模型拼接（精选7篇）
模型拼接 篇1
一、引言
据了解,传统上,拼接复原工作需由人工完成,准确率和效率都很低.特别是当碎片数量巨大,人工拼接很难在短时间内完成任务.大量的实例证明,碎纸拼接技术在司法物证复原、历史文献修复等领域都有着非常重要的应用.所以提高碎纸数量巨大拼接复原的效率和开发碎纸片的自动拼接技术具有重要的研究意义.本文研究被横切成11条、纵切成的19条碎片进行拼接复原,结果显示,拼接复原相似度高.
二、纵切又横切的碎片拼接复原模型
1.边缘像素矩阵
碎纸片的左右两边或上下两边的被横纵切的线条是平直的,得到第i条碎片的像素矩阵:
从中各自选取左右边缘一列的像素矩阵作为边缘像素矩阵以便于建立模型时可以进行像素点的距离匹配度分析.
2.数据标准化处理
其中:
为第j个影响因素的样本均值和样本标准差.对应地,称
为标准化指标变量.
(一)模型的建立
针对中文碎片拼接复原模型,先通过求取像素平均值、点像素255单文本数据的频率等数据处理方法来对209条碎纸片的边缘像素矩阵进行分块,再逐步进行聚类分析,从而得到11组包含19个碎纸片左右边缘的匹配组合,接着在得到条横切的碎纸片后,通过比较分析每条新的碎纸条上下两边边缘矩阵对应的空白或字体的宽度之和来进行横条的上下拼接.从而使所有碎纸条得以拼接复原.
1. 纵切碎纸片模型问题
假设C表示209条碎纸片的拼接复原图形,Ci表示第i条的像素矩阵,如下所示:
根据上式求矩阵Ci内第j行像素值的平均值,j∈[1,72],即可得矩阵Ci每行像素平均值的矩阵Y:
定义碎纸片白色点,即以六个像素值的平均值为单位,像素为255的白色点的频率βm:
用数学符号表达为:
所以用矩阵B表示β1,β2,…,β30,用矩阵表示209条碎纸片所有的像素值255的数值频率:
矩阵第k列表示第k条碎纸片经过处理后的像素频率矩阵,其中k∈[1,209].为了提高建立拼接复原模型的准确度,降低错误率,本文继续细分代表209条碎纸片的像素255数值频率的矩阵,具体过程如下:
由以上的算法可知,开始时,在Pl的第1列,顶部分、中部分和底部分共三部分各自都选取了匹配数值最大的前19位匹配度.在各自得到了19个可以拼接复原的组合后,统计出并记录下连续在顶、中、底三部分中都有被选取出来的组合,以及在任意两部分或只有一部分被选取出来的组合.如果在三部分都被选取出来的组合,则准确率极高地说明它们的匹配度很高,将其分成一类.如此计算可得出11类碎纸片,可以将这11类中的每一类拼接复原成原图形的11条横条.
2. 纵切碎纸片模型问题
解决了碎纸片被纵切的拼接复原问题后,接着就是要将这11条横条上下拼接复原成完整的原图形.本文借助行高、行间距,根据它们的一般不变性,寻找11条横条的最佳匹配组合.具体过程如下:
其中ui,di>0,Ma是上边缘像素矩阵,Ma'下边缘像素矩阵.所以,可知,本文用正数代表像素值为255的白色边缘,负数代表存在像素值为0的有字边缘,ui表示上边界空白边缘的最大宽度,-ui表示上边界字体边缘的最大宽度,而di表示下边界空白边缘的最大宽度,-di表示下边界字体边缘的最大宽度.
定义Q1和Q2:
Q1=ux+dyx,y∈[1,11]且x≠y
Q2=|-ux|+|-dy|=ux+dyx,y∈[1,11]且x≠y
在上述等式定义的过程中,假设原图形文件中文本的行间距为H1,行宽为H2.先任意依次取所有碎纸片的上边缘空白宽度和不同碎纸片的下边缘空白宽度进行加法求和的运算,判断Q1与H1的大小关系;接着在依次取所有碎纸片的下边缘字体宽度和不同碎纸片的上边缘字体宽度进行加法求和的运算,判断Q2与H2的大小关系.
若Q1=H1,则说明第y条碎纸片的下边缘空白的宽度与第x条碎纸片的上边缘空白的宽度之和等于文件中文本的行间距,即可知,第y条碎纸片应拼接复原在第x条碎纸片的上方.若Q2=H2则说明第y条碎纸片的下边缘字体的宽度与第x条碎纸片的上边缘字体的宽度之和等于文件中文本的行宽,即可知,第y条碎纸片应拼接复原在第x条碎纸片的上方.如此计算循环下去,结合先前进行纵切的拼接复原,剩下的11条碎纸条也可上下拼接复原成原图形文件.
(二)模型求解
使用MATLAB获取每一条碎纸片的像素矩阵,对之中的每行像素值进行平均值求取,计算接连的六个平均值为一个单位进行像素255数据单文本的频率,进而得到一个矩阵30×209矩阵,
其中l=1,2,3.以10行元素为单位,继续将矩阵分成三个10×209的矩阵,再依次对每个矩阵每列频率值进行匹配度分析,将匹配值从大到小进行排序且选取前19位.即匹配度Pl:
如果在1,2,3三部分都被选取出来的组合,则准确率极高地说明它们的匹配度很高,将其分成一类.最终聚类形成了11个组合类.接着,对这11个类进行匹配分析得到11条横切的碎纸片.通过比较每条新的碎纸条上下两边空白或字体的宽度来进行横条的上下拼接.
三、结束语
通过对此模型的结果研究显示,本文的碎纸片复原模型的拼接相似度很高.对于碎纸片较少时,可以不需要人工干预,而碎纸片数量非常大时,极其需要人工的干预.本模型只适用于单面规则的碎纸片复原,而且在自动拼接的过程中,如果出现一次相邻碎纸片拼接错误,那么就有可能导致后续一系列的拼接错误.所以应减少人工的干预次数.
摘要：针对碎纸片的拼接复原问题,本文从边缘像素矩阵入手,通过对该矩阵数据的标准化处理、求取像素平均值、定义像素255的频率、矩阵分块等方法,运用相关的匹配度算法分析,建立了纵切又横切的碎片拼接复原模型.
