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关键词： 细观结构   CT扫描   三轴荷载   数字图像处理   冻土   受力作用  

摘要： 冻土是一种由土颗粒、未冻水，冰和气体组成的复杂的特殊土，冻土受力作用下其内部结构变化是一个极其复杂的过程，由于实验手段和技术的限制，仍有许多问题没有得到很好的解决。本文从最基本的试样制备出发，通过大量实验，对比了多种制样方式和冻结方式对冻土试样内部初始结构，干密度与含水量分布的影响，确定合理的制样方法，在此基础上，进行了冻土受力作用下的单轴与三轴剪切实验，并对试验的全过程进行了无损CT实时监测，获得了各个阶段试样不同部位的CT图像，然后应用图像数字化技术，实施了对CT图像的初步处理。主要结论如下：\n (1)基于不同制样方法，对比分析了试样各部位含水量与干密度的分布状况。对两头压实法制得的试样进行CT扫描，一方面，获得了两种试样中土颗粒和水的质量吸收系数；另一方面，通过CT扫描结果，对试样的均匀性进行评价。整体来看，试样的CT数方差不大，密度分布比较均匀，且粘粒含量越高，用两头压实法越容易获得较均匀的试样，满足我们对试样均匀性的要求；\n (2)径向冻结情况下，不同土质及状态的试样内部水分在冻结过程中，均是向周边迁移，造成中心含水量减少，边缘含水量增大的变化趋势；在冻胀力作用下，冷端即试样边缘土体膨胀，密度减少，中心部位密度不变或增大，整体饱和试样冻胀，非饱和试样由于内部孔隙率大而冻缩；自上而下单向冻结情况下，不同土质及状态的试样内部水分在冻结过程中，含水量均发生边环增大，中心变小，上层增大，下层减少的变化趋势。饱和兰州黄土试样密度整体下降，饱和青藏粘土则发生了上部和边缘密度减小，下部和中心密度增大的变化，非饱和试样整体均冻缩。对比含水量变化图与密度变化图可知，其变化趋势互为镜像，说明在冻结过程中，随着水分迁移的进行，试样不同部位土体产生收缩或膨胀；\n (3)从冻结前后试样内部含水量差看，无论兰州黄土还是青藏粘土，单向冻结对于含水量分布的影响要较径向冻结方式造成的影响为小，并且在不饱和土样中两者相差更大；从试样干密度的标准差的变化来看，对于试样干密度的分布，饱和兰州黄土试样受径向冻结方式的影响较大，饱和青藏粘土试样受径向冻结方式和单向冻结方式的影响都较大，其余情况下，变化较小．\n (4)研制专为CT机配套的三端控温压力仓，利用外置冷浴，通过阀门开关控制冷媒的流量，克服了由于保温困难而产生的仓内温差较大的问题，最终温差控制在±0．1℃，达到实验精度的要求．\n (5)不同温度条件下，冻结兰州黄土的应力～应变曲线具有相似的规律，土体的弹性模量相差很大，温度越低，弹性模量越大；高温冻土对于温度变化非常敏感，其力学响应也更依赖于温度和含冰量，所以对于高温高含冰量冻土的研究需要有别于常规冻土。冻结温度对冻土强度有决定性的作用，本次试验中，高、低温冻土试样强度相差6倍以上．\n (6)单轴受力状态下CT实时监测表明，试样在加载初期体积收缩，但随着荷载的进一步增大转为膨胀。直至试样破坏，样品内部的压密和膨胀一直都在进行。CT数变化与冻结温度息息相关，在0～-2℃范围的剧烈相变区，CT数变化幅值较大，总体而言，低温冻结试样的CT数小于高温冻结试样；通过CT值计算试样干密度和体积含水量的分布，中心区域密度最大，而外围区域密度最小，全区、大区和中环密度较为接近，试样密度整体呈现出沿径向减小的趋势，而体积含水量的分布规律与之相反；随着加载的进行，试样密度经历了不变-缓慢减小-大幅度减小的过程，而体积含水量基本保持不变或略微下降．\n (7)不同温度条件，冻结兰州黄土在三轴受力状态下其偏应力～应变曲线具有相似的规律，一开始在围压作用下，试样沿径向方向被压缩，导致试样单向伸长；低温冻结试样的弹性变形持续时间长于高温试样，1MPa围压下的三轴力学试验中，温度越低，土体的弹性变形模量反而越小。试样塑性变形阶段持续较长时间，在应变以恒速率增大的同时，偏应力虽继续增大，但增大速度趋缓，即使样品轴向变形达到了20％，偏应力仍在持续增大，围压的存在，使得冻土试样在不断受力过程中内部结构有了更大的调整空间，进一步强化了冻土体的塑性特征。在同一围压下，随负温的增大，相同条件下冻结兰州黄土的轴向变形减小，体缩量增大，膨胀量减小。围压作用后，其强化作用在试样的外围区域体现的尤为明显．\n (8)三轴受力状态下，各试样整体损伤量基本都在0．1以下，相对于单轴受力状态下试样的损伤度要小得多，故围压对于冻土试样有“抗损伤”的功效；随着应变与偏应力的增大，损伤量也不断增大，对不同温度的试样而言，要产生相同的损伤，低温试样需要的偏应力远比高温试样需要的偏应力来的大．\n (9)对CT图像的数字化处理可以使得CT图像更加清晰直观，根据CT图像的直方图可以动态、定量地分析冻土受力作用下的内部结构的变化过程，比单纯的CT图像更定量

