一種檢測(cè)輪胎橡膠中幾何形雜質(zhì)的圖像處理方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種檢測(cè)輪胎橡膠中幾何形雜質(zhì)的圖像處理方法及系統(tǒng)，方法包括：步驟1、獲取輪胎橡膠的二值化圖像；步驟2、根據(jù)橡膠像素點(diǎn)和炭黑像素點(diǎn)的不同特征值，獲取二值化圖像中的炭黑像素點(diǎn)的連通域；步驟3、計(jì)算每個(gè)連通域的面積A和寬度d；步驟4、根據(jù)每個(gè)連通域的面積A和寬度d，計(jì)算每個(gè)連通域的細(xì)長(zhǎng)度S；步驟5、將計(jì)算得到的每個(gè)連通域的細(xì)長(zhǎng)度與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，細(xì)長(zhǎng)度超過(guò)預(yù)設(shè)閾值的連通域?yàn)槎祷瘓D像中具有炭黑像素點(diǎn)的幾何形雜質(zhì)。本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：利用連通域細(xì)長(zhǎng)度對(duì)二值化圖像進(jìn)行處理，可以識(shí)別并圖像分割二值化圖像中的直線(xiàn)、圓形和曲線(xiàn)等幾何形雜質(zhì)，得到的二值化圖像更能體現(xiàn)橡膠中炭黑的分布性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種檢測(cè)輪胎橡膠中幾何形雜質(zhì)的圖像處理方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種檢測(cè)輪胎橡膠中幾何形雜質(zhì)的圖像 處理方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在實(shí)際的輪胎橡膠混煉以及膠料圖像采集過(guò)程中，由于某些人為、系統(tǒng)等不可控 制的因素會(huì)使得膠料樣本中存在一些雜質(zhì)。這些雜質(zhì)或嵌入在膠料內(nèi)部、或附在膠料的表 面。在帶光源的顯微鏡下成像時(shí)，這些雜質(zhì)會(huì)呈現(xiàn)和炭黑相同的光學(xué)特性。由于炭黑的識(shí)別 是基于炭黑與橡膠在灰度上的差異特征，因此，這些雜質(zhì)也會(huì)被識(shí)別為炭黑，在二值圖中表 現(xiàn)與炭黑一樣的白色區(qū)域，對(duì)炭黑的識(shí)別帶來(lái)了一定的困難。
[0003] 在二值圖像中，單個(gè)像素點(diǎn)的灰度信息同樣無(wú)法區(qū)分炭黑和雜質(zhì)，因此需要進(jìn)行 區(qū)域標(biāo)記，將相鄰的特征像素點(diǎn)劃分到同一區(qū)域，形成連通域，通過(guò)分析連通域的幾何特性 對(duì)炭黑和雜質(zhì)進(jìn)行區(qū)分。對(duì)連通域的幾何特征進(jìn)行研究，將雜質(zhì)分為以下四類(lèi):大顆粒雜 質(zhì)、直線(xiàn)形雜質(zhì)、氣孔雜質(zhì)（圓形雜質(zhì))和曲線(xiàn)形雜質(zhì)，對(duì)于大顆粒雜質(zhì)通過(guò)區(qū)域的面積大小 就可以進(jìn)行區(qū)分，但對(duì)于將直線(xiàn)形雜質(zhì)、圓形雜質(zhì)和曲線(xiàn)形雜質(zhì)這三種從圖像中區(qū)分開(kāi)來(lái) 則非常困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中很難對(duì)幾何形雜質(zhì)進(jìn)行識(shí)別區(qū)分 的缺陷，提供一種檢測(cè)輪胎橡膠中幾何形雜質(zhì)的圖像處理方法及系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 提供一種檢測(cè)輪胎橡膠中幾何形雜質(zhì)的圖像處理方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1、獲取輪胎橡膠的二值化圖像；
[0008] 步驟2、根據(jù)二值化圖像中橡膠像素點(diǎn)和炭黑像素點(diǎn)的不同特征值，獲取二值化圖 像中的炭黑像素點(diǎn)的連通域；
[0009] 步驟3、計(jì)算二值化圖像中炭黑像素點(diǎn)的每個(gè)連通域的面積A和寬度d;
[0010] 步驟4、根據(jù)每個(gè)連通域的面積A和寬度d，計(jì)算每個(gè)連通域的細(xì)長(zhǎng)度S，計(jì)算公式 為：
[0012] 步驟5、將計(jì)算得到的每個(gè)連通域的細(xì)長(zhǎng)度與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，細(xì)長(zhǎng)度超過(guò)預(yù)設(shè) 閾值的連通域?yàn)槎祷瘓D像中具有炭黑像素點(diǎn)的幾何形雜質(zhì)。
[0013] 本發(fā)明所述的方法中，所述方法還包括：
[0014] 步驟6、圖像分割二值化圖像中炭黑像素點(diǎn)的細(xì)長(zhǎng)度超過(guò)預(yù)設(shè)閾值的連通域。
[0015] 本發(fā)明所述的方法中，所述預(yù)設(shè)閾值為1.3。
[0016] 本發(fā)明所述的方法中，所述步驟2具體利用區(qū)域生長(zhǎng)法獲取二值化圖像中炭黑像 素點(diǎn)的連通域，具體包括以下步驟：