关键词：像素矩阵,聚类,距离匹配度算法
参考文献
[1]贾海燕.碎纸自动拼接关键技术研究[D].长沙:国防科学技术大学,2005.
[2]张国林.基于汉字识别的碎纸片拼接复原模型研究[J].科技广场,2014(01):62-64.
模型拼接 篇2
百万高清视频监控系统工程验收报告
系统（工程）名称： 方正县水稻试验田高清监控系统 建设（使用）单位： 设 计、施 工单位： 哈尔滨正隆科技开发有限公司 验 收 日 期：
2013 年 5 月 29 日 表1 施工质量抽查验收
表2 技术验收
表3工程设备材料数量验收 篇二：液晶拼接屏要求
液晶拼接屏项目显示系统
需求分析 2.1市场需求
随着安防行业的发展，人们对安防业务的需求也更加丰富，对安防终端显示产品的要求也越来越高。市场迫切需求一种高可靠性，支持全功能信号通道，显示组合方式灵活，具备漫游拉伸的高清显示系统来满足行业的需求。2.2项目需求
液晶拼接屏项目目由一个2*2的46” lcd超窄边拼接屏组成。前端信号是 av信号，要求同时可以显示4个不同图像，大屏具有拼接功能。
液晶拼接墙系统设计 3.1系统设计原则和目标
系统的可鉴于以上要求本技术方案提供的液晶拼接墙显示系统。通过这套液晶拼接显示系统可以将各类信号在液晶拼接墙上显示，形成一套功能完善、技术先进的信息显示管理控制系统，为用户提供一个交互式的灵活系统，适应不断发展的各种需要。3.1.1系统可靠性
拼接墙一般要求一天24小时，一年365天连续工作，这就要求监视器、拼接墙具有可靠性、稳定性高等特点，以保证系统稳定可靠地运行。
影响系统可靠性主要包括温升、结构、干扰、以及系统本身的使用寿命等。系统的发热量大，将大大减少系统器件的使用寿命，而如果设备很重，则不利于安装和使机构不堪重负。此外，系统的抗干扰能力也直接影响系统的可靠性。
拼接墙液晶屏选用高可靠性的液晶屏，液晶独特的显示原理、全数字化的驱动系统，以及利用工程流体力学设计的空气涡流散热方法，确保拼接墙的高可靠性和稳定性，同时全钢的拼接墙结构和合理的工艺设计，使拼接墙既无辐射也不受外界电磁场的干扰，稳定可靠。
由于低功耗、重量轻、寿命长，无辐射等特点，使液晶拼接墙可靠性极高。3.1.2、系统的经济性
考虑系统的经济性，就不能不提性价比，只有在高性能、高质量的前提下，系统的经济性才有意义。
由于lcd独特的显示原理，屏幕长期工作色彩、亮度、对比度变化极小，保证长期工作无热变形。屏幕无等离子烙印问题，能长时间显示静态图像。显示墙使用中无需定期维护，没有
易损部件，完全不存在耗材，因此，lcd显示墙后期的维护成本非常低。综上所述，可以说lcd拼接墙拥有比传统拼接墙更佳的显示性能，更低成本，整体性价比极具优势。液晶拼接墙，以其优异的性能，合理的价格在国内外受到了广泛的欢迎。其背光源就高达7万小时的使用寿命，质量稳定，维护费用低。3.2．技术规范和标准 《社会治安动态视频监控系统技术规范》（db33/t 502—2004）
《视频安防系统技术要求》（ga/t367-2001）
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(gb50198-94)《信息网络数字视频应用系统规范》（bj/z0001-2003）
《信息技术开放系统互连网络层安全协议》（gb/t 17963）
《电子计算机机房设计规范》(gb50174-93）
《安全防范工程程序与要求》(ga/t75-94)《建筑物防雷设计规范》(gb50057-94)《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(gb50343-2004)《民用建筑电气设计规范》(jgj/t16-92)《建筑钢结构焊接规程》（jgt81-91）
《钢筋混凝土施工规范》
3.3系统组成整套液晶拼接墙显示系统主要由以下几部分组成： ? 46＂ lcd拼接显示单元（超窄边did液晶拼接屏）? 应用管理软件包 ? 控制键盘 ? 各种线材
? 支架 3.4系统规格
本方案采用的液晶拼接墙由 的lcd拼接显示单元拼接而成，选择如下拼接方式：46″超窄边拼接,总共4个单元，总体尺寸规格如下： 46″超窄边lcd单屏尺寸：1026mm(w)*580mm(h)*132mm（d）
拼接缝隙：≤6.7mm 3.5遵循的标准及规范
1.《民用建筑电气设计规范》jgj/t16-92 2.《智能建筑设计标准》gb/t50314-2000 3.《工业电视系统工程设计规范》gbj115-87 4.《电气装置安装工程施工验收规范》gbj232-92 5.《视听系统设备互连用连接器的应用》gb/t15644-95 6.《视听、视频和电视系统中设备互连的优选配接值》gb/t15859-1995 7.《lcd显示屏通用规范》(sj/t11141-1997)8.《lcd显示屏检测方法》 9.《机械设备安装工程施工及验收通用规范》（gb50231-98）10.《建设工程施工现场供电安全规范》（gb50194-93）11.《建筑安装工程质量检验评定统一标准》（gbj300-88）12.《建筑电气安装工程质量检验评定标准》（gbj303-88）13.《国际电工委员会标准》ec 14.《国际标准化组织》iso 15.《专显科技工业协会标准》eia 16.《中国产品强制认证标准》（3c）3.6建设原则
(1)可靠性。大屏幕显示系统能适应7×24小时运行管理的需要。(2)实用性。能满足任何视频矩阵、rgb、dvi等信号显示。
2?2(3)先进性。大屏幕显示系统采用高亮度、使用先进lcd显示单元技术，保证信息显示的清
晰、逼真、明亮。(4)易维护性。大屏幕显示系统的重要部件如显示单元、多屏拼接器等能方便地维护和日常
清洁。
