一种基于图像处理的珍珠外观品质检测方法

技术领域

本发明涉及珍珠检测技术领域，具体是一种基于图像处理的珍珠外观品质检测方法。

背景技术

珍珠是一种古老的有机宝石，主要产于珍珠贝类和珠母贝类软体动物体内。珍珠为贝类内分泌作用而生成的含碳酸钙的矿物珠粒，由大量微小的文石晶体集合而成的。在对珍珠外观品质的鉴别中，圆度一直是重要指标，当珍珠圆度较高时，则外观品质合格，当珍珠圆度较低时，则外观品质不合格。传统的对珍珠外观品质检测的方法是用手工通过目测来检测的，具有主观性，检测效率低，准确性差，劳动成本大的问题。

经检索，中国专利公告号为CN208075753U提出一种用于检测珍珠外观的装置，通过设置检测装置和驱动装置，量化了检测的方法，避免了肉眼直接观察珍珠所产生的误差。但是仍然存在一定的缺陷：当外观品质不合格珍珠的凹陷或凸起部分比较细微时，该装置则无法检测识别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于图像处理的珍珠外观品质检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的技术方案是：一种基于图像处理的珍珠外观品质检测方法，包括以下步骤：

S1、二值化处理：对采集到的外观品质合格珍珠图像和外观品质不合格珍珠图像分别进行二值化处理，得到二值化处理后的图像；

S2、消噪处理：对二值化处理后的图像分别进行消噪处理，得到消噪处理后的图像；

S3、个体提取处理：对消噪处理后整幅图像中的单个外观品质合格珍珠图像和单个外观品质不合格珍珠图像分别进行个体提取处理，得到外观品质合格珍珠和外观品质不合格珍珠的个体图像；

S4、边界提取处理：对外观品质合格珍珠和外观品质不合格珍珠的个体图像分别进行边界提取处理，得到边界提取处理后的图像；

S5、边界坐标提取处理：对边界提取处理后的图像分别进行边界坐标提取处理，得到边界坐标点值；

S6、计算向量角度值均值：分别求这些点组成的向量角度值，计算其均值作为特征参数；

S7、分类识别：将均值输入分类器，对外观品质合格珍珠和外观品质不合格珍珠进行分类识别。

优选的，S1中，二值化处理包括以下步骤：

S11、设定阈值T，判断图像上所有的点G(x,y)是否满足阈值条件；

S12、将图像上G(x,y)>T的点划分为对象点，像素值设为1；否则，划分为背景点，像素值设为0。

优选的，S2中，消噪处理包括以下步骤：

S21、对二值化处理后的图像中的所有目标物进行标记；

S22、计算所有标记目标物的面积；

S23、设定阈值R，将面积大于R的目标物保留；否则，将此目标物删除。

优选的，S3中，个体提取处理包括：将每个珍珠看成是一个连通分量，设G

其中，G

优选的，S4中，边界提取处理包括以下步骤：

S41、计算珍珠个体图像的二维傅里叶变换F(u,v)，计算公式如下：

其中，珍珠个体图像大小为M×N，G(x,y)表示任意点，j表示虚数单位；

S42、用高通滤波器H(u,v)乘以F(u,v)，滤波函数为：

其中，D(u,v)＝u

S43、计算S42中结果的逆傅里叶变换，傅里叶逆变换公式为:

S44、取S43结果中的实部，得到图像边界信息；

S45、对S44中的结果二值化，得到二值化边界。

优选的，S5中，边界坐标提取处理包括：采样得到图像边界的像素点，按照8向链码方向，顺时针方向获取图像边界的方向链码，图像中某点G(x,y)的链码值是0时，则它的下一点坐标是G(x+1,y)，图像中某点G(x,y)的链码值是1时，则它的下一点坐标是G(x+1,y+1)，图像中某点G(x,y)的链码值是2时，则它的下一点坐标是G(x,y+1)……以此类推得到完整的闭合的图像边界坐标。

优选的，S6中，计算向量角度值均值包括以下步骤：

S61、根据步骤S5得到的坐标值，用以下公式计算得到珍珠边界点组成的向量角：

其中，

S62、便于统计，将γ除以10后四舍五入取整，再乘以10，公式如下：

γ＝round(γ/10)×10

S63、设向量角总数为E，角度最大为180度，对于其中任一向量角角度i，统计所有向量角中角度等于i的总数为n

S64、均值m计算公式如下：

优选的，S7中，分类识别包括以下步骤：

S71、各取Z

S72、计算外观品质合格珍珠和外观品质不合格珍珠的均值向量u

S73、计算外观品质合格珍珠和外观品质不合格的类内离散矩阵S

S74、计算类内总离散矩阵S

S

S75、计算矩阵S

S76、计算向量w

w

S77、判别函数为y，计算公式如下：

S78、计算函数的阈值Q，计算公式如下：

S79、当y大于Q，则为外观品质不合格珍珠，当y小于Q，则为外观品质合格珍珠。

本发明通过改进在此提供一种基于图像处理的珍珠外观品质检测方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：

