[发明专利]一种自动识别杂色粒子的彩色编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测粒子流中杂色粒子的检测方法，特别是一种自动识别杂色粒子的彩色编码方法，属于光电检测领域。

背景技术

高分子聚合物制品是近年来我国飞速发展的一种加工材料，被广泛应用于各个领域，在机械配件、儿童玩具、工农业、生物医学及包装工业中均已成为重要的材料。当以工业规模生产时，材料无缺陷不仅仅是一个美学问题，在多数情况下还是一个绝对的品质要求。因此，其原材料供应商对产品的质量要求不断增长。

目前国内还没有一套完整的用于彩色粒子扫描并自动记录特定缺陷颜色、出现频率等相关统计数据的系统，对聚合物工业原材料的实验室检测主要依靠进口设备。

运用彩色CCD面阵相机记录粒子流的图像，对图像进行分析，准确快速地获得粒子流中彩色杂质的颜色、数目、尺寸等信息，解放了劳动力，具有极大的工程应用价值。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的不足，提供一种自动识别杂色粒子的彩色编码方法，自动检测粒子流中彩色杂质颜色、对应数目和尺寸，该方法准确简便，实用可行。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种自动识别杂色粒子的彩色编码方法，其特征在于操作步骤如下：

1)利用彩色面阵相机记录粒子流图像，每一个像素点具有R、G、B三个值。

2)将步骤1)中获得的图像由RGB转换为HSI。相机记录的原始图像每个像素点具有R、G、B三个值，RGB模型(如图2所示)基于三基色原理，面向硬件，便于颜色的采集和显示，但不便于图像处理。所以需要将RGB模型向HSI(色度Hue，饱和度Saturation，亮度Intensity)模型(如图3所示)进行转换。这实际上是一个基于笛卡尔坐标系的立方体向一个基于圆柱极坐标系的圆柱体的转换。

HSI圆柱极坐标的定义是这样的，亮度