[发明专利]一种基于图像处理的方格蔟蚕茧筛选装置及方法

权利要求书

1.一种基于图像处理的方格蔟蚕茧筛选方法，是利用方格蔟蚕茧筛选装置对蚕茧进行筛选的方法；其特征在于步骤如下：

1）使用CMOS摄像头对方格蔟蚕茧进行图像采集；

2）设定阈值L₀,对采集到的原始方格蔟蚕茧图像进行二值化处理，灰度值超过阈值L₀的像素判定为目标区域，从而得到二值化图像；利用Otus法确定阈值L₀，方法如下：

2.1统计灰度图像总的像素数N，并找出最小灰度值L_min和最大灰度值L_max，则灰度图像的灰度范围为[L_min，L_max]；假设阈值为T，T在[L_min，L_max]范围内，则灰度图像的像素灰度值被阈值T分为两部分C₀和C₁；C₀由灰度值在[L_min，T-1]范围内的像素组成，C₁由灰度值在[T，L_max]范围内的像素组成，则区域C₀和C₁的概率分别为：,；区域C₀和C₁的平均灰度分别为：，；灰度图像的平均灰度为：,C₀和C₁两个区域的总方差为：;将T在[L_min，L_max]范围内以像素灰度值每次增加1的方式依次取值，使最大的T值便是最佳区域分割阈值L；

2.2在阈值L上下各10个灰度值的范围内对阈值进行调节，得到使二值化图像分割效果最清楚的阈值L₀，使用阈值L₀ 对灰度图像进行二值化，大于阈值L₀的像素点的像素灰度值为255，小于阈值L₀的像素点的像素灰度值为0，这样就得到了二值化后的图片；

3）对二值化图片进行腐蚀分割、形态学运算，选择灰度值为255的点所组成的连通域即蚕茧图像作为目标区域，具体方法如下：

3.1对二值化图片进行8×8的正方形结构元素腐蚀，腐蚀1到2次将方格蔟与蚕茧粘连部分分开；

3.2对腐蚀后二值化图像像素值为255的像素点标记为若干个连通域，并把这些连通域作为目标连通域；

3.3确定被标记的目标连通域的主轴，然后计算能够将连通域完全包含的形状特征的主轴方向上的最小长度和与之垂直方向上的最小宽度，则长度为、宽度为连通区域外接矩形就是该连通域的最小外接矩形；

3.4统计所有被标记的目标连通域的最小外接矩形的长和宽，根据图像中的蚕茧大小设置长和宽的范围，遍历所有被标记的目标连通域，寻找满足蚕茧长和宽的连通域，即为表示蚕茧连通域；统计目标区域的个数，即为方格蔟中蚕茧的个数；

4）求出每个目标区域所包含像素的数量，并将其作为该区域的面积特征；

5）通过对区域面积的判断，筛选出双宫茧或特小茧：

如果目标物体区域的面积 满足，则将当前目标区域看作单个正常蚕茧区域；

如果目标物体区域的面积满足，则将当前目标区域看作不良茧中的双宫茧区域；

如果目标物体区域的面积 满足，则将当前目标区域看作不良茧中的特小茧区域；

通过步骤3.4中的方法，得到真实物体横截面积与采集到的原始图像中物体的面积比为： ；以双宫茧和特小茧的长轴方向为水平方向，分别测量双宫茧和特小茧的横截面积和，分别测量多个双宫茧和特小茧的横截面积,分别求其横截面积的平均值和得到原始图像中对应的代表双宫茧区域的平均面积，代表特小茧区域的平均面积；

所述步骤3.2中标记方法如下：

按由左至右，由上至下的顺序遍历二值化图像中的所有像素点，将像素值为255的像素点作为目标像素点，若当前像素点为目标像素点，则扫描当前像素点左侧和上侧的两个4邻域像素点：

如果当前像素点左侧和上侧的两个4 邻域像素点都不是目标像素点，则用新的标号对当前像素点进行标记；

如果当前像素点左侧和上侧的两个4 邻域像素点中有一个为目标像素点，则用两者中目标像素点的标号对当前像素点进行标记；

如果当前像素点左侧和上侧的两个4 邻域像素点都为目标像素点，并且两者有相同的标号时，采用该标号对当前像素点进行标记；

如果当前像素点左侧和上侧的两个4 邻域像素点都为目标像素点，但两者的标号不同时，采用两者中的任意一个的标号对当前像素点进行标记，并将对应的两个标记作为一个等价对；

根据所有的等价对，将所有等价的标号归为一个等价组，针对每一个等价组，采用相同的标号对被该等价组中的标记所标记的目标像素点重新进行标记，具有相同标号的像素点组成一个连通区域；

所述步骤3.4中蚕茧连通域通过以下方法确定：

所述步骤1）中采集原始图像时,在方格蔟旁边放一个精度为1mm、长度为10cm的标尺,并保证该标尺能被摄像头拍到；拍摄完成后，测量采集到的原始图像上的标尺长度为cm,则图像的比例尺为：，真实物体横截面积与采集到的原始图像中物体的面积比为：；将真实的一个蚕茧抽象为一个椭圆形，测量其最长轴长度与最短轴的长度,则在采集到的原始图像上蚕茧的最长轴的长度，最短轴的长度为 ；重复测量多个真实的蚕茧，找到的一个最大值和最小值及的一个最大值和最小值，计算出相对应的原始图像上的的一个最大值和一个最小值，的一个最大值和一个最小值；忽略掉腐蚀所引起的连通区域形变，把和看作最小外接矩形长的范围，把和看作最小外接矩形宽的范围，当某连通域最小外接矩形的长满足并且宽满足时，这个连通域为蚕茧连通域；

所述的方格蔟蚕茧筛选装置，包括台架、工作台、方格簇、CMOS摄像头；台架用于支撑工作台； CMOS摄像头通过一个支架固定于工作台上，CMOS摄像头悬于工作台正上方，能正对工作台拍照；方格蔟位于CMOS摄像头下方，保证CMOS摄像头能完整采集到方格蔟上蚕茧的原始图像。