專(zhuān)利名稱(chēng)：基于顏色特征的地板層次分類(lèi)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于顏色特征的地板層次分類(lèi)方法，應(yīng)用于地板工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)新生產(chǎn)地板樣本的類(lèi)別判斷。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地板的需求量亦越來(lái)越多，地板在生產(chǎn)過(guò)程快速準(zhǔn)確的分類(lèi)成為了一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。目前，地板的分類(lèi)實(shí)現(xiàn)主要靠人工目測(cè)，其人為因素的影響比較大，因此利用數(shù)字圖象處理技術(shù)對(duì)地板進(jìn)行分類(lèi)更能有效的保證地板分類(lèi)的準(zhǔn)確性。由于地板顏色是反映地板表面視覺(jué)和心理感覺(jué)的重要特征，與分類(lèi)的評(píng)定有著密切關(guān)系，從而使得近年對(duì)基于顏色特征的分類(lèi)處理都進(jìn)行了一定的研究。如戴天虹等通過(guò)主顏色特征，分別利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的RBF網(wǎng)絡(luò)、K最近相鄰和最近鄰對(duì)木材樣本圖像進(jìn)行分類(lèi)處理；王克奇等利用均勻色彩空間對(duì)木材的顏色特征進(jìn)行測(cè)量與辨別的分類(lèi)研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提高地板生產(chǎn)過(guò)程中分類(lèi)處理的自動(dòng)化程度及其快速性，提供一種基于顏色特征的地板層次分類(lèi)方法，有效的提高了地板生產(chǎn)廠商對(duì)地板類(lèi)別分類(lèi)的準(zhǔn)確性，既提高了地板生產(chǎn)效率，又減少了人工成本。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述基于顏色特征的地板層次分類(lèi)方法包括以下步驟(I)根據(jù)地板樣本的彩色圖像提取顏色統(tǒng)計(jì)特征；(2)根據(jù)已知地板樣本的顏色特征信息，建立離線多層次地板樣本分類(lèi)依據(jù)庫(kù)；(3)在對(duì)未知類(lèi)別地板樣本進(jìn)行在線分類(lèi)時(shí)，利用最短距離分類(lèi)規(guī)則，根據(jù)預(yù)先給定的離線分類(lèi)依據(jù)庫(kù)求取未知地板樣本的相似類(lèi)別；利用K最近相鄰-最短距離法，根據(jù)預(yù)先給定的離線分類(lèi)依據(jù)求取未知地板樣本的準(zhǔn)確類(lèi)別；具體為(3. I)在未知地板樣本的相似類(lèi)別時(shí)計(jì)算未知樣本特征向量到所有相似類(lèi)別合并后的顏色矩特征向量的距離，并對(duì)所有距離進(jìn)行排序處理；將與最短距離之差小于樣本最大距離D_/4的所有相似類(lèi)別皆歸算到下一層次的分類(lèi)處理過(guò)程；(3. 2)在未知地板樣本的準(zhǔn)確類(lèi)別時(shí)首先求取未知地板樣本與所屬樣品大類(lèi)中各樣本的距離，并按距離大小對(duì)樣品大類(lèi)中各樣本進(jìn)行排序處理；然后統(tǒng)計(jì)前N個(gè)距離所對(duì)應(yīng)的地板樣品類(lèi)別數(shù)目，求取類(lèi)別數(shù)目最大值k_，判斷k_是否唯一；若唯一，則將未知地板歸類(lèi)到k_所對(duì)應(yīng)的類(lèi)別中，分類(lèi)處理結(jié)束；若不唯一，則求取待測(cè)地板與所有k_相同的地板樣品的距離，將未知地板樣本歸類(lèi)到與其距離最小的地板樣品中。 所述提取顏色統(tǒng)計(jì)特征，是利用地板樣本的彩色圖像的顏色矩提取出地板樣本的顏色統(tǒng)計(jì)特征信息，去除亮度分量以降低光照條件對(duì)分類(lèi)效果的影響；并給予色調(diào)分量及飽和度分量不同的加權(quán)比重。
