图像欧拉数算法研究及其在纸张填料粒径分析中的应用
发布时间：2021-04-09 02:59
颗粒是化学物质的重要形态之一,颗粒粒径对化学物质的性能有着重要的影响。因此,颗粒粒径分析技术已经逐渐发展成为测量学中的一个重要分支。随着图像采集技术和处理技术的快速发展,利用图像处理技术分析颗粒粒径的方法受到了广泛关注,这种方法可以适用于不同尺寸、不同形状的颗粒测量,且测量快速、准确。作为图像重要拓扑属性的图像欧拉数,经常被用来描述图像的结构特征,因其在图像发生拉伸、收缩、旋转及不规则弹性形变时保持不变,有很强的鲁棒性,故被广泛应用于图像理解与模式识别、计算机视觉等领域。本文主要针对二值图像欧拉数算法的优化及图像欧拉数在纸张填料粒径分析中的应用进行研究。首先深入分析了现有图像欧拉数算法中影响计算效率的因素,利用状态转换、多行扫描和隔行扫描等有效策略减少计算过程中对像素的重复访问,达到提高计算效率的目的;然后应用图论中的欧拉公式减少现有基于四方格统计的图像欧拉数算法中需要统计的四方格类型,提出新的基于图论的图像欧拉数算法并加以优化;最后结合图像连通域标记算法,将优化后的图像欧拉数算法应用于纸张填料粒径分析,探究一种便捷、准确的纸张填料粒径分析方法,为基于图像处理技术的颗粒测量、分析方法提...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２加填后纸张内部纤維和填料分布??Ｆｉｇ．?１－２?Ｆｉｂｅｒｓ?ａｎｄ?ｆｉｌｌｅｒｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｆｉｌｌｅｄ?ｐａｐｅｒ??
图像欧拉数算法研究及其在纸张填料粒径分析中的应用??：■■■■■?■?－?■?■—?－?－?？?■■?－■?■?■?Ｉ?■－??Ａ?Ｂ??￡＊＝１－１?＝?０?￡＝１－２?＝?－１??ａ）?ｂ）??图１－４图像欧拉数计算??Ｆｉｇ．?１－４?Ｅｕｌｅｒ?ｎｕｍｂｅｒ?ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｉｎａｒｙ?ｉｍａｇｅｓ??（１）基于四方格统计的图像欧拉数算法??１９７１年，Ｇｒａｙ提出了基于四方格统计的８－邻接图像欧拉数计算方法１８３１。这种方法??通过统计图像中包含的三类、共十种四方格数量來计算欧拉数，由于该算法计算方法简??单且易于实现，被著名的商业计算工具ＭＡＴＬＡＢ采用［８４］。这种方法在计算图像欧拉数??曰、ｔ，需要对图像进行逐行扫描，逐个处理像素。对于当前正在处理的像素，需要访问其??所在四方格的其他三个像素才能判断当前四方格的类型。此外，采用这种方法计算图像??欧拉数需要判断图像屮包含的所有四方格的类型，而这些四方格是相互交舜的，因此不??可避免地存在像素重复访问的现象。??为了减少像素的重复访问次数，Ｙａｏ等人将该算法进行改进，采用“状态转换”［８５＿８６１、??“一次扫描多行、处理多个四方格”?［８７＿８９］等方法尽可能避免像素重复访问，得到了效率??较高的图像欧拉数算法。??（２）基于树的图像欧拉数算法??１９８７年，Ｂｉｅｒｉ提出了利用通过均质积分的方法计算《维图像的平均宽度、欧拉数??等属性这种方法利用凸体在１到《－１维平面上投影体枳的积分平均值计算《维图像??的相关属性，借助二叉树表示图像，简化计算／过程。但山于算法本身过于复杂，笮独??ｉ丨兑图像欧拉数时效率较
Ｉ?｜??１?纸张填料粒径分析?ｉ?利用图像欧拉数算法统计填料颗粒数量?＾??Ｉ?１????ｉ??Ｉ?——?―…??将两种算法相结合，完成填料粒径分析?Ｉ??Ｉ?纸张填料粒径分析?１??＊＂？＊＊＊???????＂■―＂?????????—－？—■????????？■■■？—??????—??一?＿＿丨???？？〇＿?？■■？■？？■???＿＿＿＿???????????ｊ??图１－５本课题研究内容??Ｆｉｇ．?１－５?Ｃｏｎｔｅｎｔｓ?ｔｏ?ｂｅ?ｓｔｕｄｉｅｄ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓｕｂｊｅｃｔ??（２）基于四方格统计的图像欧拉数算法??现有基于四方格统计的图像欧拉数算法中，利用图像中包含的特定类型四方格的数??