基于图像处理技术的等离子体射流稳定性研究

在等离子体技术领域,目前主要基于分析等离子体电弧弧压波动情况间接的研究等离子体射流稳定性。提出一种利用CCD相机以一定频率拍摄等离子体射流图像并基于MATLAB程序分析等离子体射流稳定性的方法。首先利用高速CCD相机按照设定的拍摄频率拍摄等离子体射流图像信息并保存;然后利用MATLAB程序将拍摄的等离子体射流图像转化为灰度图,并求取灰度图中像素大于阀值的像素长度;接着根据预先测量的单位像素长度与等离子体射流实际长度的比值获取等离子体射流实时长度值;最后求取等离子体射流长度与平均长度值的差值和平均长度的比值,定量的分析射流的稳定性。此外,基于此分析方法,通过实验对层流等离子体射流稳定性进行了分析,结果表明此法可有效在线或离线分析等离子体射流稳定性,且等离子体射流的实际波动情况并不与等离子体电弧的波动情况完全保持一致。     

压力对双射流电弧等离子体特性的影响

该文采用实验测量方法研究了气体压力对双射流直流电弧等离子体弧电压、放电稳定性及等离子体电弧-射流区二维投影温度场的影响规律。通过引入可见光测温技术,对不同工况下的热等离子体放电图像进行采集,并采用二值化阈值分割方法求取投影温度场对应的等灰度线,利用8方向Freeman链码对特定边界进行描述,从而对热等离子体电弧-射流稳定性进行评估。研究结果表明:在其他参数保持不变的情况下,随着反应器内工作压力的降低,电弧-射流区二维投影温度场高温区面积增大,同时,电弧的稳定性也会受到一定影响;但随着工作气体流量的增大,反应器内工作压力对电弧-射流二维投影温度场高温区面积变化的影响减弱;在本文实验研究参数范围内压力对弧电压的影响较小。     

高温物体成像时彩色CCD相机的自动调光方法

针对温度变化大的高温物体在CCD相机上成像时图像会发白或发黑,导致图像中物体特征被弱化这一问题,提出一种基于灰度均值的彩色CCD相机自动调光方法.文中首先阐述了CCD相机成像时物体热辐射对图像灰度的影响;然后分析了彩色CCD相机采集的850～1200℃高温物体图像的特点,建立了RGB基色图像灰度均值与积分时间的关系;最后提出一种自动调光方法,该方法通过采集一帧预测图像来计算物体所在的温度区间和最佳积分时间,根据最佳积分时间采集彩色图像,按照温度区间提取彩色图像对应的基色灰度图,并将其作为后续处理图像.实验结果表明,该调光方法对温度变化具有很好的鲁棒性,基于此方法的彩色CCD相机能采集到具有稳定灰度值的高温物体图像,有利于高温物体的几何测量和表面缺陷检测.     

基于双棱镜单摄像机立体视觉的P-GMAW熔池表面重建

利用传统的双目立体视觉技术进行焊接熔池表面形貌的三维传感,系统成本昂贵,且拍摄时必须保证同步,摄像机参数的不一致也容易造成重建误差。分析了双棱镜立体视觉系统原理,搭建了一套基于双棱镜的单摄像机立体视觉系统,在一个CCD像面上拍摄到同一物体存在视差的两幅图像,预处理后通过SSD算法求取像素级视差图,然后由二次曲线拟合进一步获得亚像素级视差图,由标定结果求得每个图像点对应的三维坐标。通过搭建的传感系统获得了P-GMAW平板堆焊基值期间的熔池图像,依照上述流程重建了熔池的三维表面形貌,同时针对重建结果做了误差分析,证实了其可靠性。     

基于自组织特征映射网的灰度图像二值化方法

文章提出了一种基于自组织特征映射网 ( SOF M)的灰度图像二值化方法 ,通过像素灰度值对网络的训练找到图像的目标类灰度中心和背景类灰度中心 ,再利用竞争取胜的机制处理每一个像素使其二值化。实例验证了这种方法处理受噪声污染的一些质量中等和质量较差的灰度图有较好的二值化效果。     

细丝直径的数字图像测量算法

介绍了细丝直径测量系统的构成,阐述了应用数字图像处理的方法对细丝直径进行高精度图像测量的算法。用求刻度线频率的方法得到标准刻度尺的单位刻度像素长度;对细丝图像进行二值化,根据细丝的方向求取细丝直径的像素长度;通过单位标定,得到细丝直径的测量值。与使用螺旋测微器得到的测量值进行了比较,结果表明,基于数字图像处理算法的细丝直径图像测量方法具有精度高、测量速度快等特点。     