在建立所述地板樣本分類(lèi)依據(jù)庫(kù)時(shí)，首先根據(jù)給定的地板樣本確定出各地板樣品的顏色矩；然后通過(guò)最大最小距離分類(lèi)算法對(duì)各地板樣品進(jìn)行聚類(lèi)處理，將顏色矩?cái)?shù)值相近類(lèi)別合并到一起，求取相似類(lèi)別地板樣品顏色矩的數(shù)據(jù)均值；最大最小距離算法計(jì)算出所有樣本間的最大距離作為歸類(lèi)閾值的參考，若某樣本到一聚類(lèi)中心的距離小于最大距離Dfflax的1/2，則歸入該類(lèi)，否則建立新的聚類(lèi)中心。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明對(duì)地板顏色特征的表示方式選用顏色矩特征，與其他表示方式相比，能夠更加簡(jiǎn)單有效的表示出地板的顏色信息；在HSV色彩空間利用色調(diào)及飽和度分量求取地板的顏色矩特征數(shù)據(jù)，降低光照對(duì)地板分類(lèi)準(zhǔn)確行的影響；建立離線多層次地板樣本分類(lèi)依據(jù)庫(kù)，提高位置地板樣品分類(lèi)的準(zhǔn)確性；在對(duì)近似類(lèi)別判斷時(shí)，將臨近的所有近似類(lèi)別同樣歸入到下一階段的判斷，提高分類(lèi)的準(zhǔn)確性；利用K最近相鄰-最短距離法對(duì)未知地板樣本準(zhǔn)確類(lèi)別進(jìn)行判斷，進(jìn)一步保證地板分類(lèi)的準(zhǔn)確性。


圖I為本發(fā)明的總體實(shí)現(xiàn)框架圖。圖2為地板樣本分類(lèi)依據(jù)庫(kù)示意圖。圖3為未知地板樣本分類(lèi)實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施例方式為了提高地板生產(chǎn)過(guò)程中未知地板樣本分類(lèi)的自動(dòng)化程度，本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種基于顏色統(tǒng)計(jì)特征的多層次地板在線分類(lèi)方法。地板分類(lèi)技術(shù)算法代碼量小、運(yùn)算速度快、精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，能夠有效提高未知地板樣本的分類(lèi)效率、降低生產(chǎn)成本。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本基于顏色特征的地板層次分類(lèi)方法，對(duì)未知地板樣本進(jìn)行在線分類(lèi)實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖I所示，首先根據(jù)已知地板樣本建立多層次離線地板樣本分類(lèi)依據(jù)庫(kù)，然后再對(duì)未知地板樣本由粗到細(xì)進(jìn)行在線逐層分類(lèi)實(shí)現(xiàn)。步驟如下I根據(jù)地板樣本的彩色圖像提取顏色統(tǒng)計(jì)特征；2根據(jù)已知地板樣本建立離線多層次地板樣本分類(lèi)依據(jù)庫(kù)；3在對(duì)未知類(lèi)別地板樣本進(jìn)行在線分類(lèi)時(shí)，利用最短距離分類(lèi)規(guī)則，根據(jù)預(yù)先給定的離線分類(lèi)依據(jù)庫(kù)求取未知地板樣本的相似類(lèi)別；利用K最近相鄰-最短距離法，根據(jù)預(yù)先給定的離線分類(lèi)依據(jù)求取未知地板樣本的準(zhǔn)確類(lèi)別，最后重新計(jì)算未知地板樣本所屬類(lèi)別的樣品特征數(shù)據(jù)及樣品所屬近似類(lèi)別的特征數(shù)據(jù)。以上第I步提取顏色統(tǒng)計(jì)特征的具體實(shí)現(xiàn)為在提取地板樣本的顏色統(tǒng)計(jì)特征時(shí)，選用顏色矩表示地板樣本的顏色統(tǒng)計(jì)特征。顏色矩特征的三個(gè)低階矩的數(shù)學(xué)表達(dá)式的形式為A =~llhv
/ \1/2G1 = —^{hy -^1)2
Vn 尸 IJ
權(quán)利要求
1.基于顏色特征的地板層次分類(lèi)方法，其特征是，包括以下步驟 (1)根據(jù)地板樣本的彩色圖像提取顏色統(tǒng)計(jì)特征； (2)根據(jù)已知地板樣本的顏色特征信息,建立離線多層次地板樣本分類(lèi)依據(jù)庫(kù)； (3)在對(duì)未知類(lèi)別地板樣本進(jìn)行在線分類(lèi)時(shí)，利用最短距離分類(lèi)規(guī)則，根據(jù)預(yù)先給定的離線分類(lèi)依據(jù)庫(kù)求取未知地板樣本的相似類(lèi)別；利用K最近相鄰-最短距離法，根據(jù)預(yù)先給定的離線分類(lèi)依據(jù)求取未知地板樣本的準(zhǔn)確類(lèi)別；具體為 (3. I)在未知地板樣本的相似類(lèi)別時(shí)計(jì)算未知樣本特征向量到所有相似類(lèi)別合并后的顔色矩特征向量的距離，并對(duì)所有距離進(jìn)行排序處理；將與最短距離之差小于樣本最大距離Dmax/4的所有相似類(lèi)別皆歸算到下一層次的分類(lèi)處理過(guò)程； (3. 2)在未知地板樣本的準(zhǔn)確類(lèi)別時(shí)首先求取未知地板樣本與所屬樣品大類(lèi)中各樣本的距離，并按距離大小對(duì)樣品大類(lèi)中各樣本進(jìn)行排序處理；然后統(tǒng)計(jì)前N個(gè)距離所對(duì)應(yīng)的地板樣品類(lèi)別數(shù)目，求取類(lèi)別數(shù)目最大值kmax，判斷kmax是否唯一；若唯一，則將未知地板歸類(lèi)到kmax所對(duì)應(yīng)的類(lèi)別中，分類(lèi)處理結(jié)束；若不唯一，則求取待測(cè)地板與所有kmax相同的地板樣品的距離，將未知地板樣本歸類(lèi)到與其距離最小的地板樣品中。
2.如權(quán)利要求I所述的基于顏色特征的地板層次分類(lèi)方法，其特征是，所述提取顔色統(tǒng)計(jì)特征，是利用地板樣本的彩色圖像的顔色矩提取出地板樣本的顏色統(tǒng)計(jì)特征信息，去除亮度分量以降低光照條件對(duì)分類(lèi)效果的影響；并給予色調(diào)分量及飽和度分量不同的加權(quán)比重。
3.如權(quán)利要求I所述的基于顏色特征的地板層次分類(lèi)方法，其特征是，在建立所述地板樣本分類(lèi)依據(jù)庫(kù)時(shí)，首先根據(jù)給定的地板樣本確定出各地板樣品的顔色矩；然后通過(guò)最大最小距離分類(lèi)算法對(duì)各地板樣品進(jìn)行聚類(lèi)處理，將顏色矩?cái)?shù)值相近類(lèi)別合并到一起，求取相似類(lèi)別地板樣品顏色矩的數(shù)據(jù)均值；最大最小距離算法計(jì)算出所有樣本間的最大距離作為歸類(lèi)閾值的參考，若某樣本到ー聚類(lèi)中心的距離小于最大距離Dmax的1/2，則歸入該類(lèi)，否則建立新的聚類(lèi)中心。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于顏色特征的地板層次分類(lèi)方法，在HSV色彩空間，對(duì)色調(diào)及飽和度分量進(jìn)行地板顏色矩特征的提取并給與色調(diào)特征數(shù)據(jù)以較高權(quán)重，降低紋理特征對(duì)分類(lèi)的影響。去除亮度分量，避免工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)光照條件對(duì)地板分類(lèi)的影響。在對(duì)未知地板樣本進(jìn)行在線分類(lèi)時(shí)，利用預(yù)先建立的離線多層次分類(lèi)依據(jù)庫(kù)，采用最短距離決策、K最近相鄰對(duì)未知地板樣本由粗到細(xì)進(jìn)行逐層判定。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是有效的提高了地板生產(chǎn)廠商對(duì)地板類(lèi)別分類(lèi)的準(zhǔn)確性，既提高了地板生產(chǎn)效率，又減少了人工成本。
文檔編號(hào)G06K9/62GK102663422SQ20121008420
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者吉峰, 李新, 白瑞林, 錢(qián)勇 申請(qǐng)人:無(wú)錫信捷電氣有限公司, 江南大學(xué)