[發(fā)明專利]一種棉花異性纖維圖像在線分割方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210049200.7
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102622602A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李道亮;武玉濤;楊文柱;李振波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06K9/54
• 分類號: G06K9/54;G06T7/00;G06T5/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理系統(tǒng)，尤其涉及一種棉花異性纖維圖像在線處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國是棉花生產(chǎn)和消費(fèi)大國，并且是棉紡織品出口大國。但在原棉加工過程中由于很多原因通常會混雜進(jìn)多種異性纖維。異性纖維是指混入棉花中的對棉花及其制品質(zhì)量有嚴(yán)重影響的非棉纖維和有色纖維，如化學(xué)纖維、毛發(fā)、絲、麻、塑料膜、塑料繩、染色線(繩、布塊)等，俗稱“三絲”。

異性纖維在皮棉中的含量雖少，但對紡織品的質(zhì)量影響嚴(yán)重，混入原棉中的異性纖維，容易被打碎成散落單纖維，在紡織加工中難以清除。紡紗時，散落單纖維容易使棉紗斷頭，降低生產(chǎn)效率；織布時，影響布面質(zhì)量；染色時，因著色不同，影響外觀，對棉紗和布面的質(zhì)量造成了很大危害。因此，異性纖維的危害主要表現(xiàn)在三個方面：一是直接影響棉紗及其制品的質(zhì)量；二是給棉紡織企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失；三是影響到國棉的使用和棉紡織品的出口。原棉中的異性纖維長久以來一直是我國紡織工業(yè)高度關(guān)注的一個問題。

在我國，由于資金、發(fā)展程度等原因，通常采用人工挑揀異性纖維的方法，這種方法不僅耗費(fèi)大量人力物力，且速度慢，精確度低，效率低下。

隨著微電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，圖像處理技術(shù)用于棉花異性纖維的檢測得到了快速的發(fā)展。作為棉花異性纖維的提取以及識別等后續(xù)工作的基礎(chǔ)，研究針對棉花異性纖維快速處理的方法已經(jīng)成為解決以上諸多問題的必然趨勢。基于機(jī)器視覺的異物識別是近些年興起的一種技術(shù)。機(jī)器視覺就是用計(jì)算機(jī)模擬人眼的視覺功能，從圖像或圖像序列中提取信息，對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。

其中圖像分割是圖像處理與機(jī)器視覺中最為基礎(chǔ)和重要的環(huán)節(jié)之一，是模式識別和計(jì)量分析的前提。圖像分割的目的是將圖像中我們感興趣的圖像特征或需要應(yīng)用的特征提取出來。閾值法由于具有算法簡單、計(jì)算量小、性能穩(wěn)定、清晰直觀等優(yōu)點(diǎn)而成為圖像分割中應(yīng)用最廣泛的分割技術(shù)；其中OTSU法又稱為大津法或最大類間方差法，是一種自適應(yīng)的閾值確定的方法，它是按圖像的灰度特性，將圖像分成背景和目標(biāo)兩部分。背景和目標(biāo)之間的類間方差越大，說明構(gòu)成圖像的兩部分的差別越大。因此，使類間方差最大的分割意味著錯分概率最小，具有統(tǒng)計(jì)意義上的最佳分割閾值。使用OTSU法對一幅圖像進(jìn)行二值化的分割效果比較令人滿意，目標(biāo)和背景的區(qū)分較好。然而，該算法得到的閾值僅當(dāng)目標(biāo)圖像面積大于整幅圖像25％時，分割性能接近最優(yōu)；當(dāng)運(yùn)動目標(biāo)圖像面積變小時，算法性能迅速下降，導(dǎo)致目標(biāo)圖像越小，閾值偏差值越大。另一方面，OTSU法在對背景不均勻或目標(biāo)圖像灰度與背景灰度差別較小的圖像分割處理中也存在較大的問題，不能得到高質(zhì)量的分割圖像。而棉花異性纖維圖像恰屬于小目標(biāo)圖像，且存在目標(biāo)圖像灰度與背景灰度差別較小和背景圖像灰度不均勻的問題。在圖像分割處理中，若直接采用OTSU法則會出現(xiàn)嚴(yán)重過分割現(xiàn)象。另一方面，在對圖像進(jìn)行分割處理時，占據(jù)絕大部分的無目標(biāo)圖像的背景圖像并沒有進(jìn)行分割的必要性，統(tǒng)一進(jìn)行分割處理大大增加了無意義的計(jì)算量，嚴(yán)重降低了使用OTSU法的分割速度，造成了極大的資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種棉花異性纖維圖像在線分割方法及系統(tǒng)，能有效提高圖像分割的速度，保證圖像的分割質(zhì)量。從而得到高質(zhì)量的異性纖維分割圖像，滿足系統(tǒng)對異性纖維圖像分割處理的高速度要求，為圖像特征提取，目標(biāo)圖像模式識別以及異性纖維根數(shù)測量等后續(xù)工作提供較好的基礎(chǔ)。

(二)技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種棉花異性纖維圖像在線分割方法，包括以下步驟：

S1：接收棉花異性纖維圖像，將所述圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，并將該灰度圖像取反；

S2：對取反的灰度圖像分塊處理，并進(jìn)行固定閾值二值化分割處理，計(jì)算分割后目標(biāo)圖像的面積，依據(jù)該圖像面積大小、圖像塊與比鄰圖像塊之間的連接關(guān)系，判定是否進(jìn)一步細(xì)化處理；

S3：讀取需要細(xì)化處理的圖像塊，得到修正后的背景灰度圖像，與原灰度圖像塊相減得到剔除背景的圖像塊，使用OTSU法進(jìn)行圖像分割；

S4：對圖像塊進(jìn)行膨脹操作，將相鄰圖像塊的對應(yīng)邊緣像素進(jìn)行對比，并以其重合度為依據(jù)對多幅圖像或圖像分塊中斷裂的異性纖維目標(biāo)圖像進(jìn)行圖像鏈接。