关键词： 数字图像处理   测井曲线矢量化   矢量追踪  

摘要： 目前各油田的老式测井结果只有图纸(横向图和底图),没有矢量化数据,很多测井图纸由于保存时间很长,造成图纸破损,损失了很多曲线的有效信息,所以必须要对图纸作数字化,即矢量化的工作。本文主要研究了测井曲线的矢量化方法,对其效果进行评价。

关键词： Balloon   Snake模型算法   分水岭算法   数字图像处理   图像分割  

摘要： 为解决数字图像如左心室MRI图像存在着弱边缘、与周围组织之间的低对比度区域的特点,传统的Snake模型算法分割数字图像,出现变形曲线泄漏现象这一问题,提出一种改进的Balloons Snake模型—Water Balloons Snake图像分割算法。该算法利用数学形态学理论自动获取左心室数字MRI图像的重心以及边界形状变化允许空间,采用分水岭变换算法获取图像轮廓内壁分水岭线,并以此作为Snake数字模型的初始样条曲线进行进一步轮廓捕获。以小香猪左室加标记MRI数字医学图像作为应用研究对象,对比了几种模型的不同处理结果。实验表明WaterBalloons Snake模型算法比经典Snake模型或Balloons Snake模型算法能够更有效地处理变形曲线泄漏问题,并且具有较快的收敛速度。

关键词： 人   隐孢子虫   卵囊   数字图像处理技术   形态学参数  

摘要： 目的建立并分析人源隐孢子虫卵囊的形态学参数,明确其形态学变化特点。方法收集一名严重腹泻儿童的粪便,涂片经改良抗酸染色法检测隐孢子虫卵囊。应用奥林巴斯(Olympus)BX50万能生物显微镜(日本)摄像系统采集1439个隐孢子虫卵囊的图像,利用计算机数字图像分析系统测定其长径(L)、短径(W)、周长、面积,用SPSS数据处理软件(12.0版本)分析,计算其卵形指数(L/W)等一系列形态学参数。结果计算机数字图像分析技术测定人源1439个隐孢子虫卵囊长径均值为4.78μm,95%可信区间为4.73～4.82;卵囊短径均值为4.35μm,95%可信区间为4.33～4.37;卵囊周长、面积和卵形指数均值分别为15.63μm、15.22μm2和1.10。计算机数字图像分析技术测定的人、狗和小鼠源隐孢子虫卵囊的形态学参数,经方差分析F值在10.7374～68.8776,P<0.01。结论利用计算机数字图像分析系统和SPSS数据处理软件,获得人源隐孢子虫卵囊长径、短径、周长、面积、卵形指数的累加和、均值、中值、最大值、最小值、标准差及95%可信区间等一系列形态学参数。获得的资料是精确的,为鉴别人源隐孢子虫提供了科学信息。

