數(shù)字圖像處理形態(tài)學(xué)

數(shù)字圖像處理

DigitalImageProcessing第八章圖像的形態(tài)學(xué)操作形態(tài)學(xué)處理的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)形態(tài)學(xué)處理的一般方法（二值圖像）形態(tài)學(xué)處理圖像的應(yīng)用形態(tài)學(xué)圖像處理的發(fā)展前景數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)基于圖像的幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來處理圖像這是一種全新的處理方法－－數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法（MathematicalMorphology）提取骨架細(xì)化數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)是新興的圖像處理與分析方法;1964年法國(guó)和德國(guó)的科學(xué)家在研究巖石結(jié)構(gòu)時(shí)建立的;其應(yīng)用幾乎涵蓋了圖像處理的所有領(lǐng)域，在圖像檢測(cè)、生物醫(yī)學(xué)圖像分析、機(jī)器視覺等方面取得了非常成功的應(yīng)用。形態(tài)學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和所用語(yǔ)言是集合論它具有完備的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，這為形態(tài)學(xué)用于圖像分析和處理、形態(tài)濾波器的特性分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)1.元素（element） 設(shè)有一幅圖象X，若點(diǎn)a在X的區(qū)域以內(nèi)，則稱a為X的元素，記作a∈X2．結(jié)構(gòu)元素（structureelement） 設(shè)有兩幅圖象B，X。若X是被處理的對(duì)象，而B是用來處理X的，則稱B為結(jié)構(gòu)元素，又被形象地稱做刷子。結(jié)構(gòu)元素通常都是一些比較小的圖象。3.B包含于X（includedin） 設(shè)有兩幅圖象B，X。對(duì)于B中所有的元素bi，都有bi∈X，則稱B包含于X，記作4.B擊中X（hit） 設(shè)有兩幅圖象B，X。若存在這樣一個(gè)點(diǎn)，它既是B的元素，又是X的元素，則稱B擊中X，記作B↑X，B擊不中X（miss） 設(shè)有兩幅圖象B，X。若不存在任何既是B的元素，又是X的元素的點(diǎn)，則稱B不擊中X，記作B∩X=Ф，其中∩是集合運(yùn)算相交的符號(hào)，Ф表示空集。形態(tài)學(xué)操作是由一組形態(tài)學(xué)代數(shù)運(yùn)算子組成的，它的基本運(yùn)算有4個(gè)：膨脹（或擴(kuò)張）-Dilating腐蝕（或侵蝕）-Eroding開啟（開運(yùn)算）-Opening閉合（閉運(yùn)算）-Closing腐蝕把結(jié)構(gòu)元素B平移a后得到Ba，若Ba包含于X，我們記下這個(gè)a點(diǎn)，所有滿足上述條件的a點(diǎn)組成的集合稱做X被B腐蝕的結(jié)果。用公式表示為：原文字圖象腐蝕處理后的文字圖象膨脹膨脹可以看做是腐蝕的對(duì)偶運(yùn)算把結(jié)構(gòu)元素B平移a后得到Ba，若Ba擊中X，我們記下這個(gè)a點(diǎn)，所有滿足上述條件的a點(diǎn)組成的集合稱做X被B膨脹的結(jié)果。用公式表示為：

原文字圖象膨脹處理后的文字圖象開運(yùn)算與閉運(yùn)算先腐蝕后膨脹稱為開運(yùn)算，其公式為：先膨脹后腐蝕稱為閉運(yùn)算，其公式為：

機(jī)場(chǎng)跑道檢測(cè)機(jī)場(chǎng)原圖圓盤開運(yùn)算閾值，紅色即標(biāo)記的閾值上點(diǎn)細(xì)化：紅色細(xì)化到端點(diǎn)檢測(cè)：綠色開運(yùn)算：藍(lán)色重建門限閾值確定形態(tài)學(xué)用于灰度圖像邊緣檢測(cè)處理原始遙感圖像形態(tài)學(xué)灰度邊緣檢測(cè)結(jié)果傳統(tǒng)Laplace算子結(jié)果傳統(tǒng)sobel算子結(jié)果消除城市地圖中道路上的文字噪聲