量进行计算，处理像素的顺序是“从左到右、从上到下”。对于当前正在处理的像素，??需要访问其所在四方格中的另外三个像素才能确定类型。这样，判断当前四方格类型需??要访问的像素和判断下一个四方格类型需要访问的像素有一部分是相同的，也就是说，??算法会有像素重复访问的现象。??本课题将采用“状态转换”和“多行扫描”策略，从图像的水平和垂直两个方向减??少像素的重复访问，以提高算法效率。理论上说，一次扫描的行数越多，判断一个四方??格类型时需要访问的像素数量就越少，但算法会更复杂。本课题将探究一次扫描的最大??行数与算法复杂度之间的平衡性，并通过实验进行验证。??（３）基于图论的图像欧拉数算法??在Ｃｈｅｎ等人提出的基于图论的４－邻接图像欧拉数算法中，根据图论中的欧拉公式，??利用与给定图像对应图形中的结点、边和
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于计算机视觉的纸张填料粒径分析方法[J]. 姚斌,何立风,康世英,赵晓. 中国造纸. 2019(08)
[2]添加辣木叶粉对小麦粉面团品质的影响[J]. 朱宏,仇菊,梁克红,卢林纲,王靖. 食品科学. 2019(14)
[3]图像处理在风电叶片法兰端面特征尺寸检测中的应用[J]. 韩克堃,胡桂川,任静,何鸿宇,刘佳音. 计算机科学. 2019(S1)
[4]矿物白度的影响因素与增白机理研究[J]. 汪灵,胡晓宙,王哲皓. 岩石学报. 2019(01)
[5]粒径和浓度对YAG∶Ce荧光膜复合材料及pc-WLED发光性能的影响[J]. 徐赛赛,魏建君,杨刘琨,潘志华. 光子学报. 2018(09)
[6]图像分割中灰度阈值对岩石物理属性影响的研究[J]. 王海涛,杨叶,耿尊博. 地球物理学进展. 2018(06)
[7]砂岩显微图像分析方法及其工具实现[J]. 郝慧珍,姜枫,李娜,顾庆. 计算机科学. 2017(11)
[8]强激光加载下锡材料微喷颗粒与气体混合回收实验研究及颗粒度分析[J]. 辛建婷,赵永强,储根柏,席涛,税敏,范伟,何卫华,谷渝秋. 物理学报. 2017(18)
[9]稻壳纤维粒径和掺量分数对水泥复合材料性能的影响[J]. 王春红,支中祥,任子龙,SHERAZ Hussain Siddique Yousfani,王威,钱晓明. 复合材料学报. 2018(06)
[10]填料对纸张性能的影响[J]. 张金顶. 黑龙江造纸. 2017(02)
博士论文
[1]填料聚集体形态与分布特征对纸张性能的影响及其调控机制[D]. 李琳.陕西科技大学 2019
[2]多孔硅酸钙填料的造纸特性及其加填纸结构与性能的研究[D]. 宋顺喜.陕西科技大学 2014
[3]沉淀碳酸钙填料的改性及其在造纸中的应用研究[D]. 沈静.东北林业大学 2010
硕士论文
[1]基于显微视觉的微球参数检测与转移控制的研究[D]. 何小嵩.哈尔滨工业大学 2017
[2]粉煤灰填料的改性及其在造纸中的应用研究[D]. 王硕.华南理工大学 2016
[3]基于自相关算法的显微图像粒度分析及实现研究[D]. 孙亮.南京理工大学 2016
[4]白云石用作造纸填料的应用研究[D]. 车元勋.南京林业大学 2014
[5]基于显微图像的微纳米木粉目数识别方法研究[D]. 刘冕.东北林业大学 2014
[6]基于显微图像的颗粒计数方法研究[D]. 郭晓敏.浙江大学 2014
[7]改性填料在造纸中的应用研究[D]. 孙世杰.天津科技大学 2013
[8]纸张层间加填工艺及成纸机理的研究[D]. 崔丽娟.陕西科技大学 2012
[9]助分散剂对悬浮聚合聚氯乙烯树脂颗粒形态的影响[D]. 邬春涛.浙江大学 2009
[10]模式识别在反应器内颗粒粒径声波法检测中的应用研究[D]. 李宇龙.浙江大学 2007
本文编号：3126779
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２加填后纸张内部纤維和填料分布??Ｆｉｇ．?１－２?Ｆｉｂｅｒｓ?ａｎｄ?ｆｉｌｌｅｒｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｆｉｌｌｅｄ?ｐａｐｅｒ??
