一種皮棉中異性纖維實時檢測方法
2023-04-28 17:44:01 1
，只要細度值大於該給定閾值，則該待選雜質特徵就判定為異性纖維，否則判定為幹擾，其對應像素點置零。標記圖像中有部分聚類區域是由許多孤立點組成的，雖然其所佔面積不大，但由於其不連續性導致周長總和增大，會誤判為異性纖維圖像。因此，基於像素投影的判別準則如下式中，F表示經過形態分析後的結果(1表示該待選特徵為異性纖維特徵，0表示該待選特徵為偽特徵)，r,表示等效長度閾值(跟斷點的平均長度有關，考慮到e的下限為雜質長度最短檢出要求的四分之一，相應的等效長度閾值取雜質長度最短檢出要求的四分之三)，7;表示細度閾值(以長寬比為2:1的矩形代表的形狀對應的細度作為細度的上限，則該上限為//6，其中/為雜質長度最短檢出要求)。經過上述操作(1)對於長度大於檢出要求的完整異性纖維特徵，予以保留。(2)對於長度大於檢出要求的存在斷點的異性纖維特徵，可以看作被連接為一體，基本還原了其形態特徵，予以保留。(3)對於孤立的顆粒幹擾，予以屏蔽。(4)對於由散布點組成的標記特徵，看作被收縮到了一起，只要其等效投影長度小於閾值，予以屏蔽。經過上述形態分析方法，得到異性纖維特徵圖像^，其中包括J個異性纖維特徵個體，P[/n][/]表徵該異性纖維特徵個體的邊界位置，由於m為標記值，而在標記過程中許多標記值代表的待選雜質特徵已經被置零，因此重新整理數組戶[m][i]，去除被置零的部分，得到P[刀[/](j、l,2，3，…，J)。為了確定後續噴除步驟的時間參數，需計算該異性纖維特徵個體外接矩形的中心位置坐標(，)，具體方法如下i>;，"7;或《>r""7;o其他formulaseeoriginaldocumentpage14本實施例中，取等效長度閾值r,-30，細度閾值7;=5。(f)異性纖維噴除。在皮棉運動方向上，相機拍攝位置後段安裝有一組空氣噴嘴陣列，空氣噴嘴在水平方向上一個挨一個密排，保證氣流能噴到運動皮棉的所有區域。根據上述異性纖維個體外接矩形在異性纖維特徵圖像"中的位置坐標Xj，計算出對應的空氣噴嘴在噴嘴陣列中的序號Z,具體方法如下formulaseeoriginaldocumentpage14(10)式中，s表示相機的序號，《表示視場寬度，《表示視場寬度對應的像素數，^表示一個空氣噴嘴噴除有效區域的寬度，^ooK)表示向下取整根據皮棉傳輸速度v，圖像拍攝位置與噴嘴的距離A及異性纖維個體外接矩形在異性纖維特徵圖像"中的位置坐標^，計算出開啟噴嘴的延時時間"，具體方法如下formulaseeoriginaldocumentpage14式中，《表示視場高度，^表示視場高度對應的像素數，"表示空氣噴嘴開啟所用的時間。當延時時間^到達，打開z號空氣噴嘴對應的電磁閥，噴除對應位置的異性纖維及周圍部分皮棉，實現對異性纖維的實時噴除。本實施例中formulaseeoriginaldocumentpage14，通過實時計算所得的(、.，^)就可以求得空氣噴嘴序號和對應的開啟空氣噴嘴延時時間，精確的控制空氣噴嘴的噴除動作。本實施例通過對原始圖像的邊緣特徵和顏色特徵的融合與分析，有效的提取出了異性纖維特徵，同時消除了由邊沿和空洞產生的偽特徵、棉層中的小顆粒散布幹擾和噪聲。算法運算速度快，小波變換和二值化過程用時18ms，區域標記和投影算法用時10~40ms(該部分存在往復掃描環節，受圖像的複雜程度影響)，所花費的總時間平均為50ms，能滿足實時檢測的應用要求。實施例中對幾種有代表性的異性纖維進行檢測(不考慮深埋於棉層中導致圖像不能採集到相應特徵的情況)，黑頭髮的平均識別率為95%，鬃毛的平均識別率為97.5%，綠色聚乙烯塑料絲的平均識別率為90%，紅色聚丙烯塑料絲的平均識別率為90%，具有較好的實施效果。權利要求1、一種皮棉中異性纖維實時檢測方法，其特徵在於，所述方法包括(a)皮棉原始圖像獲取用安裝在皮棉傳輸管道中彩色CCD相機實時拍攝運動皮棉圖像，得到皮棉原始圖像I原；(b)分塊及顏色空間轉換將皮棉原始圖像I原無重疊的均勻分成多個大小一致的子塊，即I原＝Ii(i＝1，2，3，...L)＝[I1，I2，...