[0017] 步驟21、對(duì)二值化圖像進(jìn)行順序掃描，找到第一個(gè)未被標(biāo)記且特征值為1的像素點(diǎn) (1〇,7〇)，其中橡膠像素點(diǎn)的特征值為〇，炭黑像素點(diǎn)的特征值為1 ;
[0018] 步驟22、將以(XQ，yQ)為中心的8鄰域像素點(diǎn)中未被標(biāo)記且特征值為1的像素點(diǎn)標(biāo)記 為同一連通域并壓入棧中；
[0019]步驟23、當(dāng)確定棧不為空時(shí)，從棧中取出一個(gè)像素點(diǎn)（xa，ya)，將像素點(diǎn)（x a，ya)作 為(x〇，y〇)并轉(zhuǎn)至步驟22;
[0020]步驟24、當(dāng)確定棧為空時(shí)，判斷二值化圖像中的所有特征值為1的像素點(diǎn)是否均被 標(biāo)記，若否，則轉(zhuǎn)至步驟21;若是，則完成連通域的標(biāo)記。
[0021 ]本發(fā)明所述的方法中，所述步驟3中，計(jì)算每個(gè)連通域的面積A的計(jì)算公式為：
[0023] A為連通域的面積，f(x，y)為像素點(diǎn)，Μ為連通域X方向的范圍，N為連通域y方向的 范圍。
[0024] 本發(fā)明所述的方法中，所述步驟3中具體利用腐蝕算法計(jì)算每個(gè)連通域的寬度d， 具體包括以下步驟：
[0025 ]步驟31、利用結(jié)構(gòu)元G對(duì)每個(gè)連通域進(jìn)行掃描，其中G為3*3大小的結(jié)構(gòu)元，G的中心 點(diǎn)為(xb，yb );
[0026] 步驟32、判斷結(jié)構(gòu)元G覆蓋的每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值是否均為1，其中 橡膠像素點(diǎn)的特征值為0,炭黑像素點(diǎn)的特征值為1:
[0027] 若是，則保持像素點(diǎn)(Xb，yb)的特征值為1;
[0028]若否，則將像素點(diǎn)(xb，yb)的特征值賦為0;
[0029]步驟33、當(dāng)確定未完成對(duì)每個(gè)連通域的一次掃描時(shí)，轉(zhuǎn)至步驟31;
[0030]步驟34、當(dāng)確定完成對(duì)每個(gè)連通域的一次掃描時(shí)，腐蝕次數(shù)p賦為p+1，判斷每個(gè)連 通域中所有像素點(diǎn)的特征值是否均為〇,其中腐蝕次數(shù)P的初始值為〇;
[0031] 步驟35、當(dāng)確定每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值未均為0時(shí)，轉(zhuǎn)至步驟31;
[0032] 步驟36、當(dāng)確定每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值均為0時(shí)，根據(jù)腐蝕次數(shù)p計(jì)算 每個(gè)連通域的寬度d，計(jì)算公式為d = 2p。
[0033] 本發(fā)明還提供一種檢測(cè)輪胎橡膠中幾何形雜質(zhì)的圖像處理系統(tǒng)，具體包括：
[0034]第一獲取模塊，用于獲取輪胎橡膠的二值化圖像；
[0035] 第二獲取模塊，用于根據(jù)二值化圖像中橡膠像素點(diǎn)和炭黑像素點(diǎn)的不同特征值， 獲取二值化圖像中的炭黑像素點(diǎn)的連通域；
[0036] 第一計(jì)算模塊，用于計(jì)算二值化圖像中炭黑像素點(diǎn)的每個(gè)連通域的面積A和寬度 d；
[0037] 第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)每個(gè)連通域的面積A和寬度d，計(jì)算每個(gè)連通域的細(xì)長(zhǎng)度 S，計(jì)算公式為：
[0039] 比較模塊，用于將計(jì)算得到的每個(gè)連通域的細(xì)長(zhǎng)度與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，細(xì)長(zhǎng)度 超過(guò)預(yù)設(shè)閾值的連通域?yàn)槎祷瘓D像中具有炭黑像素點(diǎn)的幾何形雜質(zhì)。
[0040] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)還包括：
[0041] 分割模塊，用于圖像分割二值化圖像中炭黑像素點(diǎn)的細(xì)長(zhǎng)度超過(guò)預(yù)設(shè)閾值的連通 域。
[0042] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述預(yù)設(shè)閾值為1.3。
[0043] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述第二獲取模塊包括：
[0044] 第一掃描單元，用于對(duì)二值化圖像進(jìn)行順序掃描，找到第一個(gè)未被標(biāo)記且特征值 為1的像素點(diǎn)(XQ，y Q)，其中橡膠像素點(diǎn)的特征值為〇,炭黑像素點(diǎn)的特征值為1;
[0045] 標(biāo)記單元，用于將以(XQ，yQ)為中心的8鄰域像素點(diǎn)中未被標(biāo)記且特征值為1的像素 點(diǎn)標(biāo)記為同一連通域并壓入棧中；
[0046] 第一確定單元，用于當(dāng)確定棧不為空時(shí)，從棧中取出一個(gè)像素點(diǎn)(Xa，ya)，將像素點(diǎn) (叉￡!，7 3)作為(1()，7())并返回標(biāo)記單元；
