專利名稱：棉纖維雜質(zhì)的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種棉纖維雜質(zhì)的檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
棉纖維的雜質(zhì)檢測(cè)廣泛采用的是稱重雜質(zhì)的方法，該方法測(cè)試結(jié)果誤差很大，而且操作復(fù)雜，需要的人工較多，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量，造成很大的人力和物力等方面的巨大浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種棉纖維雜質(zhì)的檢測(cè)方法，采用數(shù)字圖像處理方法，通過(guò) 棉纖維雜質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)采集到帶雜質(zhì)的棉纖維圖像，并計(jì)算出棉纖維里的雜質(zhì)粒數(shù)和雜質(zhì)面積。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種棉纖維雜質(zhì)的檢測(cè)方法，具體按照以下步驟實(shí)施步驟I、白板校正采用一光學(xué)圖像法測(cè)量棉纖維雜質(zhì)的裝置，該裝置的結(jié)構(gòu)包括測(cè)試窗口，在測(cè)試窗口下部的兩側(cè)對(duì)稱裝有兩路標(biāo)準(zhǔn)光源且兩路標(biāo)準(zhǔn)光源與測(cè)試窗口垂直線成45度角的方向，在測(cè)試窗口正下方裝有鏡頭，鏡頭通過(guò)光學(xué)調(diào)節(jié)器與攝像機(jī)連接，光源采用對(duì)稱的、同功率、同色溫的鹵鎢燈，在光學(xué)系統(tǒng)的接收光路上裝置了光闌；將白板放置在上述光學(xué)圖像法測(cè)量棉纖維雜質(zhì)裝置的測(cè)試窗口上，兩路標(biāo)準(zhǔn)光源照射在測(cè)試窗口上，反射回來(lái)的光經(jīng)過(guò)鏡頭、光學(xué)調(diào)節(jié)器進(jìn)入攝像機(jī)，攝像機(jī)進(jìn)行拍照，獲得白板圖像的信息；然后從測(cè)試窗口上取掉白板，將帶有雜質(zhì)的棉纖維放置在測(cè)試窗口上，用攝像機(jī)采集帶有雜質(zhì)的棉纖維圖像信息，接著用獲得的白板圖像的信息對(duì)帶有雜質(zhì)的棉纖維圖像信息進(jìn)行校正；步驟2、高斯模糊濾波將步驟I校正過(guò)后的帶雜質(zhì)的棉纖維圖像進(jìn)行高斯模糊濾波，高斯模糊濾波采用5X5的模板進(jìn)行濾波，經(jīng)過(guò)濾波處理之后，對(duì)噪聲進(jìn)行濾除；步驟3、圖像的分割閾值尋找采用直方圖的最大類間方差閾值分割法對(duì)步驟2高斯模糊濾波后的帶雜質(zhì)的棉纖維圖像進(jìn)行二值化處理，得到二值化的圖像；步驟4、進(jìn)一步的消除噪聲將步驟3得到二值化的圖像，先通過(guò)腐蝕算法處理進(jìn)一步消除噪聲，腐蝕模板選擇為3X3的模板，消除圖像中一般的細(xì)小雜點(diǎn)，同時(shí)也縮小了圖像中雜質(zhì)的面積；為了恢復(fù)原圖像的面積大小，再采用膨脹算法進(jìn)行恢復(fù)；步驟5、對(duì)二值化圖像統(tǒng)計(jì)面積和雜質(zhì)點(diǎn)個(gè)數(shù)步驟4中經(jīng)過(guò)消除噪聲后的二值化圖像，其中灰度為(0，0，0)的像素就是圖像中的雜質(zhì)所占的像素，灰度為(255，255，255)的像素就是圖像的背景像素；然后通過(guò)對(duì)棉纖維圖像中的雜質(zhì)所占的像素進(jìn)行遍歷，從而統(tǒng)計(jì)出雜質(zhì)所占的像素的個(gè)數(shù)，即雜質(zhì)面積；所有相鄰接的像素被統(tǒng)計(jì)為一個(gè)雜質(zhì)點(diǎn)，對(duì)整幅圖像經(jīng)過(guò)遍歷后，即統(tǒng)計(jì)出雜質(zhì)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；雜質(zhì)所占像素進(jìn)行遍歷的方法具體按照以下步驟進(jìn)行選擇帶雜質(zhì)的棉纖維圖像為一固定像素大小的二值化圖像，記作Gl ；步驟a設(shè)置一個(gè)大小與該遍歷方法中選擇的二值化圖像像素大小相同的棧空間，按從左到右、從上到下的順序訪問(wèn)圖像Gl中的每一個(gè)像素，如果該像素灰度為(0，0，0)且未設(shè)置 