[發明專利]一種HRTEM圖像中煤芳香烴晶格條紋的智能提取方法

在審

• 申請號: 202110275231.3
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112862816A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 鐘進之;劉超;孫蓓蕾;曾凡桂
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/187;G06T7/44;G06T5/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明屬于圖像處理技術領域，具體是一種HRTEM圖像中煤芳香烴晶格條紋的智能提取方法。包括以下步驟。S100～對原始圖像進行灰度處理、剪切、傅里葉?反傅里葉變換以及分塊；S200～對元胞數組進行分析，得到主要的條紋位置；S300～對主體部分圖像的像素點進行判斷，去除背景噪音，得到條紋；S400～對條紋圖像進行骨骼化操作，同時確定X的值，骨骼化之后的圖像，按照圖像自帶比例尺，同時根據圖片大小，求出晶格條紋的長度以及角度；S500～根據步驟S400得到的數據，用戶可自行建立相應的數據庫，同時畫出條紋大小柱狀分布圖和條紋角度柱狀分布圖。本發明提出的技術方案中使用了分塊處理的方法，不僅能夠找到條紋部位進行處理，同時也減少了二值化對圖像失真影響。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，具體是一種HRTEM圖像中煤芳香烴晶格條紋的智能提取方法。

背景技術

目前，煤芳香烴晶格條紋提取主要的處理方法有兩種。第一種是科研人員將在高分子透射電鏡下觀察到的樣品圖片，通過Photoshop或者其他軟件將圖像灰度化，在將圖像二值化，之后運用ArcGIS或者其他軟件，手動畫出條紋，畫出以后，再用軟件手動測量出條紋的長度；另一種是科研人員利用程序的手段，自動的提取出條紋，例如康倩楠和張志強開發了VirtualFringe的程序，他們將圖片導入程序，之后對圖像進行降噪，傅里葉變換等操作，之后設定一個閾值，對圖像進行二值化處理，處理完之后，在通過骨骼化將條紋提取出來，最后得到條紋的長度以及角度等信息。

在現有的兩種處理方法中，對于第一種來說，一張圖像里面包含巨大的條紋數量，手動畫出條紋不說其準確程度，耗費時間和耗費體力是一定的，隨后在手動測量條紋的長度以及角度，更是一件耗時耗力的事；對于第二種方法來說，雖然能快速地提取出條紋，但是在晶格條紋的原圖中，圖像中各個地方的明暗程度各不相同，最后閾值過濾的時候，會損失大量的信息，并且很多噪音部分的灰度分布范圍很廣，即使在閾值過濾完，依舊會有很多的噪音殘留，之后的殘留依舊需要手動過濾，這就會給后續的長度、角度等計算，帶來不必要的麻煩。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提供一種HRTEM圖像中煤芳香烴晶格條紋的智能提取方法。

本發明采取以下技術方案：一種HRTEM圖像中煤芳香烴晶格條紋的智能提取方法，包括以下步驟。

S100～對原始圖像進行灰度處理、剪切、傅里葉-反傅里葉變換以及分塊；

S200～對元胞數組進行分析，得到主要的條紋位置；

S300～對主體部分圖像的像素點進行判斷，去除背景噪音，得到條紋；

S400～對條紋圖像進行骨骼化操作，同時確定X的值，骨骼化之后的圖像，按照圖像自帶比例尺，同時根據圖片大小，求出晶格條紋的長度以及角度；

S500～根據步驟S400得到的數據，用戶可自行建立相應的數據庫（用戶可將同種關系的圖片存入統一數據庫，之后處理圖像時，可選擇快速處理，用戶僅需輸入想調用的數據庫，即可處理），同時畫出條紋大小柱狀分布圖和條紋角度柱狀分布圖。

步驟S100采取以下方法，

S101～判斷原始圖像是RGB圖像還是灰度圖像，若是RGB圖像，則會將圖像進行灰度化處理，同時將圖像進行分塊；若為灰度，直接開始分塊，分塊是64像素*64像素為基本單位，將圖像進行切塊；

S102～灰度圖像分成元胞數組，其中元胞數組的大小是原始圖像的長寬與64個像素大小的比值，結果取其整數部分，多余的部分裁剪掉，其中元胞數組里的各個矩陣大小為64像素*64像素，元胞數組里的數值與圖像中的灰度值相對應；

S103～將元胞數組轉化為矩陣，之后進行傅立葉變換、反變換，變換后再次進行分塊，得到對應大小的元胞數組。將元胞數組轉化為灰度矩陣，之后進行傅立葉變換、反變換，變換后再次進行分塊，得到對應大小的元胞數組，因為元胞數組與圖像相對應，可以將元胞數組直接轉化為灰度矩陣，灰度矩陣可以直接顯示成灰度圖像，同時元胞數組的使用能準確的定位到主體位置，從而為之后的主體部分提取打下基礎。