，IL]，L為子塊總數；將所述各子塊進行RGB到YCbCr的顏色空間轉換，即將原空間的紅R、綠G、藍B三色分量轉換成新空間的亮度Y、藍色對應色度Cb、紅色對應色度Cr三分量，同時計算得到新空間與該綠G分量對應的色度Cg分量；(c)基於皮棉亮度圖像的邊緣特徵提取對所述各子塊Ii的亮度Yi進行二維小波變換，得到各子塊低頻形貌分量Ai和水平、垂直、對角三個高頻細節分量Hi，Vi，Di，對所述三個高頻細節分量分別進行二值化處理，並將三個二值化處理結果進行「或」運算，得到邊緣特徵圖像；運用基於分塊填充的偽特徵判別方法識別出邊緣特徵圖像中由邊沿和空洞產生的偽特徵，並把偽特徵對應的像素點亮度置零，得到最終的邊緣特徵圖像ITi；(d)基於CrCgCb顏色空間的特徵提取對所述各子塊Ii的色度分量Cri，Cgi，Cbi兩兩計算其對應像素點位置的差值，並計算該差值的絕對值得到絕對值分量Drbi，Drgi，Dbgi，各絕對值分量上標表示兩兩求差值對應的色度分量；分別計算各絕對值分量的均值，並以該均值為閾值對所述各子塊Ii進行二值化處理，最終得到各子塊的顏色特徵圖像ICi；(e)形態分析對所述各子塊Ii的邊緣特徵圖像ITi和顏色特徵圖像ICi進行「或」運算，得到融合特徵圖像，拼接各子塊的融合特徵圖像得到完整的特徵圖像IM；對該特徵圖像IM進行基於交疊分塊的連通域標記方法標記出圖像中的各待選雜質特徵，對各待選雜質特徵進行基於投影方法的形態分析，消除小顆粒雜質幹擾，同時計算待選雜質特徵的面積周長比δ，以該面積周長比δ作為參數進行特徵判別，得到最終的異性纖維特徵圖像IF；計算異性纖維特徵圖像IF中各異性纖維特徵個體外接矩形的中心位置坐標(xj，yj)，j為異性纖維特徵圖像IF中各異性纖維特徵個體的序號；(f)異性纖維噴除根據所述異性纖維個體外接矩形在異性纖維特徵圖像IF中的位置坐標xj，計算出分揀設備中對應的空氣噴嘴在噴嘴陣列中的序號z；根據皮棉傳輸速度v，圖像拍攝位置與噴嘴的距離h及異性纖維個體外接矩形在異性纖維特徵圖像IF中的位置坐標yj，計算出開啟噴嘴的延時時間tz；當延時時間tz到達，打開z號空氣噴嘴對應的電磁閥，噴除對應位置的異性纖維及周圍部分皮棉，實現對異性纖維的實時噴除。2、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的步驟(c)中基於分塊填充的偽特徵判別方法，具體包括以下步驟(Cl)對所述各子塊/,再進行細分為多個大小一致的小分塊^(_/=1，2，3,...//)，H為小分塊總數；(C2)判斷各小分塊A中各像素點的亮度，若該小分塊中像素點的亮度大於給定閾值rc,同時該像素點的三個高頻小波細節分量小於對應的給定閾值7^("(^=1,2，3)，則標記該像素點為待選偽特徵點；(c3)當小分塊A中標記的待選偽特徵點覆蓋面積大於給定閾值7^，則標記該小分塊A為空洞或邊沿塊，將該空洞或邊沿塊及其8鄰接的小分塊中所有像素點的亮度置零。3、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的步驟(e)中基於交疊分塊的連通域標記方法，具體包括以下步驟(el)對特徵圖像/w進行交疊分塊，；(e2)對各分塊C,中的像素點逐行掃描，以"區域生長法"標記連通域；(e3)當一個連通域標記完成，則以該標記連通域的外接矩形作為核心區域，並同時以該核心區域為中心，向上、下、左、右四個方向擴展設定的距離^，^得到一個不包括中心核心區域在內的擴展區域，在該擴展區域中重複所述"區域生長法"標記連通域，若掃描到一個已經標記的連通域，則把核心區域的標記值更新為該已經標記連通域的標記值，跳出(e3)步驟；若有一個未標記的連通域，則對該連通域進行標記，擴展區域的標記值取核心區域相同的標記值，跳出(e3)步驟；(d4)重複步驟(e2)(e3)掃描未標記連通域，直到整個分塊C,被標記，然後進行下一個分塊的連通域標記過程，在對所述交疊區域標記時，相鄰分塊的交疊區域內取相同的標記值。4、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的步驟(e)中基於投影方法的形態分析的具體方法是對標記為同一特徵的待選雜質特徵做X軸和Y軸的投影，計算投影軸上投影值非零位置的個數/工,《，以/,，/,作為投影方向上待選雜質特徵的等效長度，若待選雜質特徵在兩個投影方向上的長度都小於設定閾值r,，則判定為小顆粒雜質幹擾，把該待選雜質特徵對應的像素點置零。全文摘要本發明涉及一種皮棉中異性纖維實時檢測方法，屬於圖像處理和檢測
技術領域：
；該方法包括獲取皮棉原始圖像；將皮棉原始圖像分成多個子塊，將各子塊進行顏色空間轉換，對所述各子塊進行二維小波變換，得到三個高頻細節分量，進行二值化處理，得到邊緣特徵圖像；並識別出邊緣特徵圖像中的偽特徵，得到各子塊的顏色特徵圖像；並得到完整的特徵圖像；再進行連通域標記方法標記出圖像中的各待選雜質特徵，得到最終的異性纖維特徵圖像；根據該圖像中的位置坐標，根據開啟噴嘴的延時時間，噴除對應位置的異性纖維及周圍部分皮棉，實現對異性纖維的實時噴除。本發明能對棉層的偽特徵能進行識別，處理速度快，能夠滿足在線分揀設備的應用要求。文檔編號G06T7/60GK101403703SQ20081022559公開日2009年4月8日申請日期2008年11月7日優先權日2008年11月7日發明者丁天懷,鑫瞿申請人:清華大學