訪問(wèn)標(biāo)記，則設(shè)置訪問(wèn)標(biāo)記并入棧，否則繼續(xù)訪問(wèn)下一個(gè)像素點(diǎn)；步驟b若棧非空則進(jìn)行出棧操作，對(duì)每次出棧的元素計(jì)數(shù)，并判斷與其相鄰接的8個(gè)像素點(diǎn)，如果灰度為(0，0，0)且沒(méi)有訪問(wèn)標(biāo)記，則入棧，否則不入棧；步驟c當(dāng)棧不為空的時(shí)候，循環(huán)執(zhí)行步驟b，直到棧為空；當(dāng)棧為空的時(shí)候，就是所有鄰接像素都訪問(wèn)完畢的時(shí)刻，此時(shí)所有相鄰接的像素灰度值為(0，0，0)的像素點(diǎn)都被設(shè)置訪問(wèn)標(biāo)記并計(jì)數(shù)，此時(shí)的計(jì)數(shù)值即為該雜質(zhì)點(diǎn)面積的所占像素的數(shù)量，并統(tǒng)計(jì)到一個(gè)雜質(zhì)點(diǎn)；步驟d繼續(xù)訪問(wèn)還未訪問(wèn)到的像素點(diǎn)，如果該像素點(diǎn)灰度為(0，0，0)，則入棧并循環(huán)執(zhí)行步驟b至步驟c的過(guò)程，直到訪問(wèn)到圖像的最后一個(gè)像素點(diǎn)，即完成了雜質(zhì)點(diǎn)數(shù)和雜質(zhì)面積的初步統(tǒng)計(jì)；步驟6、進(jìn)一步的校正為了校正儀器誤差和使用誤差，需要利用標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板進(jìn)行校正，標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板是給出了雜質(zhì)點(diǎn)個(gè)數(shù)和面積的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量用具，將標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板用上述步驟5中步驟a至步驟d的遍歷方法進(jìn)行測(cè)試，并和標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板標(biāo)注的值進(jìn)行擬合，具體過(guò)程如下取標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板，對(duì)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板的圖像都按步驟5中步驟a至步驟d進(jìn)行處理，分別獲得每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板的雜質(zhì)個(gè)數(shù)和雜質(zhì)面積；設(shè)測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板的數(shù)量為n，則對(duì)雜質(zhì)粒數(shù)和雜質(zhì)面積按如下方法分別進(jìn)行線性擬合測(cè)試值求和，設(shè)為SI，求平均值，設(shè)為AVGl ；標(biāo)準(zhǔn)值求和，設(shè)為S2，求平均值，設(shè)為AVG2 ；測(cè)試值和標(biāo)準(zhǔn)值的每個(gè)值兩兩相乘，然后累加，和記作S，
權(quán)利要求
1.一種棉纖維雜質(zhì)的檢測(cè)方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施 步驟I、白板校正 采用一光學(xué)圖像法測(cè)量棉纖維雜質(zhì)的裝置，該裝置的結(jié)構(gòu)包括測(cè)試窗ロ(1)，在測(cè)試窗ロ(I)下部的兩側(cè)對(duì)稱裝有兩路標(biāo)準(zhǔn)光源(2)且兩路標(biāo)準(zhǔn)光源(2)與測(cè)試窗ロ(I)垂直線成45度角的方向，在測(cè)試窗ロ(I)正下方裝有鏡頭(3)，鏡頭(3)通過(guò)光學(xué)調(diào)節(jié)器(4)與攝像機(jī)(5)連接，光源采用對(duì)稱的、同功率、同色溫的鹵鎢燈，在光學(xué)系統(tǒng)的接收光路上裝置了光闌； 將白板放置在上述光學(xué)圖像法測(cè)量棉纖維雜質(zhì)裝置的測(cè)試窗ロ(I)上，兩路標(biāo)準(zhǔn)光源(2)照射在測(cè)試窗ロ(I)上，反射回來(lái)的光經(jīng)過(guò)鏡頭(3)、光學(xué)調(diào)節(jié)器(4)進(jìn)入攝像機(jī)(5)，攝像機(jī)(5)進(jìn)行拍照，獲得白板圖像的信息；然后從測(cè)試窗ロ(I)上取掉白板，將帶有雜質(zhì)的棉纖維放置在測(cè)試窗ロ(I)上，用攝像機(jī)(5)采集帶有雜質(zhì)的棉纖維圖像信息，接著用獲得的白板圖像的信息對(duì)帶有雜質(zhì)的棉纖維圖像信息進(jìn)行校正； 步驟2、高斯模糊濾波 