基于圖像處理技術(shù)的干沙層數(shù)據(jù)采集方法研究與應(yīng)用.pdf

1、干沙層的形成模型研究有助于干旱地區(qū)的水資源保護(hù)和地表植物生長(zhǎng),如何對(duì)干沙層模型形成過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行全面、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的采集將是干沙層研究工作成功與否的關(guān)鍵。目前，干沙層模型形成過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)的采集主要是依靠人工觀測(cè)記錄或采用專用的采集設(shè)備。人工觀測(cè)的數(shù)據(jù)比較全面，但隨機(jī)性強(qiáng)、準(zhǔn)確性差、工作量大，不能精確揭示干沙層的形成模型；專用采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高，且其操作復(fù)雜，價(jià)格高昂，并不適用于此類室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)。
　　利用圖像處

2、理技術(shù)，從觀測(cè)的圖像中獲取所需數(shù)據(jù)是當(dāng)前一個(gè)熱門的研究方向。通過(guò)圖像處理技術(shù)獲取數(shù)據(jù)的方法，具有非接觸、靈活性好、獲取數(shù)據(jù)全面、檢測(cè)速度快、自動(dòng)化程度高且成本低的特點(diǎn)，非常適合替代當(dāng)前通過(guò)人工觀測(cè)或?qū)Ｓ迷O(shè)備采集數(shù)據(jù)的方法。因此，以數(shù)字圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ)結(jié)合模式識(shí)別方法，對(duì)干沙層數(shù)據(jù)的采集方法進(jìn)行研究，具有一定的實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文的具體研究工作如下：
　　(1)針對(duì)非均勻光照下馬氏瓶液位圖像的噪聲干擾，論文提出了一

3、種能夠高效的去除液位圖像噪聲的自適應(yīng)濾波方法。該算法通過(guò)判斷馬氏瓶圖像最大濾波值Fmax、最小濾波值Fmin以及中值濾波值Fmed三者之間的大小關(guān)系來(lái)改變?yōu)V波窗口的大小，其能夠有效的保護(hù)馬氏瓶液位刻度的點(diǎn)、線等標(biāo)記以及容器邊界的信息。
　　(2)針對(duì)非均勻光照下馬氏瓶液位圖像的二值化問題，在對(duì)多種二值化算法進(jìn)行比較分析的基礎(chǔ)之上，選取Bernsen算法處理液位圖像，并提出了一種改進(jìn)的Bernsen二值化算法。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，改進(jìn)的Ber

4、nsen算法能夠有效的分離液位圖像的各個(gè)刻度線，二值化效果最佳。
　　(3)針對(duì)非均勻光照下馬氏瓶圖像的液位識(shí)別問題，提出了一種適用于馬氏瓶液位檢測(cè)的標(biāo)記算法。該算法利用Loess對(duì)垂直投影曲線作平滑處理，計(jì)算曲線的各個(gè)極值點(diǎn)，求得每一對(duì)波峰值與波谷值差的序列，根據(jù)二值化圖像的特點(diǎn)可知最大差值處即是馬氏瓶液位線所在位置。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在不均勻光照下，算法對(duì)反光點(diǎn)和液位進(jìn)行了很好的區(qū)分，能夠有效的識(shí)別馬氏瓶液位線。
　　(4)針對(duì)

5、干沙層厚度值的確定問題，提出了基于多塊LBP特征的改進(jìn)AdaBoost算法的沙層分界線識(shí)別算法。該算法在研究傳統(tǒng)AdaBoost的分類識(shí)別算法的基礎(chǔ)上，首先采用多塊LBP特征對(duì)沙層圖像進(jìn)行特征提取，然后利用改進(jìn)的AdaBoost識(shí)別算法， 將紋理特征引入到分界線的識(shí)別中，最終得到干濕層的分界線和干沙層的厚度值。實(shí)驗(yàn)證明，改進(jìn)的AdaBoost算法在識(shí)別精度和性能上較原有的AdaBoost算法有一定的提高，并且成功的實(shí)現(xiàn)了沙層厚