其一：本发明主要解决珍珠外观品质检测的问题，通过求取图像边界坐标值点，求这些点组成的向量角度值，计算其均值作为特征参数，输入分类器，实现珍珠外观品质的识别；

其二：本发明从珍珠的边缘出发，寻找珍珠边缘点所组成向量角的特征参数，放大了珍珠的边缘信息，增大了外观品质合格珍珠和外观品质不合格珍珠之间的差异，解决了外观品质不合格珍珠的凹陷或凸起部分比较细微时无法检测识别的问题；本发明不仅提高了珍珠外观品质的检测效率，同时降低了误检率，可以满足实际的检测需求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：

图1是本发明的珍珠外观品质检测流程图。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种基于图像处理的珍珠外观品质检测方法，本发明的技术方案是：

如图1所示，一种基于图像处理的珍珠外观品质检测方法，包括以下步骤：

S1、二值化处理：对工业相机采集得到的外观品质合格珍珠图像和外观品质不合格珍珠图像分别进行二值化处理，得到二值化处理后的图像；

具体的，二值化处理包括以下步骤：

S11、设定阈值T，判断图像上所有的点G(x,y)是否满足阈值条件；

S12、将图像上G(x,y)>T的点划分为对象点，像素值设为1；否则，划分为背景点，像素值设为0；

S2、消噪处理：对二值化处理后的图像分别进行消噪处理，得到消噪处理后的图像；

具体的，消噪处理包括以下步骤：

S21、对二值化处理后的图像中的所有目标物进行标记；

S22、计算所有标记目标物的面积；

S23、设定阈值R，将面积大于R的目标物保留；否则，将此目标物删除；

S3、个体提取处理：对消噪处理后整幅图像中的单个外观品质合格珍珠图像和单个外观品质不合格珍珠图像分别进行个体提取处理，得到外观品质合格珍珠和外观品质不合格珍珠的个体图像；

具体的，个体提取处理包括：将每个珍珠看成是一个连通分量，设G

其中，G

S4、边界提取处理：对外观品质合格珍珠和外观品质不合格珍珠的个体图像分别进行边界提取处理，得到边界提取处理后的图像；

具体的，边界提取处理包括以下步骤：

S41、计算珍珠个体图像的二维傅里叶变换F(u,v)，计算公式如下：

其中，珍珠个体图像大小为M×N，G(x,y)表示任意点，j表示虚数单位；

S42、用高通滤波器H(u,v)乘以F(u,v)，滤波函数为：

其中，D(u,v)＝u

S43、计算S42中结果的逆傅里叶变换，傅里叶逆变换公式为:

S44、取S43结果中的实部，得到图像边界信息；

S45、对S44中的结果二值化，得到二值化边界；

S5、边界坐标提取处理：对边界提取处理后的图像分别进行边界坐标提取处理，得到边界坐标点值；

具体的，边界坐标提取处理包括：采样得到图像边界的像素点，按照8向链码方向，顺时针方向获取图像边界的方向链码，图像中某点G(x,y)的链码值是0时，则它的下一点坐标是G(x+1,y)，图像中某点G(x,y)的链码值是1时，则它的下一点坐标是G(x+1,y+1)，图像中某点G(x,y)的链码值是2时，则它的下一点坐标是G(x,y+1)……以此类推得到完整的闭合的图像边界坐标；

S6、计算向量角度值均值：分别求这些点组成的向量角度值，计算其均值作为特征参数；

具体的，计算向量角度值均值包括以下步骤：

S61、根据步骤S5得到的坐标值，用以下公式计算得到珍珠边界点组成的向量角：

其中，

S62、便于统计，将γ除以10后四舍五入取整，再乘以10，公式如下：

γ＝round(γ/10)×10

S63、设向量角总数为E，角度最大为180度，对于其中任一向量角角度i，统计所有向量角中角度等于i的总数为n

S64、均值m计算公式如下：

S7、分类识别：将均值输入分类器，对外观品质合格珍珠和外观品质不合格珍珠进行分类识别；

具体的，分类识别包括以下步骤：

S71、各取Z

S72、计算外观品质合格珍珠和外观品质不合格珍珠的均值向量u

S73、计算外观品质合格珍珠和外观品质不合格的类内离散矩阵S

S74、计算类内总离散矩阵S

S

S75、计算矩阵S

S76、计算向量w

w

S77、判别函数为y，计算公式如下：

S78、计算函数的阈值Q，计算公式如下：

S79、当y大于Q，则为外观品质不合格珍珠，当y小于Q，则为外观品质合格珍珠。

本发明主要解决珍珠外观品质检测的问题，通过求取图像边界坐标值点，求这些点组成的向量角度值，计算其均值作为特征参数，输入分类器，实现珍珠外观品质的识别。

从珍珠的边缘出发，寻找珍珠边缘点所组成向量角的特征参数，放大了珍珠的边缘信息，增大了外观品质合格珍珠和外观品质不合格珍珠之间的差异，解决了外观品质不合格珍珠的凹陷或凸起部分比较细微时无法检测识别的问题；本发明不仅提高了珍珠外观品质的检测效率，同时降低了误检率，可以满足实际的检测需求。

上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。