关键词： 印刷品图像   清晰度检测   数字图象处理   纹理特征   检测算法  

摘要： 在图像纹理特征分析基础上,提出了基于数字图象处理的印刷品图像清晰度检测算法,并进行了探讨,给出了算法工作流程并建立了模型。最后通过实验对算法进行了初步验证。

关键词： REPRODUCIBILITY   PATHOLOGY  

摘要： Context.-Digital images have become an important component of cytology practice. They are used in telecytology, automated screening, educational material, and Web sites and have potential for use in proficiency testing. However, there has been no formal evaluation to date to determine if digital image manipulation ( intentional or unintentional) can affect their interpretation. Objective.-To investigate whether alteration of digital cytology images affects diagnosis. Design.-Acquired digital images of ThinPrep Papanicolaou test slides were manipulated (rotated 90 degrees and brightness, contrast, red-green-blue color, and luminosity adjusted) using Photoshop. A test composed of these altered images, along with their original (unaltered) image and exact duplicates was given to 22 cytologists (13 cytotechnologists, 8 cytopathologists, and 1 fellow). All images were rated as negative, atypical (atypical squamous cells of undetermined significance), low-grade squamous intraepithelial lesion, high-grade squamous intraepithelial lesion, or positive for cancer. Weighted kappa and heterogeneity chi(2) statistics were used to measure levels of agreement and assess concordance between groups. Results.-The level of agreement for identical duplicate images was excellent (kappa = 0.81), compared with the poor agreement for manipulated image pairs (kappa = 0.21), a statistically significant difference (P < .001). For all altered image types agreement was poor. There was no significant difference between cytotechnologists and cytopathologists in level of agreement (P = .56). Conclusions.-Manipulation of a Papanicolaou test digital image, irrespective of the specific category of cytologic material photographed, significantly affects its interpretation by both cytotechnologists and cytopathologists. This suggests that care needs to be taken when digital cytology images are used, to specifically ensure that their alteration does not affect diagnosis.

关键词： 数字图像处理   X射线检测   阈值分割   缺陷提取   属性直方图  

摘要： 由于生产工艺存在不完善之处,导致了一些铸件达不到技术要求,因此铸件质量的检测至关重要。X射线检测系统与数字图像处理技术相结合可以实现缺陷的自动检测和分类,并使检测结果的评定过程客观化、科学化和规范化。X射线图像中的缺陷提取是数字图像处理技术的关键步骤,它直接影响到特征提取和缺陷分类的准确性。针对这一应用背景,并且考虑到铸件X射线图像具有对比度低、缺陷边缘模糊等缺点,论文提出了两种阈值分割方法来提取铸件X射线图像中的三种典型缺陷:气孔、缩孔和杂质。 通过先验知识的约束,属性直方图能够舍弃传统直方图中一些干扰成分或具体问题不关心的成分,它增强了算法的抗干扰性,且可以使一些分割方法变得简单和灵活,是本文研究的基础。首先提出了基于属性直方图的模糊指数熵阈值分割新方法,该方法改善了信息熵定义在图像分割应用中的不足。考虑到图像处理中存在很多模糊信息,首先利用参数化的隶属度函数将图像模糊化,然后给出模糊2-划分指数熵的定义,最后通过最大化属性直方图中目标和背景分布的模糊指数熵来选择最佳阈值。 其次,为了克服最大熵分割方法中涉及太多对数运算的缺点,且同时考虑图像的灰度信息和空间邻域信息,提出了二维属性直方图的最大相关性准则阈值分割新方法。该方法通过最大化图像的二维属性直方图中目标和背景分布的相关量来选择阈值向量,同时,为了减少计算时间,给出了该方法的递推算法。 应用两种阈值分割新方法分割出铸件X射线图像中的缺陷。由于充分利用了属性直方图的抗干扰性和使用灵活的优点,铸件X射线图像中的缺陷分割准确性得到提高。

关键词： 几何变分   数字图像处理   变分法   偏微分方程(PDE)   Euler-Lagrange方程   压缩感知(Compressed Sensing)   算子分裂   去噪   去模糊   字典方法   测地活动轮廓法   Chan-Vese模型  