[0047] 第二確定單元，用于當(dāng)確定棧為空時(shí)，判斷二值化圖像中的所有特征值為1的像素 點(diǎn)是否均被標(biāo)記，若否，則返回第一掃描單元;若是，則完成連通域的標(biāo)記。
[0048] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述第一計(jì)算模塊計(jì)算每個(gè)連通域的面積A的計(jì)算公式為：
[0050] A為連通域的面積，f(x，y)為像素點(diǎn)，Μ為連通域X方向的范圍，N為連通域y方向的 范圍。
[0051 ]本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述第一計(jì)算模塊包括：
[0052]第二掃描單元，用于利用結(jié)構(gòu)元G對(duì)每個(gè)連通域進(jìn)行掃描，其中G為3*3大小的結(jié)構(gòu) 元，G的中心點(diǎn)為(xb，yb);
[0053]判斷單元，用于判斷結(jié)構(gòu)元G覆蓋的每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值是否均為 1，其中橡膠像素點(diǎn)的特征值為〇，炭黑像素點(diǎn)的特征值為1:若是，則保持像素點(diǎn)(Xb，yb)的特 征值為1;若否，則將像素點(diǎn)(xb，y b)的特征值賦為0;
[0054]第三確定單元，用于當(dāng)確定未完成對(duì)每個(gè)連通域的一次掃描時(shí)，返回第二掃描單 元；
[0055]第四確定單元，用于當(dāng)確定完成對(duì)每個(gè)連通域的一次掃描時(shí)，腐蝕次數(shù)p賦為p+1， 判斷每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值是否均為〇,其中腐蝕次數(shù)P的初始值為〇;
[0056]第五確定單元，用于當(dāng)確定每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值未均為0時(shí)，返回第 二掃描單元；
[0057] 第六確定單元，用于當(dāng)確定每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值均為0時(shí)，根據(jù)腐蝕 次數(shù)P計(jì)算每個(gè)連通域的寬度d，計(jì)算公式為d = 2p。
[0058] 本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：利用連通域細(xì)長(zhǎng)度對(duì)二值化圖像進(jìn)行處理，可以識(shí)別 并圖像分割二值化圖像中的直線(xiàn)、圓形和曲線(xiàn)等幾何形雜質(zhì)，得到的二值化圖像更能體現(xiàn) 橡膠中炭黑的分布性。
【附圖說(shuō)明】
[0059] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：
[0060] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的一種檢測(cè)輪胎橡膠中幾何形雜質(zhì)的圖像處理方法的流程示 意圖；
[0061] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的利用區(qū)域生長(zhǎng)法對(duì)二值化圖像中的炭黑像素點(diǎn)進(jìn)行連通 域的標(biāo)記的方法的流程示意圖；
[0062] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的利用腐蝕算法計(jì)算每個(gè)連通域的寬度的方法的流程示意 圖；
[0063] 圖4是本發(fā)明的一種檢測(cè)輪胎橡膠中幾何形雜質(zhì)的圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0064] 圖5(a)是大顆粒雜質(zhì)圖像；
[0065]圖5(b)是直線(xiàn)形雜質(zhì)圖像；
[0066] 圖5(c)是氣孔雜質(zhì)圖像；
[0067] 圖5(d)是曲線(xiàn)雜質(zhì)圖像；
[0068] 圖6(a)是圖5(a)對(duì)應(yīng)的大顆粒雜質(zhì)二值化圖像；
[0069] 圖6(b)是圖5(b)對(duì)應(yīng)的直線(xiàn)形雜質(zhì)二值化圖像；
[0070] 圖6(c)是圖5(c)對(duì)應(yīng)的氣孔雜質(zhì)二值化圖像；
[0071] 圖6(d)是圖5(d)對(duì)應(yīng)的曲線(xiàn)雜質(zhì)二值化圖像；
[0072] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例中的區(qū)域拉伸示意圖；
[0073] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例中的腐蝕示意圖；
[0074]圖9是本發(fā)明實(shí)施例中的細(xì)長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖表；
[0075] 圖10是本發(fā)明實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0076] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0077]本發(fā)明實(shí)施例一種檢測(cè)輪胎橡膠中幾何形雜質(zhì)的圖像處理方法，如圖1所示，包 括：