將步驟I校正過(guò)后的帶雜質(zhì)的棉纖維圖像進(jìn)行高斯模糊濾波，高斯模糊濾波采用5X5的模板進(jìn)行濾波，經(jīng)過(guò)濾波處理之后，對(duì)噪聲進(jìn)行濾除； 步驟3、圖像的分割閾值尋找 采用直方圖的最大類間方差閾值分割法對(duì)步驟2高斯模糊濾波后的帶雜質(zhì)的棉纖維圖像進(jìn)行ニ值化處理，得到ニ值化的圖像； 步驟4、進(jìn)ー步的消除噪聲 將步驟3得到ニ值化的圖像，先通過(guò)腐蝕算法處理進(jìn)一歩消除噪聲，腐蝕模板選擇為3X3的模板，消除圖像中一般的細(xì)小雜點(diǎn)，同時(shí)也縮小了圖像中雜質(zhì)的面積；為了恢復(fù)原圖像的面積大小，再采用膨脹算法進(jìn)行恢復(fù)； 步驟5、對(duì)ニ值化圖像統(tǒng)計(jì)面積和雜質(zhì)點(diǎn)個(gè)數(shù) 步驟4中經(jīng)過(guò)消除噪聲后的ニ值化圖像，其中灰度為(O，O，O)的像素就是圖像中的雜質(zhì)所占的像素，灰度為(255，255，255)的像素就是圖像的背景像素；然后通過(guò)對(duì)棉纖維圖像中的雜質(zhì)所占的像素進(jìn)行遍歷，從而統(tǒng)計(jì)出雜質(zhì)所占的像素的個(gè)數(shù)，即雜質(zhì)面積；所有相鄰接的像素被統(tǒng)計(jì)為一個(gè)雜質(zhì)點(diǎn)，對(duì)整幅圖像經(jīng)過(guò)遍歷后，即統(tǒng)計(jì)出雜質(zhì)點(diǎn)的個(gè)數(shù)； 雜質(zhì)所占像素進(jìn)行遍歷的方法具體按照以下步驟進(jìn)行 選擇帶雜質(zhì)的棉纖維圖像為一固定像素大小的ニ值化圖像，記作Gl ； 步驟a 設(shè)置ー個(gè)大小與該遍歷方法中選擇的ニ值化圖像像素大小相同的?？臻g，按從左到右、從上到下的順序訪問(wèn)圖像Gl中的每ー個(gè)像素，如果該像素灰度為(0，0，0)且未設(shè)置訪問(wèn)標(biāo)記，則設(shè)置訪問(wèn)標(biāo)記并入棧，否則繼續(xù)訪問(wèn)下一個(gè)像素點(diǎn)； 步驟b 若棧非空則進(jìn)行出棧操作，對(duì)每次出棧的元素計(jì)數(shù)，并判斷與其相鄰接的8個(gè)像素點(diǎn)，如果灰度為(O，O，O)且沒(méi)有訪問(wèn)標(biāo)記，則入棧，否則不入棧； 步驟c 當(dāng)棧不為空的時(shí)候，循環(huán)執(zhí)行步驟b，直到棧為空； 當(dāng)棧為空的時(shí)候，就是所有鄰接像素都訪問(wèn)完畢的時(shí)刻，此時(shí)所有相鄰接的像素灰度值為(O，O，O)的像素點(diǎn)都被設(shè)置訪問(wèn)標(biāo)記并計(jì)數(shù)，此時(shí)的計(jì)數(shù)值即為該雜質(zhì)點(diǎn)面積所占像素的數(shù)量，并統(tǒng)計(jì)到一個(gè)雜質(zhì)點(diǎn)； 步驟d 繼續(xù)訪問(wèn)還未訪問(wèn)到的像素點(diǎn)，如果該像素點(diǎn)灰度為(O，O, O)，則入棧并循環(huán)執(zhí)行步驟b至步驟c的過(guò)程，直到訪問(wèn)到圖像的最后ー個(gè)像素點(diǎn)，即完成了雜質(zhì)點(diǎn)數(shù)和雜質(zhì)面積的初步統(tǒng)計(jì)； 步驟6、進(jìn)ー步的校正 為了校正儀器誤差和使用誤差，需要利用標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板進(jìn)行校正，標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板是給出了雜質(zhì)點(diǎn)個(gè)數(shù)和面積的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量用具，將標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板用上述步驟5中步驟a至步驟d的遍歷方法進(jìn)行測(cè)試，并和標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板標(biāo)注的值進(jìn)行擬合，具體過(guò)程如下 取標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板，對(duì)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板的圖像都按步驟5中步驟a至步驟d進(jìn)行處理，分別獲得每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板的雜質(zhì)個(gè)數(shù)和雜質(zhì)面積；設(shè)測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)板的數(shù)量為n，則對(duì)雜質(zhì)粒數(shù)和雜質(zhì)面積按如下方法分別進(jìn)行線性擬合 