摘要： 本文运用几何变分的方法，研究了图像处理的一些理论和实际问题．在理论方面，我们利用压缩感知(compressed sensing)和算子分解技术，给出了一些图像处理中能量极小化的模型的统一处理方法．这些模型包括：1．基于L正则化的去噪模型;2．基于L正则化的去噪、去模糊模型;3．基于TV正则化的去噪模型;4．基于带权的TV正则化的去噪模型;5．基于TV正则化的去噪、去模糊模型;6．基于TV正则化的一般模型;7．基于字典方法及TV正则化的去噪模型;8．基于字典方法及TV正则化的去噪、去模糊模型;9．允许字典更新的去噪、去模糊模型;10．允许字典更新的去噪、去纹理模型;和11．用小尺度字典进行去噪、去纹理的模型。我们给出了它们的能量泛函和极小解的迭代公式．在实际应用方面，我们提出了一个运用互信息，实现不同分辨率和不同获取方式的两幅图像间的配准和数据融合的方法。我们的目标是利用高分辨率黑白图像的信息，将低分辨率的彩色图像转化成高分辨率的彩色图像．具体的实现分成两步．第一步是配准阶段，我们在一幅图像和另一幅图像的非刚性变形间计算局部互信息．当两幅图像的互信息达到最大时，就认为这两幅图像对准了．第二步是数据融合．我们以第一步已配准的两幅图像为基础，这时，经过配准后，低分辨率的彩色图像已变为高分辨率的彩色图像，只是着色过程仅仅是简单的插值，因而被认为含有噪声．因此，第二步本质上是个去噪的过程．高分辨率彩色图像含的噪声越多，则其和高分辨率黑白图像间的互信息的值就越小，所以，我们可以认为去噪后的高分辨率彩色图像是与高分辨率黑白图像有着极大化的互信息．因此去噪可以通过负的互信息的极小化求解而得到．我们还改进了测地活动轮廓法和Chan-Vese模型，在它们的stopping函数中引入了特定物体的判别函数，从而使测地活动轮廓法和Chan-Vese模型的演化曲线不是停留在任何大梯度位置，而是停留在特定物体的边界上，使之适用于特定的需求．

关键词： 机器视觉   图像处理算法   圆孔检测   系统控制软件   误差分析  

摘要： 当今我国经济飞速发展,GDP增长速度维持在较高水平,其中生产制造业占了很大比重。为了提高行业生产效率和产品质量,机器视觉检测技术逐渐为人们所重视。机器视觉检测技术因具有非接触性、实时性、灵活性和精确性等突出优点在工业测量中得到不断的推广和应用。 目前,市面上的机器视觉检测产品种类繁多,但都不能满足用户专门要求。本文研究的课题来源于长春光机所与沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司的合作项目,设计针对某重点型号发动机涡轮叶片的光电影像测量仪。目标是测量涡轮叶片上导气孔加工后的大小、孔间距,以及检测系列型号叶片是否满足设计精度、加工精度要求。本论文的主要内容是开发光电影像测量仪的系统控制软件和针对非规则形状工件所采集的数字图像的图像处理算法的研究。 总体上,首先用控制软件操作五个电机分别控制X,Y,Z,U,V五轴,以调整不规则形状叶片待测姿态,之后由CMOS等图像采集设备对图像进行采集。采集图像后,以工业控制计算机作为图像处理的单元,对图像进行处理,得到预期数据。本系统主要完成了以下功能: ①软件控制五轴电机运动,以调整不规则形状的叶片待测姿态;②光栅尺、轴角编码器实时数据反馈及显示;③给出一种新的有针对性的在机器视觉检测中图像处理方法,对高分辨率(1280×1024)叶片图像的高精度、高效率处理算法,精度达到亚像素级;④存储实验数据,生成EXECL报表。 作为核心的图像处理算法部分则是针对某系列型号涡轮叶片的设计,在机器视觉检测中给出了一种有针对性的图像处理方法。该方法分为两个主要部分:基于采集图像的预处理、基于质心检测的孔圆心粗定位和两次最小二乘拟合算法的孔圆心精确定位;得到孔的圆心、半径和孔的间距等数据,精度达到亚像素级。 系统软件方面:以Microsoft的Visual C++6.0为平台,对硬件系统控制软件、图像采集软件、图像处理算法进行编程。其图像采集及处理算法部分运行稳定可靠,通用性、移植性好;用户操作界面友好、上手容易,还可生成EXCEL报表文件。系统软件由六个模块组成:系统准备模块、校验定位模块、运动控制模块、图像采集模块、尺寸检测模块和结果显示模块。 该光电影像测量仪己经投入实际的生产中,结果表明:系统的硬件方案合理可行,软件的控制部分运行稳定可靠,软件的检测部分处理速度快、精度达到客户要求。极大的提高了用户的生产效率,达到了预期设计要求。