采用离散小波变换和游程长度编码的图像压缩与恢复

为研究图像的压缩与恢复技术,提出了采用离散小波变换和游程长度编码实现图像的压缩与恢复．首先将原图进行3层离散小波分解,然后对分解后的子图分别采用游程长度编码实现图像压缩,最后进行游程长度解码和离散小波反变换实现图像恢复．通过对4张标准测试图像的MATLAB实验仿真,证明了该方法具有较高的压缩率和较小的压缩误差,尤其适合于邻度像素灰度值相关性高的图像．     

细丝直径的数字图像测量算法

介绍了细丝直径测量系统的构成,阐述了应用数字图像处理的方法对细丝直径进行高精度图像测量的算法.用求刻度线频率的方法得到标准刻度尺的单位刻度像素长度;对细丝图像进行二值化,根据细丝的方向求取细丝直径的像素长度;通过单位标定, 得到细丝直径的测量值.与使用螺旋测微器得到的测量值进行了比较,结果表明, 基于数字图像处理算法的细丝直径图像测量方法具有精度高、测量速度快等特点.     

农药残留检测系统图像采集标定方法研究

利用农药残留检测试纸显色区域的颜色值进行农药残留度测量,需对测量系统中的彩色CCD图像传感器进行标定,消除图像颜色失真.采用在拍摄环境中放置灰度块的方法,利用灰度块的RGB分量平衡性与灰度线性渐变性,同时对彩色CCD图像传感器进行白平衡和非线性校正.实验表明,该标定方法能够很好地还原颜色值,有利于农药残留检测的后续工作.     

基于非接触式温度测量中的高温熔体识别方法

提出一种基于灰度阚值分割的高温熔体识别方法.采用双峰法和最大方差自动取阚值法分别确定预分割阈值,再根据高温熔体的灰度值近似相等选择合适的分割闲值,使所分割的目标的灰度值的等级数较少,并使高灰度值的R色总数最多.根据这种方法,利用MATLAB软件,对拍摄的某铜冶炼厂高温熔体图像进行仿真实验,结果表明:对于目标和背景对比强烈的图像,采用双峰法分割效果较好;而最大方差自动取阈值法更适用于图像中目标占很大比例的情况;这种识别方法能自动调整不同拍摄条件下的图像分割阈值,从而准确地识别目标.     

基于光密度的低压喷油器喷雾形态分布特征检测方法

人工称重方法在检测低压喷油器喷雾形态分布时存在的精度低,操作复杂等问题.设计了一种基于光密度法的检测方法.该方法采用高精度的CCD相机与高密度集油盘配合采集油雾分布图像,提取目标区域的灰度值,利用灰度与集油液位高度之间的关系,获取喷油器喷雾分布的三维形态图.试验表明,该方法能够快速准确测量喷油器的喷雾分布特性.     

一种基于近红外-可见光映射的快捷静脉提取算法

针对可见光图像开发了一种快捷的静脉提取算法.采用可见光-近红外同步相机拍摄一组皮肤图像,利用限制对比度自适应直方图均衡化方法调整近红外图像的对比度.采用Gabor滤波器自动提取其中的静脉信息,在此基础上获取可见光-近红外图像中静脉及普通皮肤的对应像素值.以此作为样本,训练一个三层前向神经网络,模拟可见光到近红外像素值的映射关系,实现对可见光图像中静脉的提取.针对入射光强度变化对可见光图像中像素值的影响,提出一种图像亮度自适应调节算法.实验结果表明,该方法对于不同条件下拍摄的图像具有良好的鲁棒性,对于不同时间拍摄的图像也具有较好的稳定性.运算过程简单快捷,有助于开发应用于医疗的低成本便携式静脉显像仪.     

基于多通道Gabor滤波的指纹图像二值化方法

为解决传统的直接利用图像全局或局部灰度特性的指纹图像二值化方法的不足,提出一种多通道Gabor滤波的指纹图像二值化方法。首先构造多通道Gabor滤波器组对规格化后的指纹图像提取不同方向纹线对应的主要频率成分。将获得的多通道的滤波响应图线性叠加形成单幅Gabor滤波叠加响应图。然后对其再次采用以上滤波器组滤波,分别求取各位置的最大Gabor响应构成最终的指纹滤波能量响应图。最后分块并求取块内阈值实现二值化。实验结果表明,该方法较基于灰度特性的方法鲁棒性更好,特别对存在粘连、噪声和断纹、孔洞等现象的指纹图像有较好的处理效果。     

