【正文】 target area. 4 At the first of the beginning, extracting the target area in the iron spectrum image based on the theory of kmean clustering method. With that, in order to finish the process of image preprocessing I choose to process the image with the methods of image gray adjustment and median filter processing. Then, I obtained the binary image by using imum variance threshold method. Besides, I made a color indication and edge testing for the image so as to obtain some relative information of the target area. At last, in order to make a shape description about the target area I have chosen to make a research about the freemam code technology and used this technology successfully described a piece of the target area. 5 Making windowsdesigning of GUI matlab for the application of digital image processing into xray nondestructive testing and iron spectrum analysis.Key words: nondestructive testing, iron spectrum analysis，image processing, edge testing, image segmentation第1章 緒論 1 無損檢測技術簡介 1 油樣鐵譜分析簡介 1 數(shù)字圖像處理技術簡介 2 3第2章 圖像處理的基本原理及方法 5 圖像預處理 5強 5 圖像的平滑化 7 圖像分析 12 灰度閾值法分割 13 邊緣檢測 14 基于彩色圖像的K均值聚類分割 16 圖像的特征描述 16 形狀描述 17第3章 數(shù)字圖像處理技術應用于X射線檢測 20 X射線無損檢測技術簡介 20 X射線檢測原理 20 圖像預處理 21像灰度調整 21 焊縫圖像濾波 24 圖像分析 30度閾值法分割 31緣檢測 33 本章小結 34第4章 數(shù)字圖像處理技術應用于油樣鐵譜分析 36 鐵譜分析技術的基本原理 36譜儀的工作原理 36 數(shù)字圖像技術應用于磨粒檢測和分析 37像處理 38 本章小結 46第5章 Matlab GUI圖像處理界面設計 47 Matlab GUI簡介 47 GUI界面設計應用 47 X射線無損檢測GUI界面 47 鐵譜圖像處理GUI界面 48 本章小結 49結 論 50致 謝 51參考文獻 52附 錄 54第1章 緒論 無損檢測技術簡介隨著科學和工業(yè)技術的飛速發(fā)展，許多現(xiàn)代化工業(yè)都是工作在工作條件相當惡劣如高溫、高壓、高荷載的條件下，但為了使材料在其使用壽命期限內不出現(xiàn)失效損壞，以確保其在工作年限內正常工作。無損檢測技術是在不損傷被檢測對象的條件下，利用材料內部結構的異?；蛘卟牧系娜毕菰跓帷⒙?、光、電、磁等條件下的反應變化，來檢測材料及其零部件的內部和表面缺陷，并能夠對缺陷的數(shù)量、形狀、尺寸、分布等做出判斷和評價。第二階段稱為無損檢測，它不但檢驗最終產品，而且要檢測加工過程的工藝參數(shù)。 20世紀70年代以來是無損檢測技術飛速發(fā)展的時期，主要原因是計算機技術不斷應用到無損檢測領域，同時無損檢測本身的新方法和新技術也不斷出現(xiàn)，從而也使無損檢測儀器得到很大的提高。 無損檢測技術的方法很多，常用的無損檢測技術有五種：超聲檢測、射線檢測、渦流檢測、磁粉檢測和滲透檢測。另外，還有各種新型的檢測方法，如激光全息照相、聲振檢測、紅外檢測等。油液在機器設備中的油液通道中循環(huán)流動時，油液中所蘊含的各項信息能夠反映機械設備的運行情況，因而通過對工作油液進過合理的采樣后進行分析處理后，即可取得機械設備中各摩擦副的磨損狀況、磨損發(fā)生部位以及磨損程度等方面的信息。目前鐵譜分析儀主要有兩種類型：一種是直讀鐵譜儀，一種是分析鐵譜儀20 世紀50 年代圖像處理是利用計算機對圖像進行圖像數(shù)字化、圖像增強、圖像復原、提取特征等處理的一類理論技術。模擬圖像中，圖像的信息顏色、亮度和空間位置是連續(xù)的，而數(shù)字圖像中信息是離散的。為了讓計算機讀取照片中的信息，需要對照片進行圖像處理。 數(shù)字圖像在計算機中以兩種方式存儲，即矢量圖和位圖。但對于復雜的圖像，很難找到合適的數(shù)學表達式。位圖圖像在將圖像轉化為數(shù)字圖像時，將圖像分割為一個個像素，每個像素由一定的數(shù)值來表述其顏色和亮度。