【摘要】：顆粒的大小和形狀在食品檢測、醫(yī)療衛(wèi)生、材料科學(xué)和交通建設(shè)等方面起著至關(guān)重要的作用。在材料科學(xué)行業(yè),材料顆粒的粒度大小對材料有著重要的影響,因此材料粒度分析具有極大的研究與應(yīng)用價值。本文研究的沉降顆粒形態(tài)比較小,且與背景的區(qū)分度比較小、不利于識別;而且沉降顆粒在下降的過程中會出現(xiàn)粘合、覆蓋以及消失的情況,不利于跟蹤,因此本文研究分析了沉降顆粒的特征并結(jié)合模糊集合理論有效解決了沉降顆粒的模糊問題,并且將其識別結(jié)果和改進(jìn)的YOLO的識別結(jié)果進(jìn)行對比,在識別完成之后提出了最大距離法來完成沉降顆粒的跟蹤。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)對沉降顆粒進(jìn)行了特征分析。通過研究分析沉降顆粒視頻以及沉降顆粒序列圖像,分析了沉降顆粒的灰度特征、形態(tài)特征和運(yùn)動特征。通過分析提取這些特征,可以將不同的沉降顆粒區(qū)分開,便于后續(xù)的識別和跟蹤。(2)通過改進(jìn)編碼規(guī)則、終止條件等改進(jìn)了遺傳算法,并將其應(yīng)用到基于模糊劃分熵的沉降顆粒圖像的分割,實驗證明改進(jìn)之后的算法具有更好的分割性能。(3)針對(2)中的模糊劃分熵閾值分割算法存在的運(yùn)行時間隨閾值數(shù)增加而增加、噪聲大等問題,通過分析研究了模糊劃分熵的計算過程,發(fā)現(xiàn)其中存在大量的重復(fù)計算,本文將遞推的思想用到模糊劃分熵之中,減少了部分的重復(fù)計算,然后使用尋優(yōu)算法搜索全局的最佳閾值。(4)本文研究的沉降顆粒和背景相似度很高,具有很多不確定的模糊問題,傳統(tǒng)的識別方法難以對沉降顆粒進(jìn)行識別。本文將模糊綜合評判法應(yīng)用到沉降顆粒的識別中,然后根據(jù)沉降顆粒的特點(diǎn)選擇合適的特征量,然后建立特征量的隸屬度函數(shù)對沉降顆粒進(jìn)行識別。(5)在(1)中對沉降顆粒的灰度特征、形態(tài)特征和運(yùn)動特征進(jìn)行了分析,而其它的比如極軸、極軸夾角等特征由于難以測量而未被考慮在內(nèi),因而沉降顆粒的特征提取并不是很豐富,因此本文使用YOLO卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并對YOLO的損失函數(shù)、inception結(jié)構(gòu)模型和時空金字塔下采樣進(jìn)行了改進(jìn)和應(yīng)用,并且和其他的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了對比,突出改進(jìn)之后算法的可行性。(6)提出了最大距離法來對沉降顆粒進(jìn)行跟蹤,并且對沉降顆粒在沉降過程中出現(xiàn)的聚合、分散和消失的現(xiàn)象進(jìn)行了分析。對于未能匹配的沉降顆粒軌跡和沉降顆粒也提出了校正的策略。
【圖文】：

圖 2.1 沉降顆粒激光散射像點(diǎn)視頻拍攝原理圖要對沉降顆粒進(jìn)行識別和跟蹤，，就要將沉降顆粒和其它的干擾物區(qū)別開來，這就需要對沉降顆粒的特征有一個比較好的分析，通過咨詢先關(guān)專家和查閱相應(yīng)的資料，本文對沉降顆粒的灰度、形態(tài)和運(yùn)動特征進(jìn)行分析，這些分析后續(xù)的沉降顆粒識別和跟蹤的基礎(chǔ)。

沉降裝置的拍攝原理
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41;TN241;TB30

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