（5）灵活性。由于要显示多种信息信号，因此在整个大屏设计时充分考虑操作的灵活性，使得信息可以根据需要灵活切换、灵活地以任意大小在任意位置显示。既可以根据预先设定的规则自动设置，也可以在某些情况下手动操作显示特定的信息。
协调性。系统设计结合大厅大小、格式布局等综合考虑，从而使得整个大厅布局合理、整体格调统一。
号 前端a v信
液晶屏拼接示意图： 篇三：拼接屏设计说明
设计说明
一、概述 1.1项目概述
本工程为湖北省公安厅警务综合大楼北楼301、西楼405室装修改造。目前405室为办公室，301室为会议室，改造后405室为会议室，301室为办公室。本次工程由于办公室人员增加，所以北楼301室的设计以最大限度的利用空间，原西楼301室配电箱为32a空开，经过核算统计：
投影仪：300w÷220v=1.4a 电脑：58×200w=11600w÷220v=52.7a 复印机：500w÷220v=2.3a 网络柜：2200÷220v=10a 开水器：4000÷380v=10.5a 备用：1000÷220v=4.5a 合计：81.4a 改造后的电流量为81.4a，建议新增一个100a的配电箱。弱电采用光纤从西楼402引至北楼301网络柜，强弱电采用200*100金属槽盒走线至每个坐席相应位置；西楼405办公室家具搬至甲方指定仓库，将西楼301室大会议室拆散搬至西楼405室安装，会议桌椅搬至西楼405室，新增19把会议椅。将西楼301室投影扩音器搬至西楼405室。1.2设计依据
1、湖北省公安厅警务综合大楼现场实际情况
2、《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》(gb50210-2001)
3、《室内装饰工程质量规范》（gb502102001）
4、《电气装置安装工程施工及验收规范》 1.3设计范围
本设计范围主要包括： 1）本工程装修方案设计 2）本工程的费用预算 1.4设计分工
1.4.1 设计与相关专业的分工
本工程为湖北省公安厅警务综合大楼北楼301、西楼405室装修改造设计，系统装修所需配套设备及材料均由本设计计列。1.4.2 材料和工程界面
本工程需要的材料、设备及辅材都由施工方提供。施工单位：负责北楼301室内装修，设备安装及家具的拆除、搬运、安装。建设单位:提供施工用电、材料堆放场地。1.5文件组成本设计文件为湖北省公安厅警务综合大楼北楼301、西楼405室装修改造，包括室内装修，设备安装、强弱电布线设计及家具采购。1.6建设规模
本次工程为湖北省公安厅警大楼北楼301、西楼405室装修改造工程，现在405为20人办公，经过改造到西楼301室后可容纳28人同时办公的要求。每个坐席安装两个双模块网插，配置三根网线（内网、外网、专网）和一个电话线。强电从强电井用rvvz-3×25+2×16布线至301室新增配电箱，插座采用4mm2电线穿
管布线至每个坐席。
北楼301会议室搬至西楼405室，原来西楼301为34人会议室，改造至405后，会议室可同时坐56人同时开会。篇四：电子显示屏项目验收报告 电子显示屏项目验收报告
编号：0046 电子显示屏项目验收报告
编号：0047 电子显示屏项目验收报告
编号：0048 篇五：液晶拼接屏等硬件设备详细参数
液晶拼接屏等硬件设备详细参数
一、拼接屏系统要求
大屏幕采用did液晶拼接系统，液晶拼接屏显示系统应能确保24小时连续运行，整套系统具有先进性、稳定性和可扩充性，整套系统具有先进性、稳定性和可扩充性。液晶拼接屏应具有较高分辨率、可调亮度和对比度、范围宽，色彩还原真实，图像失真小，亮度均匀，显示清晰，系统操作简单，维护方便，使用寿命长；应支持多屏图像拼接，画面可整屏显示，也可分屏显示，画面能够自由缩放、移动、漫游，不受物理拼缝的限制；采用软件控制窗口的拼接与分割，屏与屏之间的拼缝不能影响汉字和图像的正确显示。支持多种信号的同时显示：
1.液晶单元的要求：
液晶拼接单元具体参数如下： 1: cortez?数字图像处理平台是一款专门应用于医疗,广电等传统高端图像显示领域的处理平台, mast?数字图像处理平台是一款应用于家用液晶电视图像显示的处理平台 2: cortez?平台内部集成独家专利的第二代方向关联的逐行扫描技术,动态色彩管理,自适应颜色/对比度增强和内建自适应数字3d降噪/3d 梳形濾波器/3d去交錯/雜訊抑制等多项图像显示领域的专利技术,非常适合于安防监控对高清视频的需求 3: cortez?由于内部集成多种专利技术在处理监控面面时避免成像有画面出像边缘出现黑边.锯齿和色采失真等多项技术问题,是当今天世界上最适合的一款用于安防监控领域的图像处理平台.1)显示屏幕对角线尺寸为46英寸，1023.78mm×578.37mm×118mm。显示区域：1018.28mm× 572.87mm 2)观看视角到达水平/垂直度和72%的色彩饱和度，确保画面的输出精确和稳定，色彩饱
和靓丽，屏幕更加明亮，画质更加清晰，画面衔接流畅自然，整体显示流畅完美，呈
现完美的显示效果。
3)拼接单元点距为0.53 mm(h)* 0.53 mm(v)。4)物理分辨率1920×1080；屏幕比例为16∶9，响应时间≤8ms。双边拼接接缝≤5.5 mm。
5)整屏画面稳定无闪烁，整屏色彩和亮度均匀性≥90%，数字显示单元亮度≥450cd/㎡，对比度≥3500:1，以确保多屏拼接系统的画面更为清晰鲜明，以使各个拼接did液晶单元显示的所有颜色保证整墙色彩的一致性。6)46 did黑边屏，高亮度，采用led背光技术，支持7x2x365小时开机使用，保证系统
长时间运行，不间断工作。整个大屏幕系统具有先进性、稳定性和可扩充性，系统操 7)作简单，维护方便，故障率低，使用寿命长；平均寿命时间mtbf大于60000小时，完
全能够满足用户24小时、每周7天的连续运行的需要。8)采用美国最先进的高速图像处理芯片，具备矩阵功能，可以把视频、vga、dvi的信号
