三维编织复合材料预制件表面编织均匀性的研究
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摘要
本文论述了用数字图像技术及数理统计知识对编织复合材料预制件表面图像进行编织均匀性检测的方法；详细阐述了检测系统的硬件结构、软件结构及其实现方法。系统通过对复合材料预制件表面编织花节中特征顶点的提取，实现编织花节的定位，并根据提取的顶点信息求得编织花节的花节长度和编织角信息，进而根据这些特征建立特征模型，根据特征模型对预制件表面编织均匀性进行检测。
系统通过对采集得到的图像进行滤波处理、二值化处理、细化处理等一系列图像处理工作，以获得图像的压缩信息，为图像的特征提取做准备。本文提出了一种可行的，并且计算复杂度小的角点提取的方法以完成图像中编织花节顶点信息的提取。之后通过预制件特有信息的约束条件实现编织花节的定位，进而求得每个编织花节的特征模型参量。
最后采用数理统计中的变异系数这一统计量对预制件表面图像中的每个编织单元进行分析，分别对特征模型中的花节长度量和编织角量进行均匀性统计，进而完成复合材料预制件表面编织均匀性的测量。
系统的整个过程由计算机自动完成，解决了以往需要人机交互的检测问题。
This paper discusses the application of image processing and mathematical statistic on the braiding homogeneity measuring of Braided Composites Material Preform, in which expounds the hardware, software architectures and realizing methods as well. In order to complete braiding homogeneity measuring, position information of every braided unit must be acquired. This paper expounds corner detection method to get the position information of every braided unit's climaxes. And then the braided units' localization can be realized with these climaxes information. When realized the braided units' localization, feature model can be constituted by every unit's information. The feature model includes two characters: the braided unit's braiding distance and braiding angle. Processing the climaxes information can get the two characters.
This paper uses mathematical statistic technology to realize the braiding homogeneity measuring. Using the coefficient variations of braiding distance and braiding angle, the Braided Composites Material Preform's braiding homogeneity can be gotten.
系统通过对采集得到的图像进行滤波处理、二值化处理、细化处理等一系列图像处理工作，以获得图像的压缩信息，为图像的特征提取做准备。本文提出了一种可行的，并且计算复杂度小的角点提取的方法以完成图像中编织花节顶点信息的提取。之后通过预制件特有信息的约束条件实现编织花节的定位，进而求得每个编织花节的特征模型参量。
最后采用数理统计中的变异系数这一统计量对预制件表面图像中的每个编织单元进行分析，分别对特征模型中的花节长度量和编织角量进行均匀性统计，进而完成复合材料预制件表面编织均匀性的测量。
系统的整个过程由计算机自动完成，解决了以往需要人机交互的检测问题。
This paper discusses the application of image processing and mathematical statistic on the braiding homogeneity measuring of Braided Composites Material Preform, in which expounds the hardware, software architectures and realizing methods as well. In order to complete braiding homogeneity measuring, position information of every braided unit must be acquired. This paper expounds corner detection method to get the position information of every braided unit's climaxes. And then the braided units' localization can be realized with these climaxes information. When realized the braided units' localization, feature model can be constituted by every unit's information. The feature model includes two characters: the braided unit's braiding distance and braiding angle. Processing the climaxes information can get the two characters.
This paper uses mathematical statistic technology to realize the braiding homogeneity measuring. Using the coefficient variations of braiding distance and braiding angle, the Braided Composites Material Preform's braiding homogeneity can be gotten.
引文
[1]：陈贺新，非线性滤波器与数字图像处理，国防工业出版社，1997
[2]：徐建华，图像处理与分析，科学出版社，1992
[3]：何斌，VC++数字图像处理，人民邮电出版社，2001
[4]：王兆华，计算机图像处理方法，宇航出版社，1993
[5]：徐立中，数字图像的智能信息处理，国防工业出版社
[6]：郑浩，基于目标边缘的图像二值化方法研究，计量技术，2002 No4
[7]：王强、马利庄，图像二值化时图像特征的保留，计算机辅助设计与图形学学报，2002
[8]：章毓晋，图像工程，清华大学出版社，1999
[9]：陈幼平等，基于数学形态学的灰度线形态识别研究与开发，计算机工程与应用，2002
[10]：Kenneth R. Castleman，数字图像处理，电子工业出版社，2002
[11]：孙即祥等，模式识别中的特征提取与计算机视觉不变量，国防工业出版社，2002
[12]：黄凤岗、宋克欧，模式识别，哈尔滨工程大学出版社，1998
[13]: S M Smith, Feature based image sequence understanding [D], Oxford,UK: Oxford University, 1992
[14]：李顺林，复合材料工作手册，航空工业出版社，1988
[15]：陈华辉等，现代复合材料，中国物资出版社，1998
[16]：杨朝坤，编织结构复合材料力学性能的测试与分析，玻璃钢／复合材料，2002．5
[17]：万振凯、李嘉禄，三维编织复合材料预制件表面图像计算机分析系统，计算机自动测量与控制，2000．8
[18]：杨学衡，复合材料国外标准汇编，中国环境科学出版社，1992
[19]: Rosenholm D. Multi-point matching using the least-squares technique for
evaluation of three-dimensional models[J], Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 1987, 53(6): 621～626
[20]: Y Ohta, T Kanade. Stereo by Intra-and Inter-scanline search using dynamic programming[J], IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 1985, 7(2): 139～154
[21]: B D Lucas, T Kanade. An iterative image registration technique with an application to stereo vision[A]. In: Proceedings of International Joint Conference on Artificial Intelligence, Vancouver, Canada, 1981:674～679
[22]: G Sudhir, S Banerjee, A Zisserman. Finding point correspondence in motion sequence preserving affine structure[J]. Computer Vision and Image Understanding, 1997, 68(2): 237-246
[23]: P Torr. Motion segmentation and outlier detection[D]. Oxford, UK: Oxford University, 1995
[24]: Joao Maciel, Joao Costeira. Robust point correspondence by concave minimization[OL], http://citeseer.nj.nec.com/300327.html, 1999
[25]：万振凯、李嘉禄，三维编织复合材料预制件表面编织角的检测与不匀分析研究，纺织学报，1999
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