冶金熔体表面性质分析的数字成像检测系统研究

摘要

熔体的表面性质及相互间的界面性质对熔体发生的反应和分离起主导作用，也是研究熔体界面动力学的基础。表面张力是熔体表面性质的重要参数，测量熔体表面张力有重要意义。在高温状态下冶金熔体呈熔融状态，肉眼不能观察，需要通过 X射线进行透射以获得该状态下的图像，该图像不仅可以清晰观察到熔体的状态而且通过分析可以获得熔体的表面性质，如表面张力等。
　　论文首先介绍了课题的来源、意义，以及表面性质测定和数字成像检测技术的发展现状。然后结合导师及实验室前人的研究，根据冶金熔体检测的条件和要求进行了CCD相机设计及数据采集系统设计。根据表面张力的测量方法—滴外形法的要求进行了图像预处理、分割处理及轮廓提取等研究，得到表征熔体表面性质的参数。
　　图像预处理模块先对噪声的来源和模型进行分析确定，然后研究了传统的降噪方法：中值滤波、自适应中值滤波和多帧叠加平均法对图像进行降噪，之后采用空域和频域的增强方法对图像进行增强处理，改善图像的清晰度和对比度。图像分割模块主要研究了阈值分割和边缘检测分割，阈值分割方法主要介绍了最大类间方差法和迭代阈值分割法，边缘检测分割方法介绍了传统的几种检测算子，并重点介绍了SUSAN边缘检测算子和基于数学形态学的边缘检测算法，并将处理结果跟传统算子的方法进行比较。轮廓提取模块为了获得完整的光滑的边缘曲线采用基于最小二乘的曲线拟合方法对边缘进行拟合。最后得到熔体的表面性质，如表面张力、接触角等。
　　在VC++的平台上实现上述的算法功能，并开发一个用于处理冶金熔体图像表面性质分析的数字成像检测系统。
　　最后对论文进行总结和展望，指出论文的不足和需要改进的地方。实验证明本文基本已经达到了课题要求。

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第一章 绪论

1.1课题来源及意义

1.2 课题的研究现状

1.3 研究内容和工作安排

第二章 熔体表面性质分析的数字成像检测系统总体设计

2.1 基于科学级CCD相机的数字成像检测技术

2.2 器件的选择

2.3 CCD相机的设计

2.4 数据采集电路设计

2.5 数字成像检测系统的软件设计

2.6 本章小结

第三章 冶金熔体图像预处理方法研究

3.1 噪声分析

3.2 图像降噪

3.3 图像增强

3.4 本章小结

第四章 熔体图像分割和曲线拟合方法的研究

4.1 图像分割概述

4.2 边缘检测算法

4.3 数学形态学的图像边缘检测

4.4 阈值分割

4.5 曲线拟合

4.6 本章小结

第五章 熔体表面性质分析的软硬件设计实现

5.1 冶金熔体表面性质分析的数字成像检测系统硬件实现

5.2 冶金熔体表面性质分析的数字成像检测系统软件设计流程图

5.3 软件各功能模块的编程实现

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