解码后分割为多个显示单元，并以1920x1080等格式输出到电视墙上，图像处理过程完全硬件化，操作非常方便采用大容量高速fpga阵列和crosspoint数字多总线数据路由交换的处理机制。9)自动温控系统：自动根据设定的工作温度和实际机器温度，控制风扇的运转、降低噪音、节约能耗、提高监视器的稳定性和可靠性。10)智能背光调节：不同环境的光线强度，调节液晶屏幕的亮度和对比度，提高人眼观看的
舒适度，以适合监控人员的长期监控。11)在屏幕上任意位置可以用于播放hdmi信号的宣传片或高清图像，清晰度达到1080p，并且经专业软件测试没有任何色差或干扰。12)液晶拼接显示单元制造商生产的液晶拼接显示单元必须获得国家强制性产品认证证书
（3c认证），投标人须提供合法的认证证书 13)液晶拼接显示单元制造商生产必须通过iso9001质量体系认证，品牌通过国家商标认
证；投标人须提供合法的认证证书 14)生产制造商须通过有效的ce及fcc认证证书，国际rosh认证证书。15)液晶拼接显示单元制造商生产必须通北京一所及上海三所所颁发的产品检测报告。, 投
标人须提供合法的认证证书 16)投标型号必须通过国家公安部门产品检测报告。17)液晶拼接显示单元制造商生产必须通过相关质量认证，投标人须提供合法的标志产品认
证证书
碎纸片拼接复原的数学模型 篇3
近年来, 大量政府机关、企事业单位采用碎纸机对废弃文件或失效的机密文件进行破碎, 这种破碎方法产生的碎片多为规则的. 这使得在进行破碎文件的复原拼接时, 只能根据文字内容进行匹配, 为此, 本文考虑应用当前的计算机识别技术开发碎纸片的自动拼接技术, 对所有碎片搜索和筛选, 寻找能够在某种指标上匹配的碎片进行拼接. 提高拼接复原效率, 从而大大降低人工工作量和难度. 对碎片自动拼接问题的研究, 不仅具有广阔的应用前景, 而且具有很强的理论意义.
二、图像碎片预处理
首先, 利用matlab图像处理功能对碎纸片进行图像预处理. 即将碎纸片数字化, 转化为图片文件的数据. 即一个二维数组构成的灰度值矩阵, 这个矩阵存储着一张碎纸片各个像素点的颜色值, 其中255表示白色, 0表示黑色, 图片中颜色均处在黑白、或黑白之间, 图片数字化后的数字范围在0 ~255之间.
三、碎纸片拼接模型的假设
1. 假设碎片原文件都存在上、下、左、右的页边距, 且边距大于行间距和列间距;
2. 假设相邻碎片间纸张信息的损失可以忽略不计;
3. 假设碎纸机是沿平行或垂直于文字的方向对纸张进行切割的.
四、碎纸拼接模型的建立
1. 挑出每行最左边的图片: 根据图片的边缘留有空白部分的特性, 挑选出图片最左边存在空白部分的图片作为左边界的候选图片.
方法实现: 计算图片左边距
留白宽度: 即可用灰度值矩阵中左端竖列上全为255 ( 即左侧完全空白) 的连续列数度量, 由matlab检测出每张图片的留白宽度.
留白宽度排序: 对上面得到的留白宽度进行排列, 取排在前面的11张图片作为拼接过程的起始碎片.
2. 图片按行分类: 根据 Kmeans 聚类算法, 对碎片进行按行分类.
分类实现:
①先根据底端一行是否为纯空白将209幅图分为下端有纯空白行和下端有被截文字两类.
②对于空白行一类, 下端空白行数相同或相近的纸条属于原文件同一行;
③对于下端有被截文字的一类, 下端被截文字高度相同或相近的纸条属于原文件同一行.
④分析确定好的最左端图片的特征, 依此为11个聚类中心, 利用matlab程序分类.
3. 对同行碎片进行拼接
①拼配原则———突变数
将所有的碎片进行处理后得到灰度值矩阵, 分别记作Mi ( i =1, …, n) ( n为图片的数量) 通过对每一张碎片的数据进行了分析, 不难发现在每一张碎片上, 同一行相邻两个点的像素值从0变为255或者从255变到0的比例仅有0.016% 左右. 将相邻两个像素值由0变到255或者由255变到0定义为一次突变. 定义两张碎片的突变数如下:
设Ri为某张碎片Mi的最右侧一列像素值, Lj为另一张碎片Mj的最左侧一列像素值 ( Ri和Lj均为180行的列向量) , 碎片Mi和Mj的突变数:
其中R ( k) i表示向量Ri的第k个分量, L ( k) j表示向量Lj的第k个分量.
②匹配过程
以上面确定的最左边的碎片为起点, 计算该碎片所在行的可能的碎片与其的突变数T. 理论上T值越小, 两个图片的匹配的可能性最大, 将T进行由小到大的排序, 在matlab程序中让起始碎片优先与T值最小的匹配, 若匹配不成功再依次考虑T值较大的, 直至匹配成功.
4. 人工干预
①人工干预时机: 本文对209个已有碎片, 分析发现若其余碎片与其的突变数仅有一个为0, 则突变数为零的那个碎片一定与该碎片相匹配, 一旦出现突变数均不为0, 则需进行人工干预.
②人工干预方法: 为减少人工干预次数, 做如下工作:
1) 计算碎片Mi灰度值矩阵最右一列Ri与位于Mi行的其余碎片灰度值矩阵最左一列Lj的偏差平方和S作为人工干预的指标:
2) 对偏差平方和S由大到小进行排序, 将碎片的序号放入集合US中, S大的最有可能与碎片Mi相匹配
③在matlab程序中让碎片Mi依次与集合US中的图片进行匹配, 每次对两个图进行匹配时, 令命令窗口弹出这两个图匹配在一起的图片, 进行人工观察. 通过对拼接处文字字形和语义的分析, 人工检查该匹配是否合理.
5. 纵向拼接
①观察11条已拼好的横切纸条, 根据所有纸条的上边缘特征确定位于原文件顶端的横切纸条, 并以该纸条为起始纸条.
②根据起始纸条的下边缘灰度值特征, 利用上述步奏拼出整张文件.
五、模型的评价与改进
1. 模型的优点: 模型采用突变数和偏差平方和作为评价函数评定碎片间邻边的相关度, 高效而且实用. 能大大减少人工干预的次数.
