机器视觉及其应用(系列讲座)第三讲图像处理与分析——机器视觉的核心

图像处理与分析是机器视觉中的核心部分,图像处理的目的可以抽象为提取目标物的特征增强；在完成对目标物增强的同时,抑制非目标物。一般采用扩大目标物与背景特征差异的方法来实现。图像增强方法的有效性,可以从目标与非目标两个模式聚类特征是否明确可分来评价。图像分析的目的可以抽象为目标物的识别与提取。因为目标物的视觉特征,往往很难采用单一的数字模型准确描述,所以通常采用的方法是,采用多种描述来实现对目标逐步准确的识别。重点结合几个实例,讨论了图像处理与分析的方法。     

一维液态泡沫渗流实验研究及表面能和粘性耗散分析

液态泡沫由大量气泡密集堆积在微量表面活性剂溶液中形成，是远离平衡态的软物质. 泡沫强制渗流在微观上是指以恒定流率输入的液体在气泡间隙内的微流动过程，是影响泡沫稳定的主要因素之一. 采用在表面活性剂溶液中添加微量色素以显示泡沫中液体流动的方法，确定了透射率与液体分率的对应关系，测量得到了一维液态泡沫强制渗流中渗流波传播规律以及液体分率的演变规律；理论推导了泡沫基本单元，即开尔文单元结构(Kelvin cell)的粘性耗散能表达式，并依据Surface Evolver软件计算得到了不同液体分率时开尔文单元结构对应的的表面能，并计算出了与实验系统对应的开尔文单元结构的表面能和粘性耗散. 基于开尔文单元结构内液体分率演变的准静态假设，分析了表面能和粘性耗散的演变规律.     

表面粗糙度对玻璃钢材料放气速率影响的试验研究

设计了一套基于压差流量法的试验装置来测量不同表面粗糙度玻璃钢试样的放气速率;采用两种砂纸(100#和500#)打磨而得到两种不同表面粗糙度玻璃钢试样;采用扫描探针显微镜对试样表面粗糙度进行测量,测量了不同表面粗糙度试样在不同温度下的放气速率。试验结果表明:测量室温度越高,玻璃钢试样的放气速率越大;试样的表面粗糙度越大,其放气速率越大。     

增强现实技术在PDA上的应用

将增强现实技术与移动终端PDA相结合,在PDA上实现真实场景与虚拟增强信息的融合。系统采用基于Fourier_Mellin变换的2D图像匹配技术获取用户的视点参数,利用已标定的来自不同视点的图像作为参考图像库。采用客户/服务器构架减轻PDA的运算负担。研制的基于PDA移动终端的增强现实系统轻巧灵便,易于携带,通用性高,能够应用于户外场景。     

激光等离子体的电子温度对Thomson散射离子声波双峰的影响

通过对不同激光条件产生的等离子体进行Thomson散射实验诊断，发现在距靶面为150 μm的临界密度面内，离子声波双峰强度出现明显的不对称性，而且强峰的位置发生了转移：当等离子体的电子温度较高时，强峰出现在短波方向；当等离子体电子温度较低时，强峰出现在长波方向.光的拉曼散射效应对应地解释了离子声波的双峰结构、双峰强度不对称性及强峰出现的位置.建立了光的拉曼散射与电子的Thomson散射的对应关系.     

用基于Daubechies尺度函数的时域多分辨分析计算电磁散射

利用Daubechies尺度函数的紧支撑性，将一种新的时域多分辨分析(MRTD)算法应用到三维目标的电磁散射中并分析了其色散特性，使用MRTD/FDTD接口技术解决了连接和吸收边界的处理.算例表明，在不牺牲精度的情况下，该方法比传统的FDTD需要的网格数少，计算速度快.最后，计算了二维PBG结构的反射特性. 关键词： 时域多分辨分析 Daubechies尺度函数 电磁散射     

液芯光纤中溶液吸收和荧光的性质对CS2受激拉曼散射阈值的影响

利用液芯光纤技术研究了不同浓度的β-Carotene的CS₂溶液的吸收与荧光的特性对CS₂的一、二阶Stokes谱线阈值的影响.实验发现随溶液浓度(10^-8—10^-6 mol/L)增加，CS₂的一阶Stokes谱线的激发阈值相对变高；并且与纯CS₂芯液的受激拉曼散射相比较，在低抽运能量激发下，就观察到CS₂的二阶Stokes谱线.这主要是由于在CS₂的受激拉曼谱线产生的过程中，β-Carotene的CS₂溶液的吸收和荧光共同影响了CS₂的一、二阶Stokes谱线的阈值.我们进行了理论上的拟合与分析，其结果与实验符合很好. 关键词： 2受激拉曼散射阈值')" href="#">CS₂受激拉曼散射阈值 液芯光纤 吸收与荧光     

Mie理论在生物组织散射特性分析中的应用

根据等效颗粒散射模型，运用经典的Mie理论，对生物组织的散射相函数、各向异性因子及散射系数进行了数值计算.计算结果表明：可见光照射生物组织时，各向异性因子、散射系数随等效颗粒直径增大而增大；等效颗粒直径较小时，各向异性因子、散射系数随入射光波长增大而单调减小；随着等效颗粒直径增大，各向异性因子、散射系数随入射光波长变化不再具有单调性.上述计算结果可合理解释公布的实验结果. 关键词： 生物组织 散射 Mie理论 等效颗粒     

钨酸锌晶体的受激拉曼散射和光致发光研究

采用皮秒532nm 激光激发，研究了ZnWO₄晶体的受激拉曼散射和本征荧光发射.在SRS光谱中观察到一级(558.7nm)和二级(588.6nm)斯托克斯光，线宽分别为130和77cm^－1, 一级斯托克斯光的抽运阈值为6.8mJ.在532nm激光抽运下ZnWO₄晶体的荧光光谱呈现出由能量为2.30，2.45和2.83eV的3个高斯分量组成的独特结构.光致发光表明晶体具有从400nm到650nm的宽带本征发光，其峰值波长为472.0nm，相应于钨氧之间的辐射跃迁. 关键词： 晶体 钨酸锌 受激拉曼散射 闪烁体     

鳀鱼(Engraulis japonicus)目标强度的模型法研究

采用声散射理论和目标强度近似模型评估法对黄海鲤鱼（Engraulis japonicus）的声散射特征和目标强度进行了数值计算与评估研究。散射模型由鱼鳔模型和鱼体模型两个部分构成，其中鱼鳔采用充满气体的椭球体模型，鳔除外的鱼体采用充满液体的椭球体模型。理论数值计算所需参数取自全长12．6cm的鲤鱼个体，其鱼鳔尺寸利用X光照片测得。平均目标强度利用模型算得的不同角度下的声散射强度与鲲鱼倾角分布函数的卷积计算，其中倾角（度）的分布函数设为N（-3．9，12．8^2）。结果显示，鲲鱼对声波的散射具有明显指向性；在38kHz和120kHz工作频率下，鲲鱼的最大背向目标强度分别为-41．2dB和-39．5dB，有效平均目标强度分别为-48．0dB和-51．5dB，与实测结果吻合较好。另外还对鲲鱼的反向散射指向性特征、目标强度的频率特征以及鱼鳔对鲲鱼整体目标强度的贡献等进行了分析与讨论。以上研究表明，模型法作为现场测定研究方法的重要补充和认知鱼类声学散射特性的有效途径，可在我国鱼类目标强度的研究中发挥重要作用。