基于图像分析的三维表面形貌连通性表征

发布时间：2020-10-11 01:34

　　 三维表面形貌的微观结构对表面的摩擦、润滑及密封等性能有着重要的影响，为了研究表面形貌的结构特征与表面功能之间的相关性，建立表面形貌的功能表征方法，本文针对与润滑密切相关的表面谷的结构特征，探讨了表面连通性的表征方法，为描述表面间润滑油流动和分布提供了方法。 本文基于数字图像处理和分析技术，引入描述拓扑结构的欧拉数以及数学形态学中的连通性概念，建立了三维表面形貌连通性的度量模型及相应的算法，分析了表面连通性度量的可靠性。以承载面积比为80％的截面作为评价表面连通性的基准面，分析了模拟激光纹理表面的凹坑半径和间距的改变对连通性的影响，比较了单向纹理、交叉纹理和圆环纹理等不同特征纹理表面的连通性之间的差异，分析了45°纹理表面、交叉纹理表面和激光纹理表面的连通性随高度的变化。计算结果表明，对于激光纹理表面，凹坑不相邻时的连通性系数小于相邻和相交时的连通性系数，当凹坑不相交时，随着凹坑半径的增大，表面的连通性系数逐渐增大。在凹坑半径不变、间距增大时，连通性系数逐渐减小。在相同间距、沟槽宽度及采样面积下，交叉纹理的连通性比单向纹理的连通性好，圆环纹理介于两者之间。沟槽宽度的微量改变对连通性的影响不大，纹理间距的增大会导致表面的连通性变差。表面的连通性随承载高度的不同而不同，承载高度愈小，承载面积比愈大，连通性愈差。此外，还把该方法用于缸套实测表面的连通性表征，确定了缸套表面的连通性评定的基准面，给出了缸套表面的连通性评价的具体数值。 本论文提出的表面连通性度量方法为表面形貌连通性的评价提供了新的思路和方法，为混合润滑分析中引入表面连通性特征的影响提供了基础。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH117
【部分图文】：

2.3连通性度量算法模型2.3.1欧拉公式假设目标图像X如图2一5所示，在X中做出一些曲线，将X分割成一些曲边的三角形，用n0表示曲边三角形顶点的总数，玛表示边的总数(每条边只计算一次)，飞表示三角形区域的总数，则图2一5的(a)和(b)画出了两种不同的分割方式。①矛⑩n0=6，伙=10，飞=5n0(b)=7

图3一1形态学基本思想示意图3.2.1数学形态学基本运算1:腐蚀运算利用结构元素g(也是一个信号)对信号f的腐蚀运算定义为:fog(x)二max{y:gx+夕《厂}(3一l)从几何的角度讲，信号被结构元素在点x腐蚀，相当于在空间滑动结构元素，使其原点与x点重合，然后向上推结构元素，结构元素仍处在信号下方所能达到的最大值，即为该点腐蚀的结果。2:膨胀运算膨胀运算是腐蚀运算的对偶运算。利用结构元素的反射，将信号限制在结构元素的定义域内，上推结构元素使其超过信号时的最小值来定义膨胀运算。f被g膨胀可逐点定义为:fog(x)=min{夕:(g“)二+夕》f}(3一2)3:开运算开运算就是先对图像进行腐蚀，然后对腐蚀的结果做膨胀操作。即: f09=(f09)09(3一3)开运算一般能平滑图像的轮廓，削弱狭窄的部分，去掉突出的部分。4:闭运算与开运算相反，闭运算先对图像进行膨胀，然后对膨胀的结果进行腐蚀运算，闭运算也能平滑图像的轮廓，不过与开运算相反，它一般能融合窄的缺口和细长的弯口，去掉小洞，填补轮廓上的缝隙。 f.9=(f①g)09(3一4)数学形态学方法常用来进行边缘检测、形状分离、滤波、图像分割等图像处理和分析

像被腐蚀断开成两个不连通区域时，记录迭代腐蚀的次数r，r的大小决定了该连通区域的连通性的好坏。如图3一3所示，用产来表示图像的连通性系数，用君来表示该图像的权值。对图3一3的(a)、(b)和(c)三种不同的图像结构，它们都是连通的，但由于RZ>Rl>丸>R3且八>乓，当对三个图像用同样的结构算子分别进行腐蚀迭代操作时，能够得出图像(a)要比(b)和(c)后腐蚀断开，从而(a)的腐蚀迭代次数r要比(b)和(c)的大。从而连通性系数凡全凡和从，而对(b)和(c)，连接部分的宽度都是气
【引证文献】

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1 徐新泉;路面形貌表征及固体颗粒对轮胎湿附着性能的影响[D];合肥工业大学;2012年

本文编号：2835851