图像欧拉数算法研究及其在纸张填料粒径分析中的应用??：■■■■■?■?－?■?■—?－?－?？?■■?－■?■?■?Ｉ?■－??Ａ?Ｂ??￡＊＝１－１?＝?０?￡＝１－２?＝?－１??ａ）?ｂ）??图１－４图像欧拉数计算??Ｆｉｇ．?１－４?Ｅｕｌｅｒ?ｎｕｍｂｅｒ?ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｉｎａｒｙ?ｉｍａｇｅｓ??（１）基于四方格统计的图像欧拉数算法??１９７１年，Ｇｒａｙ提出了基于四方格统计的８－邻接图像欧拉数计算方法１８３１。这种方法??通过统计图像中包含的三类、共十种四方格数量來计算欧拉数，由于该算法计算方法简??单且易于实现，被著名的商业计算工具ＭＡＴＬＡＢ采用［８４］。这种方法在计算图像欧拉数??曰、ｔ，需要对图像进行逐行扫描，逐个处理像素。对于当前正在处理的像素，需要访问其??所在四方格的其他三个像素才能判断当前四方格的类型。此外，采用这种方法计算图像??欧拉数需要判断图像屮包含的所有四方格的类型，而这些四方格是相互交舜的，因此不??可避免地存在像素重复访问的现象。??为了减少像素的重复访问次数，Ｙａｏ等人将该算法进行改进，采用“状态转换”［８５＿８６１、??“一次扫描多行、处理多个四方格”?［８７＿８９］等方法尽可能避免像素重复访问，得到了效率??较高的图像欧拉数算法。??（２）基于树的图像欧拉数算法??１９８７年，Ｂｉｅｒｉ提出了利用通过均质积分的方法计算《维图像的平均宽度、欧拉数??等属性这种方法利用凸体在１到《－１维平面上投影体枳的积分平均值计算《维图像??的相关属性，借助二叉树表示图像，简化计算／过程。但山于算法本身过于复杂，笮独??ｉ丨兑图像欧拉数时效率较
Ｉ?｜??１?纸张填料粒径分析?ｉ?利用图像欧拉数算法统计填料颗粒数量?＾??Ｉ?１????ｉ??Ｉ?——?―…??将两种算法相结合，完成填料粒径分析?Ｉ??Ｉ?纸张填料粒径分析?１??＊＂？＊＊＊???????＂■―＂?????????—－？—■????????？■■■？—??????—??一?＿＿丨???？？〇＿?？■■？■？？■???＿＿＿＿???????????ｊ??图１－５本课题研究内容??Ｆｉｇ．?１－５?Ｃｏｎｔｅｎｔｓ?ｔｏ?ｂｅ?ｓｔｕｄｉｅｄ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓｕｂｊｅｃｔ??（２）基于四方格统计的图像欧拉数算法??现有基于四方格统计的图像欧拉数算法中，利用图像中包含的特定类型四方格的数??量进行计算，处理像素的顺序是“从左到右、从上到下”。对于当前正在处理的像素，??需要访问其所在四方格中的另外三个像素才能确定类型。这样，判断当前四方格类型需??要访问的像素和判断下一个四方格类型需要访问的像素有一部分是相同的，也就是说，??算法会有像素重复访问的现象。??本课题将采用“状态转换”和“多行扫描”策略，从图像的水平和垂直两个方向减??少像素的重复访问，以提高算法效率。理论上说，一次扫描的行数越多，判断一个四方??格类型时需要访问的像素数量就越少，但算法会更复杂。本课题将探究一次扫描的最大??行数与算法复杂度之间的平衡性，并通过实验进行验证。??（３）基于图论的图像欧拉数算法??在Ｃｈｅｎ等人提出的基于图论的４－邻接图像欧拉数算法中，根据图论中的欧拉公式，??利用与给定图像对应图形中的结点、边和
