[發明專利]一種自動識別雜色粒子的彩色編碼方法

在審

• 申請號: 201710148662.7
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN107016699A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 張東升;張水強;陳玥
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T7/90
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 何文欣

1.一種自動識別雜色粒子的彩色編碼方法，其特征在于操作步驟如下：

1)利用彩色面陣相機記錄粒子流圖像，每一個像素點具有R、G、B三個值；

2)將步驟1)中獲得的圖像由RGB轉換為HSI；相機記錄的原始圖像每個像素點具有R、G、B三個值，RGB模型基于三基色原理，面向硬件，便于顏色的采集和顯示，但不便于圖像處理，所以將RGB模型向HSI——色度Hue、飽和度Saturation、亮度Intensity——模型進行轉換；這實際上是一個基于笛卡爾坐標系的立方體向一個基于圓柱極坐標系的圓柱體的轉換；

HSI圓柱極坐標定義：亮度沿圓柱體的徑向分布，中心為黑(0％)外側為白(100％)；飽和度沿圓柱體的高度方向分布，自下而上從最弱(0％)到最強烈(100％)；色度沿中心軸成0-360°分布；從紅(0°)開始到黃(60°)、綠(120°)、青(180°)、藍(240°)、品紅(300°)；將HSI模型外表面，即I＝1的表面展開，得到H-S平面；

將RGB值歸一化到H-S平面(I＝1)：

歸一化后的轉換分段模型表示如下：RGB→HSI

S＝1-min

I＝max

HSI模型相對于傳統的RGB模型的優點在于缺陷粒子雜質塊的描述，每個棕色的點代表棕色雜質塊上的一個像素，每個白色的點代表背景的一個像素，為了簡化這里只顯示兩維；

在R/G平面，很難定義一個只包含雜質塊——棕色的點，而不包含背景——白色的點的區域；而在HS平面，棕色點的區域用一個矩形框：Hue＝10～50°，Saturation＝20～100％去定義；加上第3維Intensity，雜質塊的區域由矩形框變為長方體，深棕色用Hue＝10～50°，Saturation＝20～100％，Intensity＝0～50％去表示；

3)利用Hue，Saturation，Intensity的范圍定義要識別的雜質類別；

4)對于HSI在步驟3)中定義范圍內的像素點予以識別，判斷為雜質塊，并計算出該雜質塊的輪廓、質心位置坐標以及尺寸；其中質心位置坐標x,y和尺寸size存儲如下，n表示顏色類別：

在粒子運動過程中，相機實時記錄粒子流圖像，同一個粒子會被檢測到多次，使用下列追蹤算法避免對同一粒子的重復計數；

5)將顏色、質心位置坐標存儲于目標鏈，記為：

6)每次處理新的當前幀，重復步驟2)、步驟4)，得到當前幀圖像中缺陷粒子雜質塊的顏色、位置坐標以及尺寸如下：

7)將步驟6)中位置坐標依次與步驟5)中目標鏈的每個元素進行比對，如果存在一個顏色相同，位置落在目標鏈中元素i的行進路線范圍內，且距離超過某一門限值Min_distance；即質心位置坐標滿足如下關系：

其中：x_d＝detection[n].centre[l].x-MB[n].centre[i].x

y_d＝detection[n].centre[l].y-MB[n].centre[i].y

則認為該位置就是前一幀的元素i的運動區域，并用其更新替代目標鏈的元素i，追蹤到的次數增加1次；

當目標鏈中某一元素追蹤到的次數累計增加到一定次數，則認為該缺陷追蹤成功，缺陷個數增加1；

當步驟6)中所有位置坐標檢查完畢，存在未與目標鏈元素匹配的位置，則將其加入到目標鏈，成為新的目標元素；

如果目標鏈中存在未能匹配的元素，則該元素未追蹤到的次數增加1次；

當目標鏈中某一元素未追蹤到的次數累計增加到一定次數，則認為該目標已經離開視野范圍，清空該目標鏈元素，下一次不再追蹤；

在追蹤算法過程圖中，粒子自右向左移動，在第一幀圖像中3個粒子—紅、綠、藍—第一次被檢測到，分別在每一個粒子周圍定義一個矩形框，它規定了下一幀圖像采集時這個粒子可以移動的范圍；當下一幀圖像被采集時，粒子移動了一定的距離，所有被檢測到的粒子分別與先前定義的矩形框比對；三個粒子均成功比對，紅色和綠色的粒子移動的距離大于門限值(Min_distance)，追蹤成功；藍色粒子幾乎沒有移動，被判斷為背景污點；

8)接收新的當前幀，重復以上步驟。