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基于信息融合地图的内壁检测方法研究

作　者: 张茹
导　师: 贾惠芹
学　校: 西安石油大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 内壁检测图像信息融合图像分割图像拼接缺陷分类
分类号: TJ306
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

管道作为各种资源的传输媒介，在工业和国防工业中担当着重要的作用，其内壁作为管道的一部分，内壁表面的质量直接影响这管道的传输性能。因此需要对管道内壁进行定期的检查和维修以避免发生事故。火炮内膛也是管道的一种，它是作为现代作战中常规的不可或缺的武器，它的好坏直接影响整个战争。火炮发射过程中对内壁损伤尤为厉害，在发射导弹过程中会造成划伤内壁，阳线断裂，斑点、腐蚀等缺陷，严重影响火炮的射击效果、使用安全和寿命，所以有必要设计一套基于计算机视觉技术的内壁检测系统。本课题主要研究基于自聚焦透镜阵列的火炮内膛检测方法，通过自聚焦透镜阵列可以获取内膛全方位的状态信息。研究采用自聚焦透镜作物镜，光锥作传像器件，在侧向同时放置多个物镜；用光锥将多个影像引至图像传感器；光源采用环自聚焦透镜的环形LED方案，由此建立了侧向多镜头成像系统。由于通过自聚焦透镜阵列获取的同一截面的内膛图像有交叉和重叠，因此本文提出了一种获取内膛全景图像的方法：首先采用边缘检测分割法对图像进行分割，用基于极坐标的相位相关法对图像进行拼接；采用BP神经网络的方法实现对内膛缺陷的识别与分类。本文利用上述方法，研制了一种基于虚拟仪器的火炮内膛检测系统，实现对火炮内壁表面缺陷图像的采集、预处理、图像信息融合、缺陷分类和结果输出等功能。本系统硬件部分由自制的自聚焦透镜阵列、自制环形LED光源、东芝公司的光电传感器，NI公司的PCI-1426数据采集卡和计算机等组成；软件处理部分采用LabVIEW结合Maltlab实现。实验结果表明本系统满足了火炮内膛内表面缺陷检测的要求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-12
  1.1 研究目的及意义  7
  1.2 研究现状  7-11
    1.2.1 内壁检测方法发展现状  7-8
    1.2.2 计算机视觉发展现状  8-10
    1.2.3 数字图象处理的发展  10-11
  1.3 本文所作工作及论文组织结构  11-12
第二章火炮内膛检测系统总体设计方案  12-22
  2.1 总体设计方案  12
  2.2 硬件检测系统结构  12-20
    2.2.1 自聚焦透镜的视场角计算  16-19
    2.2.2 火炮内膛地图构造和缺陷定位方法  19-20
  2.3 火炮内膛缺陷检测与识别软件设计  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章火炮内膛图像拼接融合算法研究  22-35
  3.1 基于边缘检测的图像分割方法  22-27
    3.1.1 边缘检测算子  23-26
    3.1.2 边缘膨胀  26-27
  3.2 火炮内膛图像分割实验结果与分析  27-28
  3.3 火炮内膛图像拼接方法分析  28-31
    3.3.1 相位相关法估算平移参数  28-29
    3.3.2 对数极坐标法估算缩放尺度和旋转角度  29-31
    3.3.3 具有旋转、缩放和平移的参数的图像配准方法  31
  3.4 图像信息融合  31-32
  3.5 火炮内膛图像拼接实验结果与分析  32-34
  3.6 本章小结  34-35
第四章火炮内膛缺陷识别与分类方法研究  35-46
  4.1 缺陷判别过程  35
  4.2 图像分类方法  35
  4.3 缺陷分类  35-40
    4.3.1 图像相减  36-38
    4.3.2 特征提取与选择  38-39
    4.3.3 火炮内膛的描述及分析  39-40
    4.3.4 计算缺陷特征  40
  4.4 BP 神经网络分类器  40-45
    4.4.1 BP 神经网络结构  40-41
    4.4.2 BP 神经网络算法  41-44
    4.4.3 实验结果分析  44-45
  4.5 本章小结  45-46
第五章内壁图像采集与处理软件的设计与实现  46-55
  5.1 基于 LabVIEW 和 Matlab 内壁检测软件结构  46-54
    5.1.1 图像采集程序设计  47-49
    5.1.2 图像保存与读取  49-50
    5.1.3 图像分割  50-51
    5.1.4 图像拼接  51-52
    5.1.5 缺陷分类  52-54
  5.2 本章小结  54-55
结论  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-61
攻读硕士学位期间所发表的论文  61-62
详细摘要  62-72

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