【正文】 金剛石、立方氮化硼 (CBN)等品種，其中的金剛 石砂輪品種硬度極高。在工業(yè)生基于 VC++的砂輪表面金剛石識別 4 產(chǎn)中采用的一般為人工合成的金剛石。而不同磨粒與結合劑組合、磨粒的大小尺寸、砂輪本身制作工序的差異，都會為砂輪的形貌檢測提出不同的要求，需根據(jù)實際情況制定檢測算法。 本文的總體結構如下：第一章說明了計算機視覺與數(shù)字圖像處理技術在實際生產(chǎn)生活中的應用背景和本項目課題的實踐意義價值；第二章介紹了項目程序的開發(fā)環(huán)境，簡要列舉了調用的庫函數(shù)；第三章分模塊詳細闡述了檢測算法的原理，并展示了各步驟對樣本圖像的處理結果和最終程序展示界面；最后的結論對整個課題項目進行反思，提出改進點并對未來技術進步作出展望。相比 VC++， VS 功能更為強大豐富，包含了整個軟件生命周期中所需要的大部分開發(fā)工具，如 UML 工具、代碼管控工具、集成 開發(fā)環(huán)境 ( IDE )等等。該類采用 C++語言中類的形式封裝了 Windows API，其中包含了大量的Windows 句柄和 Windows 內建控件組件的封裝類和方法。 [6] 除了 C 和 C++外， OpenCV 還提供了Python、 Ruby、 Matlab 等語言的接口。通過調用其完善的封裝類和函數(shù)方法，可以極大地方便研究者進行科研實踐，又由于其具有開源的特性，使得在原有的視覺算法基礎上進行改良成為了可能。 在實際環(huán)境中，本文項 目在 Visual Studio 20xx ( VS 20xx )編譯器上開發(fā)，調用了OpenCV 2. 4. 3 版本庫及封裝的 MFC 庫，最后編譯完成類 Windows 主體風格的 MFC演示界面程序。 理論基礎 在計算機系統(tǒng)中，圖像文件通常以彩色圖像的 RGB 三通道格式或灰度圖像的單通道格式進行存儲。同樣地，可以用一個一維矩陣 X m, n 表示一幅 m 行 n 列灰度圖像，其中 x j, k = ( i )表示第 j 行第 k 列坐標的像素亮度為 ( i )。 程序實現(xiàn) 對一張彩色圖片，將對應像素點的 RGB 三通道值轉化為亮度 I 的公式為： I = x R + x G + x B ( ) 式 ( )中， R、 G、 B 分別為像素點紅、綠、藍三通道對應的強度值， I 為灰度圖相應位置像素點的灰度值。 x width 。 基于 VC++的砂輪表面金剛石識別 9 Iplimage * grayImage = cvCreateImage ( cvGetSize( sourceImage ), sourceImage depth, 1)。 (a) (b) 圖 ( 31 ) Lena 圖的灰度轉換 (a)原始彩色 RGB 三通道圖像； (b)灰度圖像。 理論基礎 作為一種傳統(tǒng)的非線性平滑技術，中值濾波擅于處理離散、突發(fā)的噪聲，尤其對消除椒鹽噪聲有非常好的效果，并能保護信號或圖像信息的邊緣不被模糊。 椒鹽噪聲是一種在圖像上隨機分布，離散的亮暗點噪聲。對 節(jié)中獲得的灰度圖像 grayImage，利用濾波窗口遍歷像素點進行濾波得到濾波后圖像 mfilterImage，算法偽代碼如下： 基于 VC++的砂輪表面金剛石識別 11 for ( y = 0 。 x++ ) { queueVal [9] ={ grayImage [x1, y1] [I], grayImage [x, y1] [I], ..., grayImage [x, y+1] [I], grayImage [x+1, y+1] [I] }。 OpenCV 庫中提供了多種線性和非線性濾波，其中也包含了中值濾波，根據(jù)參數(shù)的調整還可以更改濾波窗口的大小： Iplimage * mfilterImage = cvCreateImage ( cvGetSize( grayImage ), grayImage depth, 1)。 圖 ( 32 )展示了 3x3 正方形窗口中值濾波的金剛石砂輪灰度圖像，其中圖 ( a )為原基于 VC++的砂輪表面金剛石識別 12 始灰度圖像，圖 ( b )為中值濾波后的二值圖像。 理論基礎 閾值變換是數(shù)字圖像處理中的一種常用手段，通過閾值變換可以彰顯或抑制圖像中符合像素值條件要求的區(qū)域，進而提取其中的有效信息。同時，金剛石礦層部分亮度較高基于上述兩點原因，決定采用方法 ( 2 )作為程序算法的處理方法。 y++ ) for( x = 0 。 通過上述運算，我們獲得了閾值變換后的圖像 thresImage。 在上述代碼中， cvThreshold ( ) 將 mfilterImage 圖像的像素值根據(jù)條件閾值 pixThres轉換到 thresImg 圖像中，參數(shù) CV_THRESH_BINARY 通知程序按照 節(jié)中的方法( 2 )進行轉換。 (a) (b) 圖 ( 33 ) 金剛石砂輪圖像的閾值變換 (a)原始中值濾波灰度圖像； (b)閾值變換后的二值圖像。圖像中像素點亮度的變化常常反映了展示目標信息屬性的重要變化，其中包括場景照明光亮變更、物體表面紋理變化、物體深度不連續(xù)、物體表面方向變化等等。 在自然界中獲得的物體圖像邊緣由于多種原因，并不一定總是清晰理想 的，影響的主要因素有：場景深度有限，造成聚焦模糊；光源不均勻，物體表面存在陰影，產(chǎn)生模糊；物體邊緣光線的反射造成模糊。 for ( y = 0 。 x++ ) { if ((thresImage [x, y] thresEdge )!=( thresImage [x1, y] thresEdge)) edgeImage[x ,y] = 255 else edgeImage[x, y] = 0 } 其中， thresEdge 為指定的邊緣亮度閾值，上述代碼僅處理了圖像中的縱向邊緣（即水平方向像素亮度發(fā)生變化），實際程序代碼中補充了對圖像橫向邊緣及邊界像素點的限制處理。 (a) (b) 圖 ( 34 ) 金剛石砂輪圖像的邊緣檢測 基于 VC++的砂輪表面金剛石識別 17 (a)原始中值濾波二值圖像； (b)檢測后的邊緣二值圖像。 CvSeq *contour = NULL。 CV_RETR_CCOMP 參數(shù)表示檢測圖像中的所有輪廓，包含外輪廓及內部“空洞”的邊界部分。 contour = contour h_next ) 基于 VC++的砂輪表面金剛石識別 18 { cvDrawContours ( dstImage, contour, cvScalar( 0, 0, 255 ), cvScalar(0, 0, 255 ), 1, 2 )。 yMin = ( contour top yMin) ? contour top : yMin。 contour 指針中 left、 right、 top、bottom 元素分別存儲當前輪 廓的左、右、上、下邊界的坐標值（在實際程序中，調用的是該輪廓最小外接矩形的四個頂角坐標），與程序存儲的 xMin、 xMax、 yMin、 yMax坐標最值點比較，若超過原有最值則更新數(shù)據(jù)。 遍歷輪廓 contour 所有子元素后， xMin、 xMax、 yMin、 yMax 的值即為整個金剛石分布區(qū)域外接矩形的四邊界限點，可以在圖 ( 35 )( b )的基礎上繪制出外接矩形，以便觀察，同時獲得外接矩形的面積： cvRectangle ( dstImage, cvPoint( xMin, yMin ), cvPoint( xMax, yMax ), cvScalar( 0, 255, 0), 3)。在實際項目中，在更新比較邊界記錄點時，為了減小誤差，僅考慮邊緣長度超過20 像素的輪廓，繪制的效果如圖 ( 36 )所示。運行程序后整體界面如圖 ( 38 )所示。圖像總面積 totalArea 用于后續(xù)金剛石砂輪面積 diamondArea 及外接矩形區(qū)域面積 regionArea 計算，公式為： diamondArea = contourArea * totalArea / ( width * height ) ( ) regionArea = rectArea * totalArea / ( width * height ) ( ) 式 ( )和式 ( )中， width、 height 分別為待處理圖像的寬度和高度，兩者相乘即為圖像像素點總數(shù)； contourArea 為 contour 輪廓集內包含像素點總數(shù)， rectArea 為外接矩形在圖 像中的面積。 基于 VC++的砂輪表面金剛石識別 24 圖 ( 311 ) 程序界面顯示檢測結果 程序將算法檢測圖像和計算面積結果直觀地顯示在界面上，與原始圖像并排顯示，方便進行對比。算法程序基于VC++開發(fā)，調用了 MFC 類庫與 OpenCV 圖像處理庫。 經(jīng)過文獻的查閱及程序的編寫，筆者的資料檢索能力與編程水平得到了提高，同時對計算機視覺和數(shù)字圖像處理領域有了初步了解。老師對待學生都很耐心有責任心，也使我對知識上的學習有了不一樣的思路，更是對人生有了一些思考。 最后，感謝所有幫住我的人我的設計論文才有了最終的完成。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 涉密論文按學校規(guī)定處理。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 基于 VC++的砂輪表面金剛石識別 32 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔 1）設計（論文） 2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