[0078]步驟1、獲取輪胎橡膠的二值化圖像；
[0079] 步驟2、根據(jù)二值化圖像中橡膠像素點(diǎn)和炭黑像素點(diǎn)的不同特征值，獲取二值化圖 像中的炭黑像素點(diǎn)的連通域；
[0080] 步驟3、計(jì)算二值化圖像中炭黑像素點(diǎn)的每個(gè)連通域的面積A和寬度d;
[0081] 步驟4、根據(jù)每個(gè)連通域的面積A和寬度d，計(jì)算每個(gè)連通域的細(xì)長(zhǎng)度S，計(jì)算公式 為：
[0083]步驟5、將計(jì)算得到的每個(gè)連通域的細(xì)長(zhǎng)度與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，細(xì)長(zhǎng)度超過(guò)預(yù)設(shè) 閾值的連通域?yàn)槎祷瘓D像中具有炭黑像素點(diǎn)的幾何形雜質(zhì)。
[0084]如圖5(a)_(d)所示，本發(fā)明對(duì)連通域的幾何特征進(jìn)行研究，將雜質(zhì)分為以下四類(lèi)： 大顆粒雜質(zhì)、直線(xiàn)形雜質(zhì)、氣孔雜質(zhì)（圓形雜質(zhì))和曲線(xiàn)形雜質(zhì)，這四種雜質(zhì)對(duì)應(yīng)的二值化圖 像如圖6(a)_(d)所示。通過(guò)研究輪胎橡膠圖像中直線(xiàn)形雜質(zhì)、曲線(xiàn)形雜質(zhì)和圓形雜質(zhì)，發(fā)現(xiàn) 這三種雜質(zhì)有一個(gè)共同的特征，即連通域的曲線(xiàn)長(zhǎng)度和寬度相差非常大，這使得連通域在 幾何上呈現(xiàn)"細(xì)長(zhǎng)"的特征。因此，本發(fā)明提出一種細(xì)長(zhǎng)度的概念對(duì)橡膠中的幾何形雜質(zhì)進(jìn) 行區(qū)分和識(shí)別。
[0085]連通域細(xì)長(zhǎng)度的定義：
[0087]其中，1是連通域的曲線(xiàn)長(zhǎng)度，不是連通域首尾的直線(xiàn)長(zhǎng)度，d是連通域的寬度。由 于連通域的曲線(xiàn)長(zhǎng)度無(wú)法直接計(jì)算，因此對(duì)區(qū)域進(jìn)行拉伸，如圖6所示，在區(qū)域面積和寬度 不變的條件下，將區(qū)域拉伸成矩形，忽略寬度之間的差異，那么曲線(xiàn)長(zhǎng)度1的計(jì)算方法如下：
[0089]其中，A是連通域的面積，可以表示為連通域內(nèi)包含的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)。對(duì)表達(dá)式進(jìn) 行整合即可得到細(xì)長(zhǎng)度的進(jìn)一步表達(dá)式，如下所示：
[0091] 本發(fā)明實(shí)施例中，還包括：
[0092] 步驟6、圖像分割二值化圖像中炭黑像素點(diǎn)的細(xì)長(zhǎng)度超過(guò)預(yù)設(shè)閾值的連通域，即是 分割出二值化圖像中炭黑像素點(diǎn)的幾何形雜質(zhì)。
[0093]本發(fā)明實(shí)施例中，預(yù)設(shè)閾值為1.3。
[0094]如圖8所示，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法確定實(shí)施一中連通域細(xì)長(zhǎng)度的預(yù)設(shè)閾值的大小。選取 十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)炭黑圖像十張，每一級(jí)選擇一張，由于曲線(xiàn)型雜質(zhì)的長(zhǎng)度比較大，為了簡(jiǎn)化計(jì)算選 擇二值圖中區(qū)域曲線(xiàn)長(zhǎng)度最大的前100個(gè)連通域進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將細(xì)長(zhǎng)度劃分為10個(gè)等級(jí)， 記錄每個(gè)等級(jí)中包含的連通域的個(gè)數(shù)得到圖8。
[0095]分析圖8可知，十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)圖片中細(xì)長(zhǎng)度的取值都在1.3以下，而圖4中的b，c，d三圖 由于存在線(xiàn)性雜質(zhì)使得細(xì)長(zhǎng)度的取值出現(xiàn)大于1.3的情況，因此設(shè)置連通域細(xì)長(zhǎng)度的預(yù)設(shè) 閾值為1.3。
[0096] 本發(fā)明實(shí)施例中，使用區(qū)域生長(zhǎng)法來(lái)尋找并標(biāo)記二值化圖像中的連通域，如圖2所 示，步驟2具體包括：
[0097] 步驟21、對(duì)二值化圖像進(jìn)行順序掃描，找到第一個(gè)未被標(biāo)記且特征值為1的像素點(diǎn) (1〇,7〇)，其中橡膠像素點(diǎn)的特征值為〇，炭黑像素點(diǎn)的特征值為1 ;
[0098] 步驟22、將以(XQ，yQ)為中心的8鄰域像素點(diǎn)中未被標(biāo)記且特征值為1的像素點(diǎn)標(biāo)記 為同一連通域并壓入棧中；
[0099]步驟23、當(dāng)確定棧不為空時(shí)，從棧中取出一個(gè)像素點(diǎn)（xa，ya)，將像素點(diǎn)（x a，ya)作 為(x〇，y〇)并轉(zhuǎn)至步驟22;
