[發明專利]一種纖維識別分割方法

有效

• 申請號: 201711453507.2
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108229486B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 高飛;林俊輝;劉浩然;盧書芳;張元鳴;肖剛
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06K9/40
• 分類號: G06K9/40;G06K9/46
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 杜立

1.一種纖維識別分割方法，包括如下步驟：

步驟1：讀入圖像，進行灰度化，用3*3的內核進行降噪，采用Canny算子檢測邊緣，得到邊緣圖；

步驟2：對邊緣圖進行遍歷，并進行斷開操作，把斷開后每條曲線的坐標集合存入曲線集lines中；

步驟3：對曲線集lines中的每條曲線按如下規則進行斷開處理：從曲線的第6個點p₅(x₅,y₅)開始依次計算，根據式(2)計算點p₀(x₀,y₀)、p₅(x₅,y₅)、p₁₀(x₁₀,y₁₀)三點所成的夾角A，若A135°，則在p₅處進行斷開操作，即將p₀、p₁、p₂、p₃和p₄這五個點從該曲線中去除；重復這一斷開處理步驟，直至無曲線可斷開為止；

式中，a表示p₀到p₁₀的距離，b表示p₀到p₅的距離，c表示p₅到p₁₀的距離，cos表示余弦函數；

步驟4：設lines＝{c_i|i＝1,2,…,n},c_i＝{pt_ij(x_ij,y_ij)|j＝1,2,…,m_i},c_i表示lines中的第i條曲線，n表示曲線數量，pt_ij表示曲線c_i中的第j個像素點，(x_ij,y_ij)表示pt_ij對應的坐標,m_i表示c_i中的像素點數量；去除lines中的干擾線；

步驟5：對lines中的曲線進行頭尾匹配連接，

步驟6：判斷lines中的曲線是否屬于同根纖維的邊緣，把同根纖維輪廓進行輪廓閉合，最后根據閉合輪廓，提取出單根纖維保存；

步驟2具體步驟為：

步驟2.1：查找邊緣圖中的白色像素點，若找不到，則結束；否則，將找到的白色像素點作為頭結點p₁(x₁,y₁)，把p₁存入曲線line中；

步驟2.2：通過p₁點的八鄰域找到下一個白色像素點p₂(x₂,y₂)，把p₂加入line中，記錄p₂在p₁八鄰域中的位置，并根據公式(1)計算k₁₂：

k_ij＝(x_j-x_i)*(y_j-y_i) (1)

式中，k_ij表示像素點p_i(x_i,y_i)和p_j(x_j,y_j)之間的迭代系數；

步驟2.3：根據p₂的八鄰域查找下一個白色像素點，若未找到，則轉步驟2.4；否則，記找到的白色像素點為p₃(x₃,y₃)，并根據公式(1)計算k₂₃，若k₁₂*k₂₃0，則不再繼續尋找像素點，轉步驟2.4；否則，令p₁＝p₂，轉步驟2.2；

步驟2.4：若line中的像素點數量大于30，則將line加入曲線集lines中；將line中的像素點在邊緣圖中的像素灰度值設置為零，即變為黑色像素點；清空line；轉步驟2.1；

步驟4中去除lines中的干擾線，具體步驟為：

步驟4.1：計算c_i的長度L(c_i)、頭斜率hk(c_i)、尾斜率tk(c_i)、頭節點坐標和尾節點坐標，其中頭斜率hk(c_i)為像素點pt_i0和pt_i10所確定的直線的斜率，尾斜率tk(c_i)為像素點和所確定的直線的斜率，頭節點坐標為head(c_i)＝pt_i0，尾節點坐標為

步驟4.2：對每條曲線c_i，尋找滿足式(3)的曲線c_k，若找到，則在每條曲線c_i上取等距的v_i個特征點，v_i≥5，將這些特征點依次記為fp_j,j＝1,2,…,v_i，對每個點fp_j作其在曲線c_i上的法線，該法線與曲線c_k的交點記為dp_j，然后計算出點fp_j和點dp_j之間的距離d_j,若所有的d_j均滿足d_j＜10，則把每條曲線c_i從集合lines中刪去；

|hk(c_k)-hk(c_i)|＜δk≠iL(c_i)L(c_k) (3)

其中，δ表示事先給定的頭斜率差距的閾值；

步驟5具體步驟為：

步驟5.1：根據式(4)計算曲線c_i的曲線類型T(c_i)；

式中，headx(c_i)和heady(c_i)分別表示曲線c_i頭結點head(c_i)的x和y坐標值，tailx(c_i)和taily(c_i)分別表示曲線c_i尾結點tail(c_i)的x和y坐標值；

步驟5.2：對曲線c_i，找到滿足式(5)的候選連接曲線集CD＝{rl_z|z＝1,2,...,w}，其中，rl_z表示CD中第z條曲線，w表示候選連接曲線個數，作曲線c_i在尾節點tail(c_i)處的切線和曲線rl_z在頭節點head(rl_z)處的切線，把兩條切線所構成的夾角記為B_z，設對應于B_z最小的曲線為rl_k，則將rl_k與曲線c_i進行連接，將連接后得到的新曲線加入曲線集lines中，同時將rl_k和c_i從曲線集lines中刪除；重復步驟5.2，直到無曲線可連接；

2.如權利要求1所述的纖維識別分割方法，其特征在于：步驟6具體步驟為：

步驟6.1：對每條曲線c_i，尋找滿足式(6)的曲線c_k，若找到，則在曲線c_i上取等距的v_i個特征點，v_i≥5，將這些特征點依次記為fp_j,j＝1,2,…,v_i，對每個點fp_j作其在曲線c_i上的法線，該法線與曲線c_k的交點記為dp_j，然后計算出點fp_j和點dp_j之間的距離d_j,若所有的d_j均滿足式(7)，則將把曲線c_i和曲線c_k對應的頭節點和尾節點連接起來形成閉合輪廓；

步驟6.2：對閉合輪廓進行掩膜運算，即可提取出對應的單根纖維圖像。