[發明專利]一種基于木材顏色空間的特征提取方法

在審

• 申請號: 202010637936.0
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111768456A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 徐哲壯;梁世佳;林燁;陳丹;陳劍;邱洋;連巖杰
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06T7/90
• 分類號: G06T7/90;G06T7/13;G06T5/00;G06N20/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種基于木材顏色空間的特征提取方法。首先找出在拍攝環境下木材顏色在RGB色彩空間下的顏色空間，進而提取出有效的木材顏色特征，可以供機器學習算法作為特征進行訓練。

技術領域

本發明涉及到木材原料選色技術領域，特別是一種基于木材顏色空間的特征提取方法。

背景技術

在自然環境下的木材，往往不能使得同一塊木材顏色保持協調統一，同一塊木材可能擁有著兩種或兩種以上的顏色。這種木材顏色缺陷會影響到木材加工后的質量，降低經濟效益。

如何對木材顏色進行描述和表征，是木材顏色分級的主要研究內容之一，也是木材加工領域著重關注的領域。但是遺憾的是，到目前為止對于木材顏色還沒有明確的行業標準和國家標準，主要是木材生長受環境條件的影響，使其顏色分布隨機、無規律。

RGB色彩空間下，能夠表達的顏色數量大概有1670萬種，故在RGB空間下對顏色進行特征提取主要難度在于所提取的特征在整個RGB色彩空間下，導致特征維度大，參數量多，顏色特征的提取受相機參數、外部光線等影響，需要繁瑣的調參過程。

由于外部原因的影響，木材表面會附著非木材顏色(如蟲蛀等)，如果不濾除外部因素的干擾，那么所提取的特征很難表征木材的顏色屬性。

楊少春等公開了基于直方圖的木材表面顏色分類研究，提出了采用HSV顏色空間三個獨立分量的直方圖統計特征表達木材表面顏色信息的方法，利用色調、飽和度和亮度三分量之間的相互獨立性，提取了各分量的直方圖特征。該方法沒有對非木材顏色進行濾除，容易引入干擾，所提取的顏色特征無法準確表征木材表面顏色。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于木材顏色空間的特征提取方法，該方法所提取的特征可供機器學習算法進行訓練，主要克服在RGB色彩空間下提取的顏色特征維度大，參數量多的問題，將所要提取的木材顏色特征局限在RGB色彩空間下的一個子空間，可以減少非木材顏色的干擾，同時可以對提取的特征進行維度壓縮，減少特征向量且不影響木材顏色特征的表達。該方法只需在穩定的拍攝條件下，即可實現木材顏色特征提取，若需更改拍攝環境，只需重新采集樣本，即可根據當前拍攝環境重新生成合適的參數，無需繁瑣的調參過程。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種基于木材顏色空間的特征提取方法，首先找出在拍攝環境下木材顏色在RGB色彩空間下的顏色空間，進而提取出木材顏色特征，并對提取的特征進行量級和維度的壓縮，可有效合并相似特征并使其適應于不同輸入維度的機器學習算法，該方法具體實現如下：

步驟S1、圖像采集：基于工業攝像機采集木材圖像樣本；

步驟S2、圖像預處理：濾除因外因對木材顏色造成影響的木材圖像樣本；

步驟S3、對木材圖像進行輪廓檢測操作，并在輪廓檢測的基礎上，往圖像內部收縮若干像素，減少因為采集過程中木材傾斜導致輪廓檢測時背景的干擾，得到的木材圖像樣本稱為訓練樣本；

步驟S4、特征提取：對訓練樣本進行特征提取，提取方式如下：

S41、首先需要找到RGB色彩空間下木材的色彩空間，木材的色彩空間由訓練樣本計算得到；