[0100]步驟24、當(dāng)確定棧為空時(shí)，判斷二值化圖像中的所有特征值為1的像素點(diǎn)是否均被 標(biāo)記，若否，則轉(zhuǎn)至步驟21;若是，則完成連通域的標(biāo)記。
[0101]本發(fā)明所述的方法中，所述步驟3中，計(jì)算每個(gè)連通域的面積A的計(jì)算公式為：
[0103] A為連通域的面積，f(x，y)為像素點(diǎn)，Μ為連通域X方向的范圍，N為連通域y方向的 范圍。
[0104] 本發(fā)明實(shí)施例中，使用區(qū)域生長(zhǎng)法來(lái)尋找并標(biāo)記二值化圖像中的連通域，如圖2所 示，步驟2具體包括：
[0105] 步驟21，對(duì)二值化圖像進(jìn)行順序掃描，找到第一個(gè)未被標(biāo)記且特征值為1的像素點(diǎn) (x〇,y〇)；
[0106] 步驟22、將以(XQ，yQ)為中心的8鄰域像素點(diǎn)中未被標(biāo)記且特征值為1的像素點(diǎn)標(biāo)記 為同一連通域并壓入棧中；
[0107] 步驟23、當(dāng)確定棧不為空時(shí)，從棧中取出一個(gè)像素點(diǎn)（Xa，ya)，將像素點(diǎn)（Xa，y a)作 為(x〇，y〇)并轉(zhuǎn)至步驟22;
[0108] 步驟24、當(dāng)確定棧為空時(shí)，判斷二值化圖像中的所有特征值為1的像素點(diǎn)是否均被 標(biāo)記，若否，則轉(zhuǎn)至步驟21;若是，則完成連通域的標(biāo)記。
[0109] 區(qū)域生長(zhǎng)法，依次掃描二值化圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)，當(dāng)找到某個(gè)未標(biāo)記的目標(biāo)像 素時(shí)，將其壓入堆棧并從該點(diǎn)開(kāi)始反復(fù)標(biāo)記其領(lǐng)域，直到堆棧為空。8領(lǐng)域連通準(zhǔn)則下，區(qū)域 生長(zhǎng)法的掃描次數(shù)可以由8次降到平均4次，真正做到了快速、簡(jiǎn)單。
[0?10] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)Two-Pass兩遍掃描法、Seed-Fi 11 ing種子填充 法、順序掃描標(biāo)記法、回溯掃描標(biāo)記法、雙向反復(fù)掃描法，基于二值化圖像特殊表示方法的 標(biāo)記算法如基于跑長(zhǎng)碼表示、基于游程表示、基于四叉樹(shù)表示等標(biāo)記方法，以及專(zhuān)用于特殊 體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)的并行標(biāo)記算法，來(lái)尋找并標(biāo)記二值化圖像中的連通域。
[0111]本發(fā)明實(shí)施例中，步驟3中，計(jì)算每個(gè)連通域的面積A的計(jì)算公式為：
[0113] A為連通域的面積，f (X，y)為像素點(diǎn)，Μ為連通域X方向的范圍，N為連通域y方向的 范圍。
[0114] 通過(guò)計(jì)算連通域中像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)得到連通域的面積，快速方便。本發(fā)明的一個(gè)實(shí) 施例中，與上述實(shí)施例唯一不同的地方在于，使用mat lab函數(shù)bwarea來(lái)計(jì)算連通域的面積。
[0115] 本發(fā)明實(shí)施例中，如圖3所示，步驟3中具體利用腐蝕算法計(jì)算每個(gè)連通域的寬度 d，具體包括以下步驟：
[0116] 步驟31、利用結(jié)構(gòu)元G對(duì)每個(gè)連通域進(jìn)行掃描，其中G為3*3大小的結(jié)構(gòu)元，G的中心 點(diǎn)為(xb，yb );
[0117] 步驟32、判斷結(jié)構(gòu)元G覆蓋的每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值是否均為1，其中 橡膠像素點(diǎn)的特征值為〇,炭黑像素點(diǎn)的特征值為1:
[0118] 若是，則保持像素點(diǎn)(Xb，yb)的特征值為1;
[0119] 若否，則將像素點(diǎn)(Xb，yb)的特征值賦為0;
[0120] 步驟33、當(dāng)確定未完成對(duì)每個(gè)連通域的一次掃描時(shí)，轉(zhuǎn)至步驟31;
[0121] 步驟34、當(dāng)確定完成對(duì)每個(gè)連通域的一次掃描時(shí)，腐蝕次數(shù)p賦為p+1，判斷每個(gè)連 通域中所有像素點(diǎn)的特征值是否均為〇,其中腐蝕次數(shù)P的初始值為〇;
[0122] 步驟35、當(dāng)確定每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值未均為0時(shí)，轉(zhuǎn)至步驟31;
[0123] 步驟36、當(dāng)確定每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值均為0時(shí)，根據(jù)腐蝕次數(shù)p計(jì)算 每個(gè)連通域的寬度d，計(jì)算公式為d = 2p。
[0124] 如圖7所示，A表示一個(gè)集合，B為一個(gè)結(jié)構(gòu)元，腐蝕計(jì)算的表達(dá)式如下：
[0125] C= ΛΘΒ=-{ζ\{Β)_?ζΛ\
