一种皮棉中异性纤维实时检测方法

摘要

本发明涉及一种皮棉中异性纤维实时检测方法，属于图像处理和检测技术领域；该方法包括：获取皮棉原始图像；将皮棉原始图像分成多个子块，将各子块进行颜色空间转换，对所述各子块进行二维小波变换，得到三个高频细节分量，进行二值化处理，得到边缘特征图像；并识别出边缘特征图像中的伪特征，得到各子块的颜色特征图像；并得到完整的特征图像；再进行连通域标记方法标记出图像中的各待选杂质特征，得到最终的异性纤维特征图像；根据该图像中的位置坐标，根据开启喷嘴的延时时间，喷除对应位置的异性纤维及周围部分皮棉，实现对异性纤维的实时喷除。本发明能对棉层的伪特征能进行识别，处理速度快，能够满足在线分拣设备的应用要求。

主权项

一种皮棉中异性纤维实时检测方法，其特征在于，所述方法包括：(a)皮棉原始图像获取：用安装在皮棉传输管道中彩色CCD相机实时拍摄运动皮棉图像，得到皮棉原始图像I原；(b)分块及颜色空间转换：将皮棉原始图像I原无重叠的均匀分成多个大小一致的子块，即I原＝Ii，i＝1，2，3，...L，L为子块总数；将所述各子块进行RGB到YCbCr的颜色空间转换，即将原空间的红R、绿G、蓝B三色分量转换成新空间的亮度Y、蓝色对应色度Cb、红色对应色度Cr三分量，同时计算得到新空间与该绿G分量对应的色度Cg分量；(c)基于皮棉亮度图像的边缘特征提取：对所述各子块Ii的亮度Yi进行二维小波变换，得到各子块低频形貌分量Ai和水平高频细节分量Vi、垂直高频细节分量Hi、对角高频细节分量Di，对所述三个高频细节分量分别进行二值化处理，并将三个二值化处理结果进行“或”运算，得到边缘特征图像；运用基于分块填充的伪特征判别方法识别出边缘特征图像中由边沿和空洞产生的伪特征，并把伪特征对应的像素点亮度置零，得到最终的边缘特征图像ITi；(d)基于CrCgCb颜色空间的特征提取：对所述各子块Ii的色度分量Cri，Cgi，Cbi两两计算其对应像素点位置的差值，并计算该差值的绝对值得到绝对值分量：Drbi，Drgi，Dbgi，各绝对值分量上标表示两两求差值对应的色度分量；分别计算各绝对值分量的均值，并以该均值为阈值对所述各子块Ii进行二值化处理，最终得到各子块的颜色特征图像ICi；(e)形态分析：对所述各子块Ii的边缘特征图像ITi和颜色特征图像ICi进行“或”运算，得到融合特征图像，拼接各子块的融合特征图像得到完整的特征图像IM；对该特征图像IM进行基于交叠分块的连通域标记方法标记出图像中的各待选杂质特征，对各待选杂质特征进行基于投影方法的形态分析，消除小颗粒杂质干扰，同时计算待选杂质特征的面积周长比δ，以该面积周长比δ作为参数进行特征判别，得到最终的异性纤维特征图像IF；计算异性纤维特征图像IF中各异性纤维特征个体外接矩形的中心位置坐标(xj，yj)，j为异性纤维特征图像IF中各异性纤维特征个体的序号；(f)异性纤维喷除：根据所述异性纤维个体外接矩形在异性纤维特征图像IF中的位置坐标xj，计算出分拣设备中对应的空气喷嘴在喷嘴阵列中的序号z；根据皮棉传输速度v，图像拍摄位置与喷嘴的距离h及异性纤维个体外接矩形在异性纤维特征图像IF中的位置坐标yj，计算出开启喷嘴的延时时间tz；当延时时间tz到达，打开z号空气喷嘴对应的电磁阀，喷除对应位置的异性纤维及周围部分皮棉，实现对异性纤维的实时喷除；所述的步骤(c)中基于分块填充的伪特征判别方法，具体包括以下步骤：(c1)对所述各子块Ii再进行细分为多个大小一致的小分块Bj，j＝1，2，3，...H，H为小分块总数；(c2)判断各小分块Bj中各像素点的亮度，若该小分块中像素点的亮度大于给定阈值TG，同时该像素点的三个高频小波细节分量小于对应的给定阈值TW(k)，k＝1，2，3，则标记该像素点为待选伪特征点；(c3)当小分块Bj中标记的待选伪特征点覆盖面积大于给定阈值TA，则标记该小分块Bj为空洞或边沿块，将该空洞或边沿块及其8邻接的小分块中所有像素点的亮度置零；所述的步骤(e)中基于交叠分块的连通域标记方法，具体包括以下步骤：(e1)对特征图像IM进行交叠分块；(e2)对各分块Ci中的像素点逐行扫描，以“区域生长法”标记连通域；(e3)当一个连通域标记完成，则以该标记连通域的外接矩形作为核心区域，并同时以该核心区域为中心，向上、下、左、右四个方向扩展设定的距离d，d＝e，其中，e为分块交叠宽度；得到一个不包括中心核心区域在内的扩展区域，在该扩展区域中重复所述“区域生长法”标记连通域，若扫描到一个已经标记的连通域，则把核心区域的标记值更新为该已经标记连通域的标记值，跳出(e3)步骤；若有一个未标记的连通域，则对该连通域进行标记，扩展区域的标记值取核心区域相同的标记值，跳出(e3)步骤；(d4)重复步骤(e2)～(e3)扫描未标记连通域，直到整个分块Ci被标记，然后进行下一个分块的连通域标记过程，在对所述交叠区域标记时，相邻分块的交叠区域内取相同的标记值；所述的步骤(e)中基于投影方法的形态分析的具体方法是：对标记为同一特征的待选杂质特征做X轴和Y轴的投影，计算投影轴上投影值非零位置的个数lx，ly，以lx，ly作为投影方向上待选杂质特征的等效长度，若待选杂质特征在两个投影方向上的长度都小于设定阈值Ti，则判定为小颗粒杂质干扰，把该待选杂质特征对应的像素点置零。