2. 模型的局限性: 由于研究的是碎纸机产生的碎片. 该模型只考虑了对多个相同的形状规则的碎片进行拼接, 且当碎片的数量增加且单个碎片的文字覆盖率越小时, 更易产生灰度分布情况相似的碎片, 需要进行人工干预的次数会相应增多.
六、结 论
本文对碎纸片的匹配原则和人工干预进行了探讨和研究, 建立了一个可靠高效的数学模型, 利用图片数字化后数值之间的分布规律和相关度引入突变值和偏差平方和作为评价指标, 利用matlab软件实现快速拼接. 并为了提高拼接准确性, 巧妙地使用人机交互指令进行人工的检测干预.
参考文献
[1]何鹏飞, 等.基于蚁群优化算法的碎纸拼接.计算机工程与科学, 2011, 33 (7) .
[2]邓薇.MATLAB函数速查手册.北京:人民邮电出版社, 2010.
路基加宽拼接施工工艺论文 篇4
摘要：双向四车道高速公路已无法满足需求，必须进行加宽拼接，加宽路基的施工操作要点和安全保证控制措施，确保加宽后公路的稳定。
关键词：路基加宽拼接;操作要点;安全保证措施
随着我国经济的高速发展，近几年我国的交通流量急速增长。原双向四车道高速公路在通行能力和使用质量上都已经无法满足需求，结合当前通行需求，很多国家的主干道都进行了加宽拼接。旧路加宽处理不当，就会出现路面开裂、路基沉陷等病害问题。所以，新旧路基间的衔接以及新旧路面结构层的不均匀沉降都是路基加宽施工中的关键技术，同时，安全保通工作也是工作中的重中之重。
模型拼接 篇5
关键词：图像拼接,OpenCV,拼接评价,Harris算法
0 引 言
为了更好地研究和保护敦煌莫高窟洞窟的壁画艺术, 敦煌研究院需要对洞窟进行数字化拍摄。为了精确地保持壁画的纹理等细节, 同时受洞窟内特殊空间的限制, 拍摄的镜头焦距较小;为了后续拼接方便, 相邻壁画所得的照片之间至少有50%的重合部分, 因此拍摄的数字图像数量相当巨大, 一个洞窟动辄万张以上。比如760窟的一根柱子就拍摄了90张照片。
当不同的照片由于相机的移动而产生水平或者垂直平移、旋转、放缩尺度的不一致性、光照变化、以及由于洞窟的斗形顶或者转角处的图像产生变形或者发生仿射变换等时, 拼接完成后的图像往往因为这些原因而产生模糊、鬼影、噪声点或者边界处有明显的接缝等无法让人满意的结果, 并极大影响到后续的拼接操作。因此, 如何解放人力, 自动、客观地评价拼接效果成为图像拼接后亟待解决的一大难题。
目前国内外对融合后图像质量的评价方法主要有主观定性评价和客观定量评价。主观定性评价是通过目视进行直观的判断, 费时费力, 其评价结论会受不同的图像类型、观察者应用场合和环境条件等因素的影响, 实时性、稳定性、可移植性较差[1], 是一种主观性较强的目测方法, 在实际应用中具有很大的局限性。所以, 很有必要引入客观评价方法。
客观定量评价是利用能够反映图像特性的多种客观性能指标, 通过计算结果对图像的质量给出定量的评价。客观质量评价的目标是客观评价结果与人的主观感受相一致。
本文针对敦煌壁画海量数字图像智能拼接系统的实际需要, 通过大量实验, 综合敦煌壁画数字图像的特点, 提出并基于OpenCV实现了一种较完善的图像拼接评价模型, 实验结果也验证了其有效性。
1 敦煌壁画数字图像拼接评价模型
根据是否对原始图像进行参考及参考的程度, 客观质量评价一般可分为以下3种类型[2]:
(1) 全参考方法 (Full Reference, FR) , 需要完整的原始图像作为评价的参考;
(2) 半参考方法 (Reduced Reference, RR) , 需要原始图像的部分信息作为评价的参考;
(3) 无参考方法 (No Reference, NR) , 不需要借助任何参考图像, 依靠待评价图像本身各种信息进行质量评价。
由于全参考方法和半参考方法需要有原始图像信息作参考, 所以对拼接后图像的评价只能采用无参考图像质量评价。结合敦煌壁画数字图像的特点, 确定了评价模型指标如下。其中, 拼接后图像用F表示, L表示图像F的总灰度级数, 行数和列数为M×N。
① 平均亮度:用均值来衡量。均值 (Mean) :是指图像中所有像素灰度值的算术平均, 其定义如下:
均值适中, 则目视效果良好。实验发现敦煌数字图像的平均亮度大都集中在160±10的范围内, 但是此范围的评价结果与人眼的主观感受不符, 故采用基准图像和待拼接图像的均值最小值±5作为均值的最佳范围。
② 清晰度:又称为平均梯度。平均梯度 (Average Gradient) , 其定义如下:
式中:ΔFx, ΔFy分别为融合图像F在x与y方向上的差分, 平均梯度反映了图像细节反差程度和纹理变化特征, 一般来说, 平均梯度值越大, 表明图像越清晰, 融合效果越好。图像的清晰度反映了图像微小细节反差变化的速率, 即图像多维方向上密度变化的速率, 表征图像的相对清晰程度。若图像边界或影线两侧附近灰度有明显的差异, 即灰度变化率大, 图像越清晰, 而这种变化率可用梯度来表示。
平均梯度反映了图像细节反差程度和纹理变化特征, 一般来说, 平均梯度值越大, 表明图像越清晰, 融合效果越好。平均梯度可以评价图像在微小细节表达能力上的差异。实验发现敦煌数字图像的平均梯度大都集中在4.5±1的范围内, 但是此范围的评价结果与人眼的主观感受不符, 故采用基准图像和待拼接图像的平均梯度最小值±0.5作为平均梯度的最佳范围。
③ 信息量:用信息熵来衡量。熵 (Entropy) :融合图像的熵值大小反映了其包含的信息量的多少, 熵值越大, 说明融合效果越好, 定义如下:
式中:p (i) 表示灰度值为i的像素数目Ni与图像总像素数N之比, 即:p (i) =Ni/N, 其反映了图像中灰度值为i的像素的概率分布, 可看作是图像的归一化直方图。