[0126] 分析圖7可知，腐蝕算法可以按照結(jié)構(gòu)元的大小來(lái)削減區(qū)域輪廓，且不受區(qū)域形態(tài) 影響。因此，在計(jì)算區(qū)域?qū)挾葧r(shí)選擇大小為3*3的結(jié)構(gòu)元對(duì)區(qū)域進(jìn)行腐蝕，每經(jīng)過(guò)一次腐蝕， 區(qū)域的寬度減少2個(gè)像素點(diǎn)的大小，直到區(qū)域全部腐蝕完畢，若腐蝕的步驟是ρ，則區(qū)域的寬 度為2ρ，并且計(jì)算的誤差最大不超過(guò)2個(gè)像素點(diǎn)大小，可以忽略不計(jì)。
[0127] 以下兩種算法均可適用于計(jì)算連通域的寬度:基于結(jié)構(gòu)元素分解的腐蝕算法，可 以大大減少像素訪(fǎng)問(wèn)次數(shù);基于曼哈頓距離的腐蝕算法，可以"一次預(yù)處理，多次復(fù)用"，預(yù) 處理的開(kāi)銷(xiāo)只在初次處理產(chǎn)生，之后的所有操作都是閾值化過(guò)程，而閾值化則只需要 width*height的訪(fǎng)問(wèn)開(kāi)銷(xiāo)。
[0128] 隨機(jī)選取輪胎橡膠實(shí)際檢測(cè)中帶有幾何雜質(zhì)的圖像，對(duì)其二值化圖像利用區(qū)域生 長(zhǎng)法進(jìn)行連通域標(biāo)記，然后利用細(xì)長(zhǎng)度進(jìn)行過(guò)濾，如圖9所示，其中（a)(c)為原始圖像，（b) (d)為分割出線(xiàn)性雜質(zhì)的二值化圖像，（a)的二值化圖像是(b)，（c)的二值化圖像是(d)。
[0129] 分析圖9可知，利用細(xì)長(zhǎng)度處理后的二值化圖像基本分割出直線(xiàn)、圓形和曲線(xiàn)這三 種幾何雜質(zhì)，提取出的二值化圖像更能體現(xiàn)橡膠中炭黑的分布性。
[0130] 本發(fā)明實(shí)施例一種檢測(cè)輪胎橡膠中幾何形雜質(zhì)的圖像處理系統(tǒng)，基于上述一種檢 測(cè)輪胎橡膠中幾何形雜質(zhì)的圖像處理方法，具體包括：
[0131] 第一獲取模塊1，用于獲取輪胎橡膠的二值化圖像；
[0132] 第二獲取模塊2,用于根據(jù)二值化圖像中橡膠像素點(diǎn)和炭黑像素點(diǎn)的不同特征值， 獲取二值化圖像中的炭黑像素點(diǎn)的連通域；
[0133] 第一計(jì)算模塊3,用于計(jì)算二值化圖像中炭黑像素點(diǎn)的每個(gè)連通域的面積A和寬度 d；
[0134] 第二計(jì)算模塊4,用于根據(jù)每個(gè)連通域的面積A和寬度d，計(jì)算每個(gè)連通域的細(xì)長(zhǎng)度 S，計(jì)算公式為：
[0136] 比較模塊5,用于將計(jì)算得到的每個(gè)連通域的細(xì)長(zhǎng)度與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，細(xì)長(zhǎng)度 超過(guò)預(yù)設(shè)閾值的連通域?yàn)槎祷瘓D像中具有炭黑像素點(diǎn)的幾何形雜質(zhì)。
[0137] 本發(fā)明實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括：
[0138] 分割模塊6,用于分割二值化圖像中炭黑像素點(diǎn)的細(xì)長(zhǎng)度超過(guò)預(yù)設(shè)閾值的連通域。
[0139] 本發(fā)明實(shí)施例中，預(yù)設(shè)閾值為1.3。
[0140] 本發(fā)明實(shí)施例中，第二獲取模塊2包括：
[0141] 第一掃描單元21，用于對(duì)二值化圖像進(jìn)行順序掃描，找到第一個(gè)未被標(biāo)記且特征 值為1的像素點(diǎn)(χ〇，y〇)，其中橡膠像素點(diǎn)的特征值為Ο，炭黑像素點(diǎn)的特征值為1;
[0142] 標(biāo)記單元22,用于將以(XQ，yQ)為中心的8鄰域像素點(diǎn)中未被標(biāo)記且特征值為1的像 素點(diǎn)標(biāo)記為同一連通域并壓入棧中；
[0143] 第一確定單元23,用于當(dāng)確定棧不為空時(shí)，從棧中取出一個(gè)像素點(diǎn)(Xa，ya)，將像素 點(diǎn)(x a，ya)作為&()，7())并返回標(biāo)記單元22;
[0144] 第二確定單元24,用于當(dāng)確定棧為空時(shí)，判斷二值化圖像中的所有特征值為1的像 素點(diǎn)是否均被標(biāo)記，若否，則返回第一掃描單元21;若是，則完成連通域的標(biāo)記。
[0145] 本發(fā)明實(shí)施例中，第一計(jì)算模塊3計(jì)算每個(gè)連通域的面積A的計(jì)算公式為：
[0147] A為連通域的面積，f (X，y)為像素點(diǎn)，Μ為連通域X方向的范圍，N為連通域y方向的 范圍。
[0148] 本發(fā)明實(shí)施例中，第一計(jì)算模塊3包括：
[0149] 第二掃描單元31，用于利用結(jié)構(gòu)元G對(duì)每個(gè)連通域進(jìn)行掃描，其中G為3*3大小的結(jié) 構(gòu)元，G的中心點(diǎn)為(xb，yb);
[0150] 判斷單元32,用于判斷結(jié)構(gòu)元G覆蓋的每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值是否均 為1，其中橡膠像素點(diǎn)的特征值為〇，炭黑像素點(diǎn)的特征值為1:若是，則保持像素點(diǎn)(xb，y b)的 特征值為1;若否，則將像素點(diǎn)(xb，yb)的特征值賦為0;