測(cè)試值求和，設(shè)為SI，求平均值，設(shè)為AVGl ； 標(biāo)準(zhǔn)值求和，設(shè)為S2，求平均值，設(shè)為AVG2 ； 測(cè)試值和標(biāo)準(zhǔn)值的每個(gè)值兩兩相乗，然后累加，和記作S， S-MX AVGlx AVG2 .Sl2-n X AVGl2 b=AVG2-KXAVGl 求得K和b后，則對(duì)步驟5得到帶雜質(zhì)的棉纖維圖像的雜質(zhì)粒數(shù)或雜質(zhì)面積的測(cè)試結(jié)果X進(jìn)行如下處理 y=Kx+b,其中X是測(cè)試值，y是校正后的值，k和b是系數(shù)， 計(jì)算得到校正結(jié)果1，即檢測(cè)得到棉纖維中的雜質(zhì)個(gè)數(shù)、雜質(zhì)面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的棉纖維雜質(zhì)的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟I中帶有雜質(zhì)的棉纖維圖像信息進(jìn)行校正的具體步驟為 帶雜質(zhì)的棉纖維圖像任意P點(diǎn)校正后灰度值=(帶雜質(zhì)的棉纖維圖像任意P點(diǎn)校正前灰度值/白板上對(duì)應(yīng)P點(diǎn)的灰度值)X 100 ; 所述帶雜質(zhì)的棉纖維圖像任意P點(diǎn)校正前灰度值通過(guò)所述攝像機(jī)(5)采集帶有雜質(zhì)的棉纖維圖像信息得到，所述白板上對(duì)應(yīng)P點(diǎn)的灰度值通過(guò)獲得白板圖像的信息得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的棉纖維雜質(zhì)的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟3中帶雜質(zhì)的棉纖維圖像進(jìn)行ニ值化處理的具體步驟是 閾值將帶雜質(zhì)的棉纖維圖像分成前景、背景兩個(gè)圖象，前景即雜質(zhì)圖像，背景即非雜質(zhì)圖像；當(dāng)取最佳閾值時(shí)，背景平均灰度Ul與前景平均灰度u0的方差g最大；設(shè)前景的像素?cái)?shù)占帶雜質(zhì)的棉纖維圖像的總像素?cái)?shù)的比例為w0，前景平均灰度為uO，背景的像素?cái)?shù)占帶雜質(zhì)的棉纖維圖像的總像素?cái)?shù)比例為wl，背景平均灰度為Ul ； 則帶雜質(zhì)的棉纖維圖像的總平均灰度u為u=wOXuO+wl Xul 背景平均灰度與前景平均灰度的方差g為g=wO X (uO-u)X (uO-u)+wI X (ul-u)X (ul-u)=w0 XwlX (uO-ul)X (uO-ul)當(dāng)方差g最大時(shí)，此時(shí)前景和背景差異最大，此時(shí)的灰度是最佳閾值； 以該閾值對(duì)雜質(zhì)的棉纖維圖像進(jìn)行ニ值化處理，得到ニ值化的圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了棉纖維雜質(zhì)的檢測(cè)方法，依次進(jìn)行白板校正、帶雜質(zhì)的棉纖維圖像進(jìn)行高斯模糊濾波、圖像的分割閾值尋找得到二值化的圖像、進(jìn)一步消除圖像噪聲、對(duì)二值化圖像統(tǒng)計(jì)面積和雜質(zhì)點(diǎn)個(gè)數(shù)、進(jìn)一步校正得到棉纖維里的雜質(zhì)粒數(shù)和雜質(zhì)面積。本發(fā)明的棉纖維雜質(zhì)檢測(cè)的數(shù)字圖像處理方法是一個(gè)具有突破性創(chuàng)造的方法，該方法能夠根據(jù)棉纖維雜質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)采集到的雜質(zhì)圖像，計(jì)算出棉纖維雜質(zhì)的性能指標(biāo)，給出被測(cè)棉纖維的雜質(zhì)粒數(shù)和雜質(zhì)面積，檢測(cè)結(jié)果能夠達(dá)到國(guó)家棉花檢測(cè)儀器的雜質(zhì)驗(yàn)收要求。
文檔編號(hào)G01N21/88GK102680481SQ201210151410
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者肖中高, 袁光輝, 郭鵬輝, 陳濤 申請(qǐng)人:陜西長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司