熵是衡量图像信息丰富程度的一个重要指标, 熵的大小表示图像所包含的平均信息量的多少。熵可以客观地评价图像在处理前后信息量的变化, 若熵越大, 则可认为图像的信息量增加。实验发现敦煌数字图像的信息熵大都集中在 (4.25, 4.75) 的范围内, 但是此范围的评价结果与人眼的主观感受不符, 故采用 (Hmin, Hmax) 作为信息熵的最佳范围, 其中Hmin为基准图像和待拼接图像的信息熵最小值, Hmax为最大值。
④ 保真度:用等效视数来衡量。等效视数 (Equivalent Number of Looks, ENL) :可以用来衡量噪声抑制效果、边缘的清晰度和图像的保持性, 定义如下:
其中, E (I) 为融合图像的均值;Var (I) 为融合图像的方差。等效视数越大, 说明抑制噪声的效果越好[3]。等效视数越大, 说明抑制噪声的效果越好。但是通过实验发现对已拼接图像来说, 等效视数并不是越大越好, 采用[10]作为保真度的最佳范围。
为了能更直观地显示敦煌壁画数字图像拼接评价的结果, 实验中针对各个指标分别定义了一个布尔类型的变量如下:
bool bEntropy=false;
bool bSharpness=false;
bool bMean=false;
bool bENl=false;
若指标落在最佳范围内则赋值为true, 得1分, 否则得0分, 由此, 定义评价尺度如表1所示:
2 基于OpenCV的敦煌壁画数字图像拼接评价模型的设计与实现
OpenCV (Open Source Computer Vision Library) 是一个基于BSD许可证授权 (开源) 发行的跨平台计算机视觉库, 可以运行在Linux、Windows和Mac OS操作系统上。它由一系列 C 函数和少量 C++类构成, 同时提供了Python, Ruby, Matlab等语言的接口, 实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。
本文在OpenCV下针对IplImage提取R, G, B各个通道的值, 并结合公式:
将其转化为灰度值grey, 利用第2部分中的公式计算出各个指标, 从而实现了对图像的拼接评价。
根据上述的原理, 本文在Windows XP平台下用VC++6.0开发了一套基于OpenCV1.0版本的敦煌壁画数字图像拼接评价模块。实验中对两幅敦煌壁画数字图像 (图1和图2) 分别用Harris算法、SURF (Speed Up Robust Feature) 算法进行拼接, 效果如图3, 图4。Harris算法是对角点匹配后进行一致性检测, 算法简单但是精确度和拼接速度有限, 图像较大时还会出现变形。SURF算法是对SIFT (Scale Invariant Feature Transform) 算法的一个改进, 是利用特征点的相关信息进行匹配, 精确度和拼接速度都有很大提高。从效果图可以看出, Harris算法的拼接效果很差, SURF算法拼接的效果比较理想。
图5, 图6分别是对采用各种算法拼接后的图像评价的结果, 显然与人眼的主观感受一致。
由于针对不同的场景, 图像各个指标都不尽相同, 所以很难指定一个统一的指标标准, 针对这一难题, 实验中还添加了“自定义设置”, 可以对各个指标进行调节, 以适应不同的场合, 如图7所示。
3 结 语
本文针对敦煌壁画数字图像拼接存在的评价问题, 利用OpenCV函数库, 结合敦煌壁画数字图像的特点, 提出并实现了一种较完善的图像拼接评价模型。为了得到科学的结论, 实验中采用各种算法对多组图像进行拼接并对其做出定量评价计算对比, 实验结果证明这种评价方法更接近于人眼的主观感受。
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模型拼接 篇6
破碎文件的拼接在司法物证复原、历史文献修复以及军事情报获取等领域都有着重要的应用。传统拼接复原工作需由人工完成, 准确率较高, 但效率很低。特别是碎片数量巨大时, 人工拼接很难在短时间内完成。随着计算机技术的发展, 人们试图开发碎纸片的自动拼接技术, 以提高拼接复原效率。常规破碎文字拼接技术一般利用碎纸片边缘的形状特征、尖角特征、文字外形特征等几何特征, 找寻相匹配的碎纸片进行拼接。但这种依据边缘几何特征拼接的方法并不适用于边缘形状相同且规矩的碎纸片拼接。本文将研究边缘形状相同且规矩的碎纸片拼接。
1 单面文件汉字纵切拼接复原模型[1,2,3,4]
对于边缘相同的碎纸片的拼接, 计算机拼接过程和人工拼接过程类似, 即拼接时要判断碎片内的字迹断线或碎纸片边缘是否匹配, 但由于技术和理论的限制, 让计算机能完全无误地像人一样准确地识别碎片边缘的字迹断线, 以及理解碎片内文字含义几乎是不太可能的。然而利用现有的技术, 通过获取碎片文字所在行的几何特征信息, 如文字行的行高、文字行的间距等信息。因为大多数文字文档的文字行方向平行且单一, 如果碎片内的文字行或表格在碎片边界断裂, 那么与它相邻的碎纸片在边界处一定有相同高度、相同间距的文字行, 根据这个特点可以很容易地在形状相同的碎纸片中挑选出相邻碎片。文字行的高度特征、间距特征的识别比字迹断线识别和文字图像的理解更容易实现, 因此利用碎纸片文字行特征拼接形状相似的碎纸片是可行的。
基于汉字识别的碎纸片拼接复原模型的具体步骤如下:
(1) 通过Matlab软件读取出所有图片的灰度值, 然后从左向右循环读取每一列像素的灰度值, 当灰度值为0 (黑色) 时则停止读取, 这样就可以根据前几列均为255 (白色) 找到第一张图片, 而且可以确定左边距l, 同理可以测出上边距t。流程如图一所示。
(2) 通过Matlab软件读取出第一张图片缺损字的左边距j, 每个方体字的字宽和字高n, 行间距h。这样第一张图片最右边的缺损字的宽度即为 (72-j) 。
