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对于图像大功率光纤激光焊红外热像增强算法

收藏本文 2024-02-03 点赞:19748 浏览:85337 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:大功率激光焊在中厚板的焊接制造上展现出高速、单道熔透、高质量接头、低变形等优点,得到了工业界越来越多的关注,未来在船舶制造、飞机制造、钢铁生产等重大设备制造、能源等工业领域得到突破运用,推动焊接生产效率和质量的提升。论文利用高速摄像机采集大功率光纤激光焊接历程中的红外图像,利用图像增强算法对采集到的红外图像进行增强处理,寻找适合的图像增强策略,使得获取的图像特点更加显著、突出、易于识别。在大功率光纤激光焊接历程中,尽管各种焊接制约参数保持恒定,由于受到焊接现场各种干扰因素的影响,焊接历程仍然会呈现不稳定状态,直接影响焊接质量。由此,实时检测焊接状态是实现焊接自动制约的前提。焊接时熔池的形态与焊接质量密切相关。由于红外图像有强的环境适应性,与可见光图像相比,具有图像信息简洁等优点,再加上焊接是高温历程,使得红外图像在焊接熔池实时浅析中非常实用,然而红外图像还有着比较度低、噪声污染严重等缺点,由此探讨熔池红外图像增强算法非常重要。论文以大功率(10kW)光纤激光焊接为试验对象,利用高速红外视觉传感器获取熔池红外图像,捕获焊接历程中熔池变化的瞬间信息,对这些信息进行浅析对激光焊接制约有重要作用。论文首先运用几种常用的图像增强滤波算法处理采集到的红外图像,如灰度拉伸、均值滤波、中值滤波、维纳滤波等,比较其优缺点,进一步浅析图像中噪声特点,利用小波多分辨率的特点,采取小波闽值分割算法消除噪声污染。小波阈值处理算法中,阈值的选取至关重要,它直接影响到图像滤波增强效果。为了汁算适用的阈值,首先分别对高频系数和低频系数进行拉伸变换,接着利用最大类间方差算法计算阈值,然后对小波去噪后的图像运用阈值分割、图像形态学法等算法提取熔池宽度信息,最后提取出熔池红外热像中的特点量,如熔池宽度、匙孔宽度、匙孔面积和匙孔圆形度参数,浅析这些参数与焊接质量和焊接稳定性直接的内在联系。试验结果表明,小波变换能够有效滤除大功率光纤激光焊红外热像中的噪声,准确反映熔池信息,能有效的判断和检测焊接质量。关键词:激光焊接论文红外图像论文图像增强论文小波变换论文

    摘要4-5

    Abstract5-13

    第一章 绪论13-21

    1.1 课题探讨背景13-14

    1.2 激光焊接概述14-17

    1.2.1 激光焊接工作原理14-15

    1.2.2 激光焊接分类15-16

    1.2.3 激光焊接技术的优缺点16-17

    1.2.4 激光焊接的运用17

    1.3 激光焊接质量检测探讨近况17-19

    1.3.1 激光焊接质量检测策略17

    1.3.2 红外图像检测原理以及在激光焊接中运用17-18

    1.3.3 红外图像增强策略探讨近况18-19

    1.4 选题作用及主要探讨内容19-20

    1.4.1 课题选题作用19-20

    1.4.2 课题主要探讨内容20

    1.5 本章小结20-21

    第二章 大功率光纤激光焊红外图像采集试验系统21-32

    2.1 系统概述21-22

    2.2 主要硬件结构22-27

    2.2.1 大功率光纤激光发射器22-23

    2.2.2 激光焊接头23-24

    2.2.3 图像采集系统24-26

    2.2.4 焊接机器人26-27

    2.2.5 其他硬件27

    2.3 试验案例27-31

    2.4 本章小结31-32

    第三章 图像增强算法32-49

    3.1 空域图像增强算法32-38

    3.1.1 灰度变换32-34

    3.1.2 基于邻域的线性空间滤波算法34-37

    3.1.3 基于邻域的非线性空间滤波算法37-38

    3.2 频域图像增强38-43

    3.2.1 傅里叶变换原理38-40

    3.2.2 频域平滑滤波器40-41

    3.2.3 频域锐化滤波器41-43

    3.3 维纳滤波43-47

    3.3.1 图像退化模型44-45

    3.3.2 迭代盲去卷积估计P45-46

    3.3.3 维纳滤波算法46-47

    3.4 本章小结47-49

    第四章 基于小波变换的熔池红外图像增强算法49-67

    4.1 小波变换原理49-55

    4.1.1 尺度函数和小波函数49-50

    4.1.2 一维小波变换50-52

    4.1.3 快速小波变换52-53

    4.1.4 二维小波变换算法53-55

    4.2 小波变换图像增强算法55-61

    4.2.1 小波变换图像去噪55-57

    4.2.2 小波变换阈值图像处理57-59

    4.2.3 改善的小波图像增强算法59-61

    4.3 增强算法比较61-65

    4.3.1 有参考图像的质量评价法61-62

    4.3.2 无参考图像的质量评价法62-64

    4.3.3 大功率光纤激光焊熔池红外图像增强效果评价64-65

    4.4 本章小结65-67

    第五章 熔池红外增强试验结果与浅析67-86

    5.1 图像分割67-70

    5.1.1 阈值分割原理67-68

    5.1.2 迭代法68-69

    5.1.3 Otsu阈值算法69-70

    5.2 图像形态学算法70-73

    5.2.1 膨胀与腐蚀70-72

    5.2.2 开操作与闭操作72-73

    5.3 边缘提取算法73-79

    5.3.1 一阶导数算子74-75

    5.3.2 Gauss-Laplace边缘检测75-77

    5.3.3 Canny边缘检测77-79

    5.4 熔池红外图像特点提取79-85

    5.4.1 匙孔特点提取与浅析80-81

    5.4.2 熔池宽度提取与浅析81-85

    5.5 本章小结85-86

    总结与展望86-88

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