关键词： 数字图像处理技术   油菜叶片   含氮量   颜色特征   叶片面积   颜面比  

摘要： 本文针对传统油菜氮素含量检测存在费时费力、经济成本高、实时性差等缺点,以甘蓝型油菜叶片为主要研究对象,采用数字图像处理技术,对油菜叶片颜色特征、叶面积等信息进行提取,分析了不同氮肥水平处理油菜叶片含氮量、颜色特征值、叶面积的差异性,着重对不同氮肥水平处理油菜叶片颜色特征值与含氮量作相关性分析,选取最具显著相关的颜色特征值、颜色特征值组合、颜面比(颜色特征值／叶面积)与实测叶片含氮量建立预测模型。 (1)详述了数字图像处理技术包括图像获取、加工、预处理、分割、颜色特征提取、叶面积测定的各种方法。在图像的处理过程中,发现灰度变换、超绿变换以及中值滤波去噪法都比较适宜油菜叶片的预处理;在分割过程中发现双峰阈值法和全阈值法分割效果比较好。 (2)建立了油菜叶片以基于RGB、HIS、HSV三个颜色模型的30个颜色特征值、叶面积值为主要特征的变量体系。 (3)分析了不同氮肥水平处理油菜叶片含氮量、主要颜色特征值以及叶面积的差异性。①在不同氮肥水平处理间,随着氮肥施用量增加,整株叶片、相同部位叶含氮量略有增加,但含氮量差异并不显著;不同部位叶间含氮量差异极显著,上部位叶含氮量最高,中部位叶居中,下部位叶最低。②在不同氮肥水平处理间,整株叶片、相同部位叶片除蓝色分量值外,其余5个颜色特征值差异均显著或极显著。不同部位叶片除蓝色分量值外,其余5个颜色特征值或者三个部位叶片差异均显著或者一个部位与另两个部位叶片差异显著。③在不同氮肥水平处理间,随着氮肥施用量增加,整株叶片、相同部位叶片面积值呈阶梯状递增,叶片面积值差异极显著。植株上、中、下部位叶面积值差异极显著。 (4)分析了不同氮肥水平处理油菜叶片颜色特征值与含氮量的相关性。①在植株叶片图像中,各颜色特征值与含氮量值的相关性较好,大部分达到极显著相关。不同的颜色特征值与含氮量值的相关性具有一定的差异性。经过变换的RGB值和色度坐标值与含氮量值的相关性除RG、gr组合即R/G、G/R、G-R、g-r外,均有所提高,其中2G-R-B、G-B、B/G、B/(R+G)与含氮量值相关性最好。②去掉CK处理植株后,其余处理植株叶片图像中,各颜色特征值与含氮量值的相关性均明显好于没有除掉CK处理植株时相应颜色特征值与含氮量值的相关性。③在所有处理油菜叶片图像中,各颜面比与含氮量值的相关性均明显好于相应颜色特征值与含氮量值的相关性,各颜面比与含氮量值的相关性全部达到极显著相关,g-r颜面比与含氮量值的相关系数达最高值0.7。 (5)构建了油菜叶片颜色特征值、颜色特征值组合、颜面比与含氮量值的预测模型。颜色特征值与含氮量值建立的模型中,以G/(R+B)、G/B、2g-r-b、g、g-b为自变量建立的回归方程最显著,颜面比值与含氮量值建立的回归方程均极显著,决定系数明显比颜色特征值建立的回归方程决定系数大(近1倍)。通过对显著的回归模型进行精度检验,各颜面比建立模型对油菜叶片含氮量值的预测精度在91.01%-87.88%之间,比同样样本颜色特征值建模预测同样检测样本精度提高9%左右。