[發明專利]一種基于圖像熵的集裝箱箱號自適應定位方法

有效

• 申請號: 201610101411.9
• 申請日: 2016-02-24
• 公開（公告）號: CN105701490B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 朱亞杰;曾衛明;梁成龍
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G06K9/34
• 分類號: G06K9/34;G06K9/38;G06K9/46
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 陳偉勇

1.一種基于圖像熵的集裝箱箱號自適應定位方法，包括如下步驟：

步驟(一)灰度變換：通過灰度變換將集裝箱彩色圖像轉換為灰度圖像；

步驟(二)維納濾波：通過維納濾波將灰度圖像轉換為濾波圖像；

步驟(三)背景消除：通過背景消除將濾波圖像轉換為背景消除圖像；

步驟(四)二值化：通過二值化將背景消除圖像轉換為二值圖像；

步驟(五)箱號顏色判別：通過二值圖像判別箱號的顏色是黑色或白色，若箱號顏色是黑色則反色；具體步驟如下：通過統計二值圖像0和1的個數對集裝箱箱號顏色進行判別，如果1的個數小于0的個數則該集裝箱箱號是白色，否則該集裝箱箱號是黑色并進行反色，將黑色箱號轉換為白色箱號以便箱號定位；

其特征在于，所述基于圖像熵的集裝箱箱號自適應定位方法進一步包括以下的步驟(六)、步驟(七)和步驟(八)：

步驟(六)投影法初定位與初提取：運用投影法對二值圖像進行初定位并從原集裝箱圖像中初提取箱號區域；具體包括以下分步驟：

步驟61：從箱號圖像的第一行開始從左向右掃描圖像，然后統計該行像素從0到255或255到0的跳變次數count；如果某一行的黑白像素跳變次數滿足jumpMin＜count＜jumpMax，其中jumpMin、jumpMax分別表示箱號區域跳變次數的最小閾值和最大閾值，則認為該行可能是箱號區域的起始行，然后記錄下該行的位置記為Row_up；否則，就繼續搜索掃描下一行，直到搜索到第一次滿足jumpMin＜count＜jumpMax的起始行Row_up；

步驟62：按照上述方法，從箱號圖像的第(Row_up+1)行開始繼續向下搜索，直到遇到第一次黑白像素跳變次數小于最小閾值jumpMin或大于最大閾值jumpMax的行，此時認為該行為箱號區域的結束行，然后記錄下該行的位置Row_down；

步驟63：根據步驟61和步驟62記錄的箱號區域起始行位置Row_up和結束行位置Row_down，計算出|Row_down-Row_up|，即箱號字符區域的像素高度；如果|Row_down-Row_up|∈[h₁,h₂],則認為該區域可能是箱號區域，其中h₁,h₂分別表示箱號區域高度的最小閾值和最大閾值；如果則認為該區域不是箱號區域，舍棄；

步驟64：按照上述步驟61、步驟62和步驟63的方法，繼續向下搜索所有可能的箱號區域位置，直到搜索至箱號圖像的最后一行為止；

步驟65：根據步驟4定位出的集裝箱箱號區域上下邊界位置，對箱號區域進行獨立分割提取；

步驟66：對步驟65分割出的箱號區域作進一步的細分割，即對箱號區域的左右邊界位置進行定位；首先對分割提取出的箱號作垂直投影，然后對投影直方圖進行掃描判斷就可以定位出箱號區域的起始位置Column_left及結束位置Column_right；此時根據定位出的箱號區域的左右邊界位置對箱號區域圖像進行細分割處理；

步驟(七)圖像熵判別：根據初提取的箱號區域圖像熵判別該箱號是一行、一列或者多行；若箱號是一行或一列則箱號定位成功并提取箱號區域圖像，若箱號是多行則進行再定位與再提取；

步驟(八)形態學方法再定位與再提取：運用形態學方法對多行箱號的二值圖像進行腐蝕、開運算和膨脹，將多行箱號圖像分割為多個連通區域，根據多行箱號區域的面積變化范圍和形狀特征，去除非箱號區域，將箱號區域從原集裝箱圖像中進行定位與提取；具體包括以下分步驟：

步驟81：在選擇結構元素時，選擇符合多行集裝箱箱號區域寬高比的正方形結構元素，以便正確地使箱號區域中的字符形成連通區域；

步驟82：用第步驟81中的結構元素首先對圖像進行腐蝕運算，以便消除細小的非字符區域和孤立區域；其次對圖像進行開運算，使得圖像的輪廓變得光滑，同時還消除毛刺；最后對圖像進行膨脹運算，以便在篩選箱號連通域的時候更加方便快速；

步驟83：通過設定閾值將連通區域面積遠小于或是遠大于拍攝圖像中可能的箱號區域面積去掉；

步驟84：對經過步驟83處理后的連通域進行標記，以便更好地將目標區域與背景區分開來；

步驟85：根據箱號區域的寬高比和面積特征的方法篩選出箱號區域；如果箱號候選區不止一個，對候選區域的面積按大小進行排序，將面積最大者判定為集裝箱箱號區域；

步驟86：最后根據篩選后區域的上下、左右邊界值從原圖像中提取箱號區域。

2.根據權利要求1所述的基于圖像熵的集裝箱箱號自適應定位方法，其特征在于，步驟(四)使用Otsu法對圖像進行二值化。