基于数字图像处理的异形纤维检测系统的研究与开发-机械电子工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Mechanical and Electrical Engineering The Research and Development of Fiber Detection System Based on Digital Image Processing A Thesis in Digital Image Processing by Ni Zhiqiang Advised by Lecturer Ye Ming Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering Mar，2014 承诺书 本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进 行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。 本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书） 作者签名： 日 期： 南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 近几年来，化纤工业中的异形纤维产品种类层出不穷。所谓异形纤维，是指横截面非圆形 的化学纤维。异形纤维的品质特性与其横截面的形状参数密切相关。目前，国内主要依靠人工 完成化学纤维横截面形状参数检测，劳动强度大、效率低，且重复测量精度低。因此化纤生产 中迫切需要一种异形纤维自动检测系统，实现纤维横截面形状参数的快速精确提取。本文主要 研究了异形化纤横截面自动检测系统中的纤维图像处理与分析子系统，即针对制样装置所采集 的纤维横截面图像，解决相互粘连化纤的横截面几何形状参数自动测量问题。 本文所研究的纤维图像处理与分析系统包括图像预处理、图像分割、图像特征检测三个模 块。预处理模块完成异形纤维图像的二值化处理，实现目标区域与背景区域的粗分割；图像分 割模块完成相互粘连纤维颗粒的二次分割，是后续精确获取单个纤维截面形状参数的关键；图 像特征检测模块针对分割后的单个目标形态，自动获取周长、面积、最小外接圆、最小面积外 接矩形等大小参数和形状参数。首先针对非均匀光照下的纤维图像，利用 Niblack 算法完成了 纤维目标区域与背景区域粗分割。然后，针对纤维目标区域中的相互粘连的纤维对象，提出了 一种基于距离变换与标记控制的分水岭分割算法。即利用距离变换和灰度形态重构获取分水岭 变换所需的种子区域，再根据种子区域对距离图强制最小，对强制最小后的距离图做分水岭变 换，最终实现粘连纤维对象的分离。特征检测模块，研究了计算周长和面积的算法。针对类圆 形纤维，还研究了计算其最小外接圆的算法。针对类矩形纤维，还研究了计算其最小面积外接 矩形的算法。 基于上述研究，使用 Visual C++构建了一个异形纤维横截面显微图像检测系统。实现了图 像的预处理、图像分割和特征检测。并进行了相关实验，实验结果表面本课题所开发的软件能 较好的完成图像分割和特征检测。 关键词：异形纤维，检测，图像处理，分水岭，距离变换，形态重构，强制最小 I 基于数字图像处理的异形纤维检测系统的研究与开发 Abstract In recent years, many new kinds of profiled fiber showed up in chemical fiber industry. The profiled fiber is those fibers whose cross-section’s shape is not round. The characteristic of profiled fiber is close to the cross-section’s shape. At present, the chemical fiber cross-section’s shape parameters detection still mainly relies on human, which is high labor-intensity and low repeated measuring accuracy. Therefore, there is an urgent need for the auto-detection system in the production of chemi