(3) 由于每个印刷体方块字的字宽和字高都是一定的, 所以可以推断出剩余图片中与第一张图片缺损部分相匹配的缺损部分的宽度为n- (72-j) , 则只需要对剩余所有图片自左向右读取第n- (72-j) 列、第t到t+n行像素的灰度值。若该行有缺损文字, 则与第一张图片同一行的后 (72-j) 列像素灰度值进行匹配, 再利用模式识别判断能否成字, 这样就可以找到与第一张图片相匹配的图片。如果没有缺损文字, 则往下读取第t+ (i-1) *n+ (i-1) *h到t+i*n+ (i-1) *h (i为读取字的行数) 行像素的灰度值。利用文字几何特征与模式识别相结合的方法对文字进行识别, 判断是否成字。若还有部分图片没有匹配出来, 则加入人工干预, 即可准确地把图片拼接出来。
(4) 类似地, 通过两两配对合模式识别, 可以继续匹配找出后面所有图片, 最后完成碎纸片的拼接。流程如图二所示。图三是图片拼接展示。
2 考虑单面文件汉字既纵切又横切的情况
针对单面文件汉字既纵切又横切的情形, 通过Matlab软件检测所在行列的灰度值, 首先确定好每一张图片中每一列的灰度值, 确定第一张图片。继续确定第一张图片最右边缺损汉字的灰度值为 (72-j) , 从左往右循环读取出剩余图片的灰度值, 找出左边灰度值为n- (72-j) 的图片。在这个过程中, 我们也同样的考虑上下图片的匹配。通过利用文字几何特征与模式识别相结合的方法对文字进行识别, 判断是否成字。如果还有部分图片没有匹配出来, 再加入人工干预, 这样就可以精确地把图片拼接出来。
第一步, 通过Matlab软件读取出所有图片的灰度值, 然后自左向右循环读取每一列像素的灰度值, 直到读取到灰度值为0 (黑色) 就停止读取, 这样就可以根据前几列均为255 (白色) 找到每一行的第一张图片, 而且可以确定左边距l, 同理可以测出上边距t。
第二步, 通过Matlab软件读取出第一张图片缺损字的左边距j, 每个方体字的字宽和字高n, 字间距h。这样第一张图片最右边的缺损字的宽度即为 (72-j) 。
第三步, 由于每个印刷体方块字的字宽和字高都是一定的, 所以可以推断出剩余图片中与第一张图片缺损部分相匹配的缺损部分的宽度为n- (72-j) , 则只需要对剩余所有图片自左向右读取第n- (72-j) 列、第t到t+n行像素的灰度值。若该行有缺损文字, 则与第一张图片同一行的后 (72-j) 列像素灰度值进行匹配, 再利用模式识别判断能否成字, 这样就可以找到与第一张图片相匹配的图片。如果没有缺损文字, 则从上往下读取第t+ (i-1) *n+ (i-1) *h到t+i*n+ (i-1) *h (i为读取字的行数) 行像素的灰度值。
第四步, 同理, 可以找出每一行后面所有图片, 最后完成每一行碎纸片的拼接, 可以得到11行的图片, 接下来就进行行与行之间的图片拼接。
第五步, 将第四步得到了的11行图片的灰度值构成的矩阵进行转置得到11列纵向的图片, 再重复汉字纵切的拼接方法, 则可对其拼接, 最后再把复原好的图片的灰度值矩阵进行转置, 则完成拼接。
针对考虑汉字中正反面且既纵切又横切的情况, 先找出第一行的第一张图片, 然后再找到与之匹配的图片, 并用反面是否也匹配进行验证, 然后重复汉字既纵切又横切的算法, 最后完成图片拼接。图四为一张图片拼接展示图。
3 模型的优缺点
模型优点是通过观察碎纸片中文字的特性, 结合计算机处理数量大、计算精确度高的优点, 对文字进行灰度值处理、匹配, 确保了模型建立的合理性, 编程实现简单, 通俗易懂。且利用函数的连续性, 证明了函数的离散化是合理的, 得到的结果相似度很高。缺点是在对图片进行匹配时, 会同时出现多张匹配图片, 需要人工干预的次数增多, 模式识别技术复杂, 精确度相对较低。
参考文献
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模型拼接 篇7
近年来，随着国网公司特高压交流电网的实施，将建成世界上最复杂交流同步电网，需要从全局角度进行综合考虑才能满足并保证电网运行的安全性及经济性[1]。
电力网络模型是进行复杂电力系统分析和计算的基础，因此,建模的方式和模型的结构对整个EMS系统的良好运行计分析决策具有至关重要的作用。为保证分析决策的正确性，需要进行空间维协调：在对本辖区电网在线分析时，需要建立一个考虑外网的综合网络模型。在传统EMS中通常仅建立辖区内电网(内网)的详细网络模型，而外网往往被简单地等值为经典发电机模型并挂在边界节点上，其注入功率可通过状态估计获取，由于此等值过程通常不计及外网的静态和动态特性，因此无法满足电网在线安全分析的精度要求[2,3,4,5]。
文献[6,7,8]提出了在IEC 61970标准的基础上结合电力系统公共信息模型(CIM)和矢量图形扩展格式建立电网模型的方法，并提出模型的拆分和合并的原则及基本方法。
在线安全分析，特别是在线暂态安全分析需要得到一个既能反映内部网的实时状态，又能同时考虑外网对内网影响的网络模型，需要进行网络模型重建，将外网在线模型和内网实时模型组合，得到一个完整的网络模型。
本文围绕着在线外网模型和内网实时模型这一研究课题回答了以下几个问题：(1)如何获取在线的电网潮流模型，然后与省网的实时模型进行模型拼接，实现一个上下级匹配的全局潮流模型;(2)模型重建的算法如何实现;(3)模型重建的关键技术问题如何解决。
1 总体框架
图1给出了省调从网调获取外网在线模型后的流程图。同时考虑省调目前系统状态的结构及未来新EMS建成之后，模型重建模块与未来新EMS系统以及综合数据平台的关系。省调需要从网调获取的数据有。
1)采用E格式文件的方式每5～15 min从网调调度数据平台远程读取电网模型(包括潮流分布);
2)远方读取厂站单线图的SVG文件。
2 模型交互和拼接
以文件的方式从华中的调度数据平台远程发送给省调CIM通信工作站，同时发送更新通知。通知交互结构示意图如图2所示。