亚像素级细分在CCD光靶中的应用研究

由高速线阵CCD相机基于交汇原理组成的弹丸立靶坐标、射击密集度测试系统,其测试精度与弹丸图像的边缘位置密切相关,弹丸穿过大靶面的边缘区域时成像模糊,其灰度值呈连续变化状态,常用的图像边缘检测算子已经不能适应这种情况.对8 m×8 m的靶面,一个像素就会在物方最大引起±10 mm的测试误差.将Sobel边缘检测算子的粗检测定位与三次样条函数差值的细检测相结合,先用sobel算子粗检测,再构建三次样条函数,利用三次样条插值对弹丸图像边缘进行亚像素级细分.实弹射击试验结果证明,这种方法能够将系统的最大测试误差降低到±2.5 mm.     

CCD摄像机标定中角点亚像素定位方法

CCD摄像机的标定是实现光学三维轮廓测量技术的必要步骤,其标定精度在很大程度上取决于标定特征点的定位精度.在分析现有棋盘格角点像素级和亚像素级定位方法不足的基础上,提出了一种基于改进SV方法的棋盘格角点亚像素定位方法.首先,采用SV算子对角点进行像素级检测;其次,选取标定图像中以初定位角点坐标为中心的5×5像素区域,对其灰度值进行双线性插值;最后,计算插值图像的灰度质心,再根据插值放大倍数,将质心转换到亚像素坐标,实现了角点亚像素定位.实验结果表明,该方法可以获得亚像素级角点坐标,实现CCD摄像机的高精度标定,标定平均误差为0.108 mm.     

线阵CCD响应非均匀性的检测与校正

通过分析线阵CCD响应的非均匀性,提出了一种用于线阵CCD的非均匀性检测系统,并给出了基于最小二乘法的校正算法。在不同辐照度下采集各像素的灰度值,用最小二乘法求出期望的辐照度与灰度的对应关系,计算出各像素的修正系数,得到线阵CCD的校正矩阵,并对各像素的实际灰度值进行修正。实验结果表明,校正前灰度偏差达6.1,校正后只有0.02889,有效的改善了线阵CCD响应的非均匀性。     

基于相机响应曲线拟合的道路能见度检测算法

在分析各种能见度检测算法优缺点的基础上,为了进一步提高能见度检测的精度,本文设计了一种新的基于相机响应曲线拟合的能见度算法:通过对高速路上的监控相机设定严格的参数,用固定光圈,不同曝光时间,拍摄稳定均匀光源照明的均匀白色漫反射表面,选取拍摄图像的中间部分计算图像平均灰度值,拟合图像的平均灰度值与曝光时间的双对数曲线,得到视亮度与固有亮度之间相互转换的重要参数值。本算法利用高速监控设备,采用路面作为标志物,解决了在高速路上不易寻找目标物的问题,计算误差小,成本低,不需额外增加检测设备,非常适用于高速路上雾天能见度监测。     

基于混沌算法的数字图像加密技术

通过Logistic混沌映射产生混沌特性的序列,将混沌序列应用到数字图像加密解密技术中。混沌序列的值与数字图像灰度值进行了异或加密运算,后实现了改变数字图像灰度值,从而实现了数字图像的混沌加密。经过MATLAB仿真实现了加密的过程,仿真结果利用直方图,加密前后图像相邻像素值的相关性,密匙的安全性分析。表明了这种基于混沌算法的加密系统具有良好的安全性,快速性。     

一种抗掩密分析的图像LSB掩密算法

信息隐藏是在不影响载体数据可用性的前提下,将信息隐藏在数字多媒体诸如图像、视频和语音信号中的一种信息安全技术。针对传统LSB掩密算法仅在图像像素值上进行秘密信息掩藏的缺点,提出了一种基于灰度值扩散的图像LSB掩密算法,该算法首先利用混沌影射将载体图像进行像素灰度值扩散,然后在扩散后的灰度值上进行LSB掩密嵌入,最后进行灰度值逆扩散得到含密图像。实验结果表明,本算法不仅可以很好地保持掩密图像的质量,而且对于信息量估计法、RS分析法以及GPC分析法等掩密分析都具有很好的抵抗性。     

工业过程噪声干扰下图像关心区域分割算法研究

针对单纯的基于像素灰度值的图像分割方法难以精确分割工业过程有噪声干扰的情况,提出了基于自适应网格搜索的Gabor小波纹理粗糙度方法,用于对基于像素灰度值的FCM聚类结果进行去模糊化,从而分割出关心图像。将所提算法行了大量实验研究,实验结果表明,该算法能够很好地将所关心的图像从工业噪声中分割出来。