常見的圖片和照片在空間上是平面，一般由兩個坐標變量來確定空間位置。因此，對無損檢測技術的繼續(xù)深入研究是符合我國旨在建設一個環(huán)境友好性，資源節(jié)約型國家的核心要求的。而無損檢測技術作為世界上一項飛速發(fā)展的檢測技術，在不損傷產品使用情況的同時，結合產品材料的相關物理特性，光學特性等性質，能夠較好的對產品中存在的相關缺陷進行識別，在各個國家的工業(yè)等相關領域對這項優(yōu)勢的檢測技術相當重視，而通過使用這種檢測技術而帶來的經濟效益也相當可觀。而Matlab軟件作為國際上公認的最優(yōu)秀的科學計算與數(shù)學應用軟件之一，也是最近幾年來在國內外廣泛流行的一種可視化科學計算軟件，它集數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖像顯示為一體，構成了一個方便的、界面友好的用戶環(huán)境。 而作為現(xiàn)目前發(fā)展迅速的油樣分析檢測技術也是針對實時檢測機械運行故障的一項重要檢測技術。鐵譜分析作為油樣分析技術的一種重要檢測和分析方法，也正是依托上述故障檢測意義通過鐵譜顯微鏡對油樣中的油質進行分析和檢測。從而，為進一步圖像處理技術的深入學習打下堅實的基礎。圖像預處理的主要目的是消除圖像中無用的信息，而恢復圖像有用的信息，顯現(xiàn)圖像的真實情況，以增強有關信息的可檢測性和簡化處理數(shù)據(jù)，從而提高后續(xù)處理過程中包括特征提取、圖像分割、識別過程的操作可靠性。其最終目的即是為了提高圖像的綜合質量，如去除噪聲，提高圖像顯示的清晰度等等。圖像增強分為兩大部分即狹義上的圖像增強和廣義上的圖像增強。.1 圖像灰度變換 圖像的灰度變換處理是圖像增強處理技術中一種非?；A和直接的空間域處理方法。 灰度變換的處理方法也叫做點運算方法，點運算是一種既簡單又重要的技術，它的主要特點是輸入像素點的灰度值決定輸出像素點的灰度值，同時不改變圖像的空間關系。另設和分別代表和在處的灰度值，則圖像變化表達式可另表示為：。.2 直方圖修正 直方圖修正是灰度變換的一種方法，它指通過增加圖像像素值分布來對圖像進行增強處理，經過直方圖修正后，圖像像素值在各個級別上都有分布，從而也更容易表現(xiàn)圖像細節(jié)，使圖像的視覺效果得到改善。 數(shù)字圖像中灰度級為的像素出現(xiàn)的頻率：，其中N為一幅圖像的總像素數(shù)，是出現(xiàn)第k級灰度的次數(shù)，表示第k個灰度級。 （，k 0,1,2,L1） （22）其中為輸出圖像中的亮度值，L為灰度級的總數(shù)。 圖像的平滑化 數(shù)字圖像中往往存在各種各樣的噪聲如在圖像數(shù)據(jù)傳輸過程中會引入噪聲，以及通過掃描得到的照片由于灰塵時噪聲源，最終也會引入噪聲從而影響圖像的質量使獲得的圖像像素值不能真實反映真實場景亮度而造成的誤差。通過濾波處理后的圖像看起來圖像效果比較的平滑。其基本特點是讓圖像在傅立葉空間的某個范圍的分量受到抵制，而讓其他分量不受影響，達到圖像增強的目的。如過將所在位置與圖（a）中灰度值為的像素重合，則模板卷積的輸出響應R為： （23）通過把響應值賦給增強圖，覆蓋原來灰度值為的像素。同時對模板系數(shù)設定不同的值將得到不同的增強效果。領域平均法的基本思想是用幾個像素灰度的平均值來代替每個像素的灰度。從上式表達式可得出平滑后圖像中的每個像素的灰度值均由包含在（x,y）的預定領域中的的幾個像素的灰度值的平均值來決定。圖 23 領域平均法選取領域 通過這種方法對圖像進行濾波處理對抑制噪聲是有效的，但是隨著領域半徑r的增大，圖像的模糊程度就愈加嚴重?？赏ㄟ^式25進行具體說明： （25） 式25表明當一點及其領域內點的灰度的平均值的差不超過規(guī)定的閾值T時，就保留其原來的灰度值，如果大于閾值T就用其平均值來代替該點的灰度值。傳統(tǒng)的中值濾波一般采用含有奇數(shù)個點的滑動窗口，用窗口中各點灰度值的中值來代替指定點的灰度值。中值濾波也是一種典型的低通濾波器，主要用來抑制脈沖噪聲，同時又具有能較好地保護目標圖像邊緣的特點。W表示以（x,y）為中心的模板區(qū)域。 假定原始圖像，經傅立葉變換后為，頻率域平滑濾波就是選擇合適的濾波器函數(shù)對的頻譜成分進行相應的調整，然后在經過傅立葉逆變換得到濾波后的圖像。低通濾波 圖像從空間域變換到頻域后，其低頻分量對應圖像中灰度值變化比較緩慢的區(qū)域，而高頻分量則表示了圖像中物體的邊緣和隨機噪聲信息。常用的低通濾波器包括理想低通濾波器、巴特沃斯低通濾波器、指數(shù)低通濾波器等。指數(shù)低通濾波器傳遞函數(shù)為： （28）高通濾波 圖像中物體的邊緣及其他灰度變化較快的區(qū)域與圖像的高頻信息有關，因而可利用高通濾波器對圖像的邊緣信息進行增強，起到銳化邊緣的作用。其相應的傳遞函數(shù)如下：理想高通濾波器傳遞函數(shù)為： （29）巴特沃斯高通濾波器傳遞函數(shù)為： （210）指數(shù)高通濾波器傳遞函數(shù)為： （211）同態(tài)濾波 同態(tài)濾波法是一種將頻域過濾與灰度變換結合起來的圖像處理方法，它是把圖像的反射模型作為頻域處理的基礎，利用壓縮亮度范圍和增強對比度來改善圖像的一種處理技術。這樣同態(tài)濾波函數(shù)就可以分