区域边缘的规则将Curvelet系数融合，最后进行重构得到融合图像。实验选用多聚焦图像，并通过选取几种不同组合的融合规则进行比较，从得出的图像和客观评价数据可以分析得出本文的基于区域边缘的规则非常适合将Curvelet变换用于图像融合，同时效率也比较高。\n 针对本文改进了的Curvelet融合规则的优点，将其用于边缘检测，可以发挥其有效的边缘保留能力。而各种边缘检测算子各有千秋，通过融合，可以综合其各自优点，获得更好的边缘检测效果。\n 最后，鉴于专用性和使用的方便性，开发出一个具有图像融合功能的数字图像处理系统。它包含了图像的预处理和图像融合功能。在图像融合部分，结合了Visual C++和Matlab各自的优点，进行二者混合编程。因为Visual C++调用Matlab引擎，合理地利用了Matlab功能强大的图形图像处理函数。这个系统可以进行友好的操作和高效的图像处理。

关键词： 复合材料   数字图像处理   边缘检测   哈夫变换  

摘要： 随着图像工程技术的发展,利用数字图像技术来分析和解释复合材料微观结构已成为热点。为从复合材料微观结构图像处理与分析中得到纤维图像的直线及曲率很小的长度信息。着重利用哈夫变换等图像处理方法提取复合材料的纤维长度分布信息,并结合数值计算的相关知识对结果进行处理,达到了分析复合材料微观结构的目的。经过理论分析与仿真验证,哈夫变换等方法可以有效地处理好纤维图像中错综复杂的线段,数值计算可以精确地得出计算结果。

关键词： 触摸式显示器   系统标定   图像检测算法   触摸式影像量测仪  

摘要： 介绍了数字图像检测系统的基本结构和测量原理,同时介绍了软件界面和测量系统的标定方法,阐述了采点法和描线法两种关键数字图像检测算法的基本原理。该检测系统采用触摸式显示器为操作中心仪器,以触摸屏为用户与计算机交互媒介,根据触摸屏操作特性专门开发的测量软件操作简单、便捷,省去了鼠标、键盘操作,与传统手动影像测量仪相比,效率大幅度提高。

关键词： 数字图像处理   多尺度处理   Contourlet变换  

摘要： 随着图像在我们生活中越来越重要的作用，使得图像处理技术也快速的发展。目前数字图像处理科学已经成为工程学、计算机科学、信息科学、统计学、物理、化学、生物学、医学甚至社会科学等领域中各学科之间学习和研究的对象。在信息社会中，数字图像处理科学无论是在理论上还是实践上都存在着巨大的潜力，使得有效的图像表示和处理也受到了极大的重视。而多尺度几何分析是继小波变换后的一门比较新的图像处理方法。\n 常用的图像的多尺度处理包括脊波变换(Ridgelet Transform)，曲波变换(Curvelet Transform)和轮廓波变换(Contourlet Transform)。而大部分图像由于轮廓特性明显，用轮廓波变换(Contourlet Transform)具有更好的稀疏性。轮廓波变换(Contourlet Transform)是新一代信号分析工具，具有多分辨率、局部化和多方向性等优良特性。\n 论文是以基于Contourlet的多尺度处理算法来实现对图像的处理。用Matlab编程实现了Contourlet变换的算法。再以Labview设计了图像处理的界面及其外部接口。\n 第一章为绪论，简要介绍了本文的研究目的及意义，国内外研究进展情况，以及本文主要的工作。\n 第二章讨论了常用的图像处理算法。\n 第三章讨论了基于多尺度的图像变换的几种方法。\n 第四章研究了Contourlet变换在图像处理中的应用\n 第五章设计了在Labview上的仿真实现及其外部接口。用Matlab和Labview混合编程实现了Contourlet算法和外部接口。\n 第六章：总结与展望，对本文的工作进行了总结，指出了有待进一步研究的问题。