[發明專利]一種基于形態學的強干擾激光邊緣圖像修復方法

有效

• 申請號: 201310061671.4
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN103177426A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 譚建平;王憲
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明涉及計算機視覺在線檢測技術領域,特別是一種基于形態學的強干擾激光邊緣圖像修復方法。

背景技術

計算機視覺技術具有非接觸性、連續性、經濟性、靈活性和集成性等優點，在工業測試與在線檢測領域具有廣泛的應用前景。在基于計算機視覺原理的激光基準工業檢測中，穩定、準確地提取光斑邊界是一個非常重要的步驟。

傳統的邊緣提取算法包括Sobel算法、Prewitt算法和Canny算法等一階微分算法和Laplacian算法、LOG算法等二階微分算法。這些算法簡單且檢測速度快,但易受噪聲的干擾,致使邊界檢測不完整,結果不精確。

針對傳統方法的問題，國內外諸多單位進行了深入研究，做出了相應改進，這些工作大體上可分為三類：第一類是研究提高邊緣檢測性能的方法；第二類是研究原始檢測圖像的噪聲抑制及增強方法；第三類是研究邊緣圖像的修復方法。這些工作均在一定程度上提高了邊緣提取算法的性能，但在環境復雜多變工業現場，石墨粉、玻璃屑等鋸屑，外界光照條件的變化，以及激光成像的散斑和散粒噪聲均有可能造成邊緣算法失敗。另外，系統長期工作還會產生激光束質量下降及檢測裝置密封性能下降等問題，致使邊緣檢測圖像上存在較大的虛假邊緣或邊緣斷裂。這些改進的邊界提取方法也都還不能滿足工業在線檢測的要求。尋求高魯棒性、實時性和廣泛適用性的激光邊緣提取方法已成為的迫切要求解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種基于形態學的強干擾激光邊緣圖像修復方法，在激光束質量下降、檢測裝置密封性出現問題，導致邊緣檢測圖像上存在較大的虛假邊緣或邊緣斷裂的情況下，有效地完成激光邊緣的高精度提取，降低對激光發射器以及檢測裝置質量的要求，節約成本，擴大基于計算機視覺原理的激光基準檢測方法的適用范圍，提高檢測系統的穩定性。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種基于形態學的強干擾激光邊緣圖像修復方法，其特征在于，該方法為：

1）圖像標號：對邊緣圖像進行棋盤距離變換；把圖像中與最近的邊緣像素距離低于k的背景像素標注為邊緣候選點；采用形態學連通區域提取方法把其他背景像素標注為獨立的連通區域，從而由邊緣圖像得到標號圖像；所述標號圖像為后續斷裂邊緣連接和噪聲邊緣抑制的基礎；

2）修復斷裂邊緣：依據真實邊緣的鄰接特性對上述邊緣候選點重新標號，實現斷裂邊緣的修復；

3）去除噪聲邊緣：先依據鄰接特性去除非連通區域的噪聲；再依據邊緣鏈接長度特性去除連通區域的噪聲,得到經修復的邊緣圖像。

作為優選方案，k的有效取值范圍為1-4像素。

作為優選方案，所述步驟3）中，去除非連通區域噪聲的方法為：逐一分析圖像中的邊緣像素，若其8連接鄰域中的背景像素均屬于同一連通區域，則該邊緣不符合光斑邊緣的鄰接特性，將所述邊緣歸為背景。

圖像標號中，由于工業在線檢測對計算速度要求敏感、且本發明對距離變換的精度沒有特別要求，因此采用的距離變換為棋盤距離變換，其測度函數為：

dist_c[(x₁,y₁),(x₂,y₂)]=max(|x₁-x₂|,|y₁-y₂|)

其中，(x₁,y₁)、(x₂,y₂)為被測距離的兩點在圖像坐標系中的坐標。棋盤距離變換通過采用結構算子對圖像進行串型掃描來實現，具體方式為：

（1）圖像初始化：把邊緣圖像中的邊緣像素初始化為0，背景像素初始化為無窮大；