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于计算机视觉的纸张填料粒径分析方法[J]. 姚斌,何立风,康世英,赵晓. 中国造纸. 2019(08)
[2]添加辣木叶粉对小麦粉面团品质的影响[J]. 朱宏,仇菊,梁克红,卢林纲,王靖. 食品科学. 2019(14)
[3]图像处理在风电叶片法兰端面特征尺寸检测中的应用[J]. 韩克堃,胡桂川,任静,何鸿宇,刘佳音. 计算机科学. 2019(S1)
[4]矿物白度的影响因素与增白机理研究[J]. 汪灵,胡晓宙,王哲皓. 岩石学报. 2019(01)
[5]粒径和浓度对YAG∶Ce荧光膜复合材料及pc-WLED发光性能的影响[J]. 徐赛赛,魏建君,杨刘琨,潘志华. 光子学报. 2018(09)
[6]图像分割中灰度阈值对岩石物理属性影响的研究[J]. 王海涛,杨叶,耿尊博. 地球物理学进展. 2018(06)
[7]砂岩显微图像分析方法及其工具实现[J]. 郝慧珍,姜枫,李娜,顾庆. 计算机科学. 2017(11)
[8]强激光加载下锡材料微喷颗粒与气体混合回收实验研究及颗粒度分析[J]. 辛建婷,赵永强,储根柏,席涛,税敏,范伟,何卫华,谷渝秋. 物理学报. 2017(18)
[9]稻壳纤维粒径和掺量分数对水泥复合材料性能的影响[J]. 王春红,支中祥,任子龙,SHERAZ Hussain Siddique Yousfani,王威,钱晓明. 复合材料学报. 2018(06)
[10]填料对纸张性能的影响[J]. 张金顶. 黑龙江造纸. 2017(02)
博士论文
[1]填料聚集体形态与分布特征对纸张性能的影响及其调控机制[D]. 李琳.陕西科技大学 2019
[2]多孔硅酸钙填料的造纸特性及其加填纸结构与性能的研究[D]. 宋顺喜.陕西科技大学 2014
[3]沉淀碳酸钙填料的改性及其在造纸中的应用研究[D]. 沈静.东北林业大学 2010
硕士论文
[1]基于显微视觉的微球参数检测与转移控制的研究[D]. 何小嵩.哈尔滨工业大学 2017
[2]粉煤灰填料的改性及其在造纸中的应用研究[D]. 王硕.华南理工大学 2016
[3]基于自相关算法的显微图像粒度分析及实现研究[D]. 孙亮.南京理工大学 2016
[4]白云石用作造纸填料的应用研究[D]. 车元勋.南京林业大学 2014
[5]基于显微图像的微纳米木粉目数识别方法研究[D]. 刘冕.东北林业大学 2014
[6]基于显微图像的颗粒计数方法研究[D]. 郭晓敏.浙江大学 2014
[7]改性填料在造纸中的应用研究[D]. 孙世杰.天津科技大学 2013
[8]纸张层间加填工艺及成纸机理的研究[D]. 崔丽娟.陕西科技大学 2012
[9]助分散剂对悬浮聚合聚氯乙烯树脂颗粒形态的影响[D]. 邬春涛.浙江大学 2009
[10]模式识别在反应器内颗粒粒径声波法检测中的应用研究[D]. 李宇龙.浙江大学 2007
本文编号：3126779
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