地圖的原圖形態(tài)梯度效果圖

梯度消除文字效果圖二值化效果圖形態(tài)學(xué)應(yīng)用與圖像分割免疫組化鱗癌核染色細(xì)胞免疫組化胞核染色細(xì)胞金相圖片分析

球墨圖象分析

醫(yī)學(xué)圖象分割（細(xì)胞提?。┦钦麄€(gè)醫(yī)學(xué)圖像自動(dòng)化形態(tài)學(xué)分析過程中的第一步，也是最關(guān)鍵的步驟之一，其分割的準(zhǔn)確性直接影響著后期圖像分析和識(shí)別等過程的精度。結(jié)合色度學(xué)和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)對(duì)不同背景粘連細(xì)胞圖象分割可以達(dá)到較好的效果形態(tài)學(xué)應(yīng)用與圖像分割形態(tài)學(xué)圖像分割常用的處理算法是分水嶺法（watershed），上圖就是用分水嶺法處理的腦部磁共振圖像，可以看出分水嶺法直接用于提取細(xì)胞圖象有些過分割，所以上頁(yè)展示的分割算法是有標(biāo)記的分水嶺算法。

電路板原始圖像（已二值化）細(xì)化后的電路板圖像圖像的細(xì)化形態(tài)學(xué)圖像處理的發(fā)展前景經(jīng)過30多年的發(fā)展，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)無(wú)論在理論方面還是在應(yīng)用方面(尤其是在視覺檢測(cè)方面)都取得了舉世矚目的成就。然而，作為人工視覺的一種方法，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在把握自然景物的含義，以及人類思維的符號(hào)描述方面尚顯得不夠有力，有待于進(jìn)一步發(fā)展。目前數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的發(fā)展特點(diǎn)兩個(gè)顯著的發(fā)展趨勢(shì)，第一個(gè)是致力于運(yùn)動(dòng)分析，包括編碼與運(yùn)動(dòng)景物描述；第二個(gè)是算法與硬件結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)發(fā)展，及用于處理數(shù)值函數(shù)的形態(tài)學(xué)算子的開發(fā)與設(shè)計(jì)。重要術(shù)語(yǔ)形態(tài)學(xué)－

Morphology結(jié)構(gòu)元素－structureelement腐蝕－Erosion膨脹－dilation開運(yùn)算和閉運(yùn)算－open&close第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動(dòng)控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請(qǐng)盡量言簡(jiǎn)意賅的闡述觀點(diǎn)。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機(jī)的啟動(dòng)、換向；

2.輔機(jī)的啟動(dòng)；

3.為氣動(dòng)裝置提供氣源；

4.為氣動(dòng)工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時(shí)間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患?jí)吸氣狀態(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級(jí)活塞式壓縮機(jī)單級(jí)活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長(zhǎng)的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動(dòng)件少（軸承與滑片），潤(rùn)滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運(yùn)作；平時(shí)有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬(wàn)小時(shí)以上，依然完好如初，按十萬(wàn)小時(shí)相當(dāng)于每日以十小時(shí)運(yùn)作計(jì)算，可長(zhǎng)達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實(shí)不為過。滑(葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證60000小時(shí)以上安全運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始?jí)嚎s3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始?jí)嚎s3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅(jiān)實(shí)、運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動(dòng)疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技?jí)嚎s機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長(zhǎng)壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運(yùn)動(dòng)件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長(zhǎng)，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個(gè)運(yùn)動(dòng)部件,壓縮機(jī)工作腔由相運(yùn)動(dòng)渦卷付形成多個(gè)相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動(dòng)渦卷作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的。活塞式空氣壓縮機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強(qiáng)對(duì)氣缸的冷卻，省功、對(duì)氣缸潤(rùn)滑有益。二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—?dú)埓娴臍怏w在活塞回行時(shí)，發(fā)生膨脹，使實(shí)際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動(dòng)發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對(duì)容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機(jī)件吸熱，所以在吸氣過程中，機(jī)件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強(qiáng)對(duì)氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)密配合。5）氣體流動(dòng)慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時(shí)，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計(jì)進(jìn)氣管長(zhǎng)度，不得隨意增減進(jìn)氣管的長(zhǎng)度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理上述五條原因使實(shí)際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動(dòng)慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預(yù)熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時(shí)間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實(shí)際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)熱的影響二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理指示功率pi

：按示功圖計(jì)算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環(huán)計(jì)算的功率

Ps(PT)<pi軸功率P：壓縮機(jī)軸的輸入功率絕熱指示效率等溫指示效率機(jī)械效率總效率（絕熱、等溫）二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理4.功率和效率三、多極壓縮和中間冷卻第一級(jí)工作循環(huán)o-a-b-n-o第二級(jí)工作循環(huán)c-e-f-m-