[0151] 第三確定單元33，用于當(dāng)確定未完成對(duì)每個(gè)連通域的一次掃描時(shí)，返回第二掃描 單元31;
[0152]第四確定單元34,用于當(dāng)確定完成對(duì)每個(gè)連通域的一次掃描時(shí)，腐蝕次數(shù)p賦為p+ 1，判斷每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值是否均為〇,其中腐蝕次數(shù)P的初始值為〇;
[0153]第五確定單元35,用于當(dāng)確定每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值未均為0時(shí)，返回 第二掃描單元31;
[0154] 第六確定單元36,用于當(dāng)確定每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值均為0時(shí)，根據(jù)腐 蝕次數(shù)P計(jì)算每個(gè)連通域的寬度d，計(jì)算公式為d = 2p。
[0155] 應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種檢測(cè)輪胎橡膠中幾何形雜質(zhì)的圖像處理方法，其特征在于，包括W下步驟： 步驟1、獲取輪胎橡膠的二值化圖像； 步驟2、根據(jù)二值化圖像中橡膠像素點(diǎn)和炭黑像素點(diǎn)的不同特征值，找到二值化圖像中 的炭黑像素點(diǎn)的連通域； 步驟3、計(jì)算二值化圖像中炭黑像素點(diǎn)的每個(gè)連通域的面積A和寬度d; 步驟4、根據(jù)每個(gè)連通域的面積A和寬度d，計(jì)算每個(gè)連通域的細(xì)長(zhǎng)度S，計(jì)算公式為：步驟5、將計(jì)算得到的每個(gè)連通域的細(xì)長(zhǎng)度與預(yù)設(shè)闊值進(jìn)行比較，細(xì)長(zhǎng)度超過(guò)預(yù)設(shè)闊值 的連通域?yàn)槎祷瘓D像中具有炭黑像素點(diǎn)的幾何形雜質(zhì)。2. 如權(quán)利要求1所述的圖像處理方法，其特征在于，所述方法還包括： 步驟6、圖像分割二值化圖像中炭黑像素點(diǎn)的細(xì)長(zhǎng)度超過(guò)預(yù)設(shè)闊值的連通域。3. 如權(quán)利要求1所述的圖像處理方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)闊值為1.3。4. 如權(quán)利要求1所述的圖像處理方法，其特征在于，所述步驟2具體利用區(qū)域生長(zhǎng)法獲 取二值化圖像中炭黑像素點(diǎn)的連通域，具體包括W下步驟： 步驟21、對(duì)二值化圖像進(jìn)行順序掃描，找到第一個(gè)未被標(biāo)記且特征值為1的像素點(diǎn)（X0， yo)，其中橡膠像素點(diǎn)的特征值為0,炭黑像素點(diǎn)的特征值為1; 步驟22、將W(xo，yo)為中屯、的8鄰域像素點(diǎn)中未被標(biāo)記且特征值為1的像素點(diǎn)標(biāo)記為同 一連通域并壓入找中； 步驟23、當(dāng)確定找不為空時(shí)，從找中取出一個(gè)像素點(diǎn)(Xa，ya)，將像素點(diǎn)(Xa，ya)作為(X0， yo)并轉(zhuǎn)至步驟22; 步驟24、當(dāng)確定找為空時(shí)，判斷二值化圖像中的所有特征值為1的像素點(diǎn)是否均被標(biāo) 記，若否，則轉(zhuǎn)至步驟21;若是，則完成連通域的標(biāo)記。5. 如權(quán)利要求1所述的圖像處理方法，其特征在于，所述步驟3中，計(jì)算每個(gè)連通域的面 積A的計(jì)算公式為：A為連通域的面積，f(x，y)為像素點(diǎn)，Μ為連通域X方向的范圍，N為連通域y方向的范圍。6. 如權(quán)利要求1所述的圖像處理方法，其特征在于，所述步驟3中具體利用腐蝕算法計(jì) 算每個(gè)連通域的寬度d，具體包括W下步驟： 步驟31、利用結(jié)構(gòu)元G對(duì)每個(gè)連通域進(jìn)行掃描，其中G為3*3大小的結(jié)構(gòu)元，G的中屯、點(diǎn)為 (xb,yb)； 步驟32、判斷結(jié)構(gòu)元G覆蓋的每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值是否均為1，其中橡膠 像素點(diǎn)的特征值為0,炭黑像素點(diǎn)的特征值為1: 若是，則保持像素點(diǎn)(孔，yb)的特征值為1; 若否，則將像素點(diǎn)(xb，yb)的特征值賦為0; 步驟33、當(dāng)確定未完成對(duì)每個(gè)連通域的一次掃描時(shí)，轉(zhuǎn)至步驟31; 步驟34、當(dāng)確定完成對(duì)每個(gè)連通域的一次掃描時(shí)，腐蝕次數(shù)P賦為P+1，判斷每個(gè)連通域 中所有像素點(diǎn)的特征值是否均為0,其中腐蝕次數(shù)P的初始值為0; 步驟35、當(dāng)確定每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值未均為加寸，轉(zhuǎn)至步驟31; 步驟36、當(dāng)確定每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值均為0時(shí)，根據(jù)腐蝕次數(shù)P計(jì)算每個(gè) 連通域的寬度d，計(jì)算公式為d =化。