固体核径迹图像测量关键技术研究

发布时间：2019-03-11 16:59

【摘要】：随着国内对环境监测和保护力度的增强,综合运用现代图像处理技术和光学技术,基于机器视觉的高精度的核径迹图像测量方法,得到更加广泛的应用。本文全面系统的介绍了核径迹图像测量的原理、发展水平及其在核辐射监测等领域的应用前景,在综合研究核径迹图像测量技术发展成果,详细分析影响核径迹图像测量精度因素的基础上,研究建立了一套固体核径迹图像滤波、图像增强校正、边缘分割和识别的图像测量技术和方法,解决了在核径迹图像测量中出现的图像模糊、变形和重叠等现象,提高核径迹图像测量的精度和效率,并完成相关的实验工作。完成的主要工作内容如下:1、通过分析核径迹图像产生噪音和不均匀亮度的原因,针对常用图像分割算法在重叠粘连的核径迹中容易产生过分割的现象,根据核径迹图像特点,改进了图像去噪、增强和分割算法,确定了核径迹图像预处理过程:首先,采用局部直方图均衡等方法处理图像亮度不均匀;然后,用形态学滤波平滑图像和填充核径迹中心的孔洞;最后,利用OTSU方法或改进的分水岭分割算法完成核径迹图像分割。为图像识别奠定了良好的基础。2、针对核径迹图像主要识别的椭圆目标,利用椭圆中心几何特征,改进了 Hough变换椭圆检测方法,在二维空间里完成了 Hough变换的计算,减少Hough变换的计算量,完成了核径迹图像在像素级别的参数测量工作。3、随着现代图像识别技术的发展,核径迹图像识别方法必然由像素级别走向亚像素级别。本文分析了多种图像目标亚像素提取方法,基于最小二乘椭圆曲线拟合的原理,结合随机和均方根的概念,改进了最小二乘椭圆曲线拟合法算法,实现椭圆参数在图像亚像素级别的测量。4、针对核径迹图像重叠粘连严重影响测量精度问题,根据径迹图像的径迹种类少、形状相似和数量大的特点,提出基于形状匹配和受控腐蚀的重叠核径迹分离方法。基本原理是利用非重叠核径迹来识别和分离重叠粘连核径迹。该方法结合形状匹配和受控形态学的优点,使用形状匹配诊识别径迹,二次受控腐蚀操作分离重叠的核径迹。该方法基本流程是首先检测没有重叠的核径迹,并以径迹的面积和圆形度作为形状特征,进行分类;然后,使用分类的粒子径迹图像作为模板构造结构元素,对重叠粒子径迹显微图像进行二次受控腐蚀操作,分离重叠的径迹图像;最终,形成按照每种粒子径迹分类的分类图像,消除径迹重叠粘连对图像测量的影响。实验结果表明,形状匹配和受控形态学结合能有效分割粘连径迹和准确有效地统计核径迹的数量。5、仔细分析了自动聚焦运动过程中影响聚焦精度的各种因素后,针对显微镜自动聚焦运动系统的反向回程间隙对自动聚焦的影响较大的问题,提出基于图像清晰度评价函数变化率的变步长的自动调焦控制策略,通过精调阶段的小步长减少反向运动的次数,实现粗调与精调相结合的快速精确自动聚焦。粗聚焦阶段以大步长进行粗略调焦,达到快速聚焦目的。精聚焦阶段以小步距精确调焦,减少反向调整运动,达到了精确聚焦的目的。6、针对由倾斜所导致显微图像的变形和测量精度下降问题,提出了一种基于改进的激光三角法的显微图像倾斜实时测量方法。其基本思路是使用多束平行光改进传统的激光三角法,实时检测光学成像系统倾斜角度和方向。研究构建了基于多光斑的激光三角法光路测量系统,推导了反射镜旋转角度与CCD检测光斑位移之间的关系式,能够检测光学成像系统倾斜所带来的显微图像的偏差。满足了固体核径迹测量过程中对显微图像精度的要求,为后期显微图像处理和拼接打下良好的基础。
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【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP391.41

【参考文献】