省调和网调在通信服务器上都驻留通信程序，其中省调为服务器。当模型和SVG图形更新时，网调通过FTP把E格式模型文件发送到省调的CIM通信服务器上，同时通过TCP报文通知省调。
模型范围指网调EMS中已经建立的电网模型或等值模型发送给省调侧，包括网调侧EMS中全部SVG图，以便于省调监视和调试。
为保证省调与网调模型能够正常拼接，双方联络线命名须规范一致或建立联络线名称对照表。具体模型拼接示意图如图3所示。
3 网络模型重建的算法流程
本文网络模型重建的步骤是：
1)获取外网在线模型并在该模型上进等值处理，得到一个合理的外网等值模型。此时需要兼顾静态安全分析、暂态安全分析和电压安全分析的要求，外网等值采用同调动态等值方法，并保留部分缓冲网以提高等值精度。
2)获取内网SCADA数据，排除坏数据，进行内部电网状态估计，获得一个具有一定精确度的实时内网模型。
3)将外网模型与内网实时模型合并，得到完整的电网模型，调节外网相关发电机和负荷注入使得外网边界节点电压和注入功率与内网对应的边界节点的电压和联络线功率匹配，保证内网部分的状态不变。
4 模型互联的关键技术
4.1 动态等值
由于外网中和内网电气距离小的元件对内网故障的影响较大，所以保留这部分元件的详细模型，把其他对内网影响较小的外网部分进行等值。该法比传统的同调动态等值方法具有更高的精度，外网模型增大又不多，可满足在线应用。具体步骤如下：
1)确定缓冲网规模
设B′是以-1/x为支路电纳建立的节点导纳阵：对B′矩阵保留节点i、j，消去其他节点，最后可得节点i、j之间的转移导纳bij，转移导纳bij越大，节点i、j之间电气距离越近。
设i为边界节点，j为外网的任意节点，节点i、j间的转移导纳bij满足式(1)则将节点j保留到缓冲网：
式中：εD为确定缓冲网的阀值，通过调整该阀值可以控制缓冲网的大小。
2)同调等值
除缓冲网以外的外网部分对内网的影响较小，其中的机组可以采用E′恒定的经典二阶模型，负荷采用恒阻抗模型并并入导纳阵，在此基础上对该部分进行同调等值。具体做法是：
确定等值机台数，即同调发电机群数：
(1)通过在边界节点上设置三相短路故障，然后进行时域仿真，得到各发电机的转子摇摆曲线;
(2)辨识同调机组，采用K-means聚类方法把摇摆曲线相近的发电机分类到同调发电机群;
(3)每一同调发电机群被等值为一台等值发电机，并根据同调发电机群的原始参数确定等值发电机的动态参数，确定等值电网支路参数。
动态等值方法的关键是确定缓冲网规模和等值发电机台数。根据实际电网数据通过大量仿真计算确定合适的εD值和等值机台数，以保证外网动态等值的准确性。
4.2 边界匹配与网络合并
为了得到完整的网络模型，需要将外网等值模型与内网实时模型合并。由于外网是离线模型，其边界电量通常无法直接和内网边界的实时电量相匹配，如果直接合并，就会导致内网潮流偏离实时值。因此，需要首先调节外网相关节点的功率注入和节点电压，使得内外网边界电量相吻合。因此涉及边界潮流匹配问题。
一个节点有P,Q,θ,V这4个变量,只能同时调整其中2个。通过节点撕裂,把联络线外网侧的端节点分裂成内外2个虚拟节点,同时把联络线潮流作为虚拟节点的注入功率,从而把外网与内网分隔开。对于外网,将内网实时估计结果的边界节点Q,θ作为已知量,形成了一个多Qθ节点的外网潮流模型。求解外网多Qθ节点潮流,可得外网边界节点处的P,V,比较该值与内网实时估计结果的偏差量。然后利用解耦灵敏度模型[9],调节外部电网相关节点的P,V逐步减少这一偏差。反复以上过程,直至外网的边界量与内网实时估计结果完全一致。
5 实际电网算例
用江西电网实时数据进行了计算。江西电网作为内部网，通过咸梦线、磁永线两回500 kV线路和华中网相连。获取华中电网向江西网下发的外网等值模型。同时为验证边界潮流和，选择江西电网2008年8月2日11:30的断面，利用本文的等值外网，进行了边界匹配和网络合并。匹配前,内网和外网边界节点状态如表1所示。
将内网估计出的边界节点的电压相角和无功注入(需注意方向)赋给外网边界,采用“平启动”,计算多Qθ节点潮流,经过多次潮流调整,匹配潮流收敛。同样情况下,即使不考虑边界匹配,也需要多次迭代,快速分解法潮流才能收敛。这说明多Qθ节点潮流计算方法与常规潮流具有相似的收敛性能。为了将外网边界节点电压和注入功率调节到与内网边界节点实时状态相符,外网需要多次灵敏度调节过程。将内外网合并后,进行全网潮流计算。表2为网络合并前后江西电网边界节点和支路的状态,可见合并后的外网边界电量和合并前内网边界电量基本一致。
6 结论
本文提出了网省级电网之间模型互联实现方法，在分析网络模型重建的算法基础上探讨了网省电网模型拼接的关键技术问题。算例表明,由于保留了对内网影响较大的外网中的部分详细模型,可以较好地计及外网对内网的影响。利用本文方法得到的网络模型可以满足在线安全预警和决策支持系统分析精度和计算速度的要求、并能够满足未来江西电网新EMS系统对外网模型的需求。目前,本文网络重建方法主要适用于暂态稳定分析,也适用于静态安全分析,下一步将致力于在线网络模型重建方法，为适用于小干扰稳定分析做进一步的研究。
摘要：新一代EMS系统需要一个信息完整而且正确、可靠的实时电网模型。电网模型重建是要保证内部电网模型的正确性,同时实现外部电网模型的动态等值及其与内部电网的在线合并。提出了考虑外网等值的模型拼接实现方法,在分析网络模型重建的算法基础上探讨了网省电网模型拼接的关键技术问题。利用华中电网模型数据和江西电网的在线数据进行了计算,结果表明该算法在速度和精度上都能满足在线应用。开发的算法和软件模块江西电网投入在线运行,并致力于应用在新EMS系统中。
关键词：电网,模型互联,动态等值,EMS
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