7. -種檢測(cè)輪胎橡膠中幾何形雜質(zhì)的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，包括： 第一獲取模塊，用于獲取輪胎橡膠的二值化圖像； 第二獲取模塊，用于根據(jù)二值化圖像中橡膠像素點(diǎn)和炭黑像素點(diǎn)的不同特征值，獲取 二值化圖像中的炭黑像素點(diǎn)的連通域； 第一計(jì)算模塊，用于計(jì)算二值化圖像中炭黑像素點(diǎn)的每個(gè)連通域的面積A和寬度d; 第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)每個(gè)連通域的面積A和寬度d，計(jì)算每個(gè)連通域的細(xì)長(zhǎng)度S，計(jì) 算公式為：比較模塊，用于將計(jì)算得到的每個(gè)連通域的細(xì)長(zhǎng)度與預(yù)設(shè)闊值進(jìn)行比較，細(xì)長(zhǎng)度超過(guò) 預(yù)設(shè)闊值的連通域?yàn)槎祷瘓D像中具有炭黑像素點(diǎn)的幾何形雜質(zhì)。8. 如權(quán)利要求7所述的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括： 分割模塊，用于分割二值化圖像中炭黑像素點(diǎn)的細(xì)長(zhǎng)度超過(guò)預(yù)設(shè)闊值的連通域。9. 如權(quán)利要求7所述的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)闊值為1.3。10. 如權(quán)利要求7所述的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第二獲取模塊包括： 第一掃描單元，用于對(duì)二值化圖像進(jìn)行順序掃描，找到第一個(gè)未被標(biāo)記且特征值為1的 像素點(diǎn)(x〇，y〇)，其中橡膠像素點(diǎn)的特征值為0,炭黑像素點(diǎn)的特征值為1; 標(biāo)記單元，用于將W(xo，yo)為中屯、的8鄰域像素點(diǎn)中未被標(biāo)記且特征值為1的像素點(diǎn)標(biāo) 記為同一連通域并壓入找中； 第一確定單元，用于當(dāng)確定找不為空時(shí)，從找中取出一個(gè)像素點(diǎn)(Xa，ya)，將像素點(diǎn)(Xa， 73)作為(》)，7〇)并返回標(biāo)記單元； 第二確定單元，用于當(dāng)確定找為空時(shí)，判斷二值化圖像中的所有特征值為1的像素點(diǎn)是 否均被標(biāo)記，若否，則返回第一掃描單元;若是，則完成連通域的標(biāo)記。11. 如權(quán)利要求7所述的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一計(jì)算模塊計(jì)算每個(gè)連通 域的面積A的計(jì)算公式為：A為連通域的面積，f(x，y)為像素點(diǎn)，Μ為連通域X方向的范圍，N為連通域y方向的范圍。12. 如權(quán)利要求7所述的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一計(jì)算模塊包括： 第二掃描單元，用于利用結(jié)構(gòu)元G對(duì)每個(gè)連通域進(jìn)行掃描，其中G為3*3大小的結(jié)構(gòu)元，G 的中屯、點(diǎn)為(xb，yb); 判斷單元，用于判斷結(jié)構(gòu)元G覆蓋的每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值是否均為1，其 中橡膠像素點(diǎn)的特征值為0,炭黑像素點(diǎn)的特征值為1:若是，則保持像素點(diǎn)(xb，yb)的特征值 為1;若否，則將像素點(diǎn)(xb，yb)的特征值賦為0; 第Ξ確定單元，用于當(dāng)確定未完成對(duì)每個(gè)連通域的一次掃描時(shí)，返回第二掃描單元； 第四確定單元，用于當(dāng)確定完成對(duì)每個(gè)連通域的一次掃描時(shí)，腐蝕次數(shù)Ρ賦為Ρ+1，判斷 每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值是否均為0,其中腐蝕次數(shù)Ρ的初始值為0; 第五確定單元，用于當(dāng)確定每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值未均為0時(shí)，返回第二掃 描單元； 第六確定單元，用于當(dāng)確定每個(gè)連通域中所有像素點(diǎn)的特征值均為0時(shí)，根據(jù)腐蝕次數(shù) Ρ計(jì)算每個(gè)連通域的寬度d，計(jì)算公式為d =化。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK106097344SQ201610416804
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日 公開(kāi)號(hào)201610416804.9, CN 106097344 A, CN 106097344A, CN 201610416804, CN-A-106097344, CN106097344 A, CN106097344A, CN201610416804, CN201610416804.9
【發(fā)明人】鄧燕妮, 聞立號(hào), 呂遠(yuǎn)興, 胡興, 褚四勇, 涂林麗, 趙東明, 劉小珠, 傅劍
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)