[發明專利]基于歐氏距離和圖像分塊的羊毛直徑檢測方法

無效

• 申請號: 201210234035.2
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN102840835A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 羅銘;胡方明;楊延平;艾超;郭夏旭
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08;G06T7/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，更進一步涉及一種基于歐氏距離和圖像分塊的羊毛纖維直徑檢測方法。本發明可應用于纖維質量測量領域，通過圖像處理技術實現高速連續地從切片圖像中測量出纖維直徑數據。

背景技術

羊毛纖維直徑是確定羊絨、羊毛品質和使用價值最為重要的指標之一。常見的羊毛直徑測量方法中：顯微鏡投影法是手工操作，效率低，精度略差；氣流法和聲學法速度快，但測量精度易受環境濕度、溫度影響；激光分析法測速快、精度高，但相應設備昂貴，使用條件高，操作嚴格，維護困難；圖像處理分析法測量精度高、時間短，測量過程全自動，是目前纖維質量測量領域中研究最多的技術，該法將羊毛纖維取樣并切成片段，在顯微鏡下成像并通過CCD攝相機和圖像采集卡完成圖像數據采集，計算機對采集的纖維圖像進行處理和計算得到羊毛直徑。

目前圖像處理分析法基本上是以國外的發明和創新為主線，形成了較為完整、實用、科學的測量體系、方法及標準。盡管國內也制定了相應標準，不少學者對于羊毛纖維直徑測量方法進行了大量的研究工作，而且設計出類似OFDA細度儀的產品，但國內基于圖像處理的羊毛纖維直徑測量方法和設備還存在處理算法復雜、計算速度較慢、實際應用困難的不足。

清華大學在其擁有的專利技術“一種羊毛纖維細度測量方法及系統”(專利申請號：02100056，授權公告號：1156708)中提出了一種基于二值圖像邊緣輪廓檢測和最小二乘曲線擬合的測量方法。該專利技術首先采集纖維圖像，提取圖像中的纖維邊緣，然后采用鏈碼相關法搜索邊緣確定待計算纖維微段區域，對纖維微段邊緣進行中值濾波，通過基于灰度變化曲線的最小二乘擬合方法提取出微段截面，計算截面得到纖維的直徑。但是該專利技術的不足之處在于，基于鄰域搜索的纖維微段識別判斷準則復雜，效率不高，微段截面提取所采用的最小二乘曲線擬合算法時間復雜度高，耗費時間長。整個算法的測量基于圖像邊緣信息的提取，因此測量的精確度受切片圖像成像質量的制約。

曾脈在文獻“基于數字圖像處理的羊毛測量與分類系統”(成都電子科技大學碩士論文，CNKI，2009年04期)中提出了一種基于圖像形態學操作和歐氏距離變換的方法。該方法首先將羊毛切片圖像進行圖像增強，再對圖像進行二值化，將二值圖進行纖維骨架提取，去除交叉點，獲得骨架點坐標，最后在開操作后的二值圖上結合基于半徑擴張的歐氏距離變換計算出羊毛直徑值。該方法雖然能夠成功解決羊毛纖維交叉問題，但是該系統在使用中存在的不足是，半徑計算時的基礎圖像時開操作后的二值圖像，開操作本身對圖像的邊緣就有影響，此外，該方法采取的處理步驟繁多，部分算法時間復雜度高，效率偏低，難以處理海量的纖維切片圖像。

發明內容

本發明針對上述現有技術存在的不足，提出了一種基于歐氏距離和圖像分塊的羊毛直徑檢測方法。本方法既可以很好的保護羊毛纖維圖像的邊緣細節信息，又可以較好的解決羊毛重疊、交叉、成像不清等問題，具有較高的測量精度，同時由于本算法復雜度低，因而能夠大幅減少纖維直徑測量在圖像處理上耗費的時間。

實現本發明的基本思路是：計算機讀取羊毛纖維圖像，采用中值濾波和大律法閾值分割相結合的方法對圖像進行處理得到二值圖像，再對二值圖像采用切割分塊和分塊提取篩選相結合的方法，得到待計算的圖像分塊，最后對待計算圖像分塊采用歐氏距離變換和帶狀圖像穩定性分析相結合的方法計算出羊毛纖維直徑，并輸出到計算機終端。

為實現上述目的，本發明的包括以下步驟：

(1)計算機讀取圖像采集卡從數字攝相機采集的灰度圖像矩陣；

(2)對采集的灰度圖像矩陣通過中值濾波公式得到濾波圖像；

(3)二值化

3a)對濾波圖像通過最大類間方差法公式求出最佳分割閾值；

3b)根據最佳分割閾值，將濾波圖像通過二值公式實現二值化，得到二值圖像；

(4)圖像切割分塊

按分塊分辨率將二值圖像進行分塊，得到以分塊為單元的圖像矩陣；

(5)分塊提取篩選

5a)對圖像矩陣按行依次選取每一分塊圖像；

5b)以每一分塊圖像的左上角頂點為起點，以順時針繞分塊圖像邊緣一周為路徑，統計邊緣像素點值變化次數，得到一組變化次數值；

5c)選取所有變化次數值等于4的分塊圖像作為半徑計算的圖像分塊；

(6)歐氏距離變換

將半徑計算的圖像分塊通過二維歐氏距離變換公式求得距離變換矩陣；

(7)半徑計算

7a)對距離變換矩陣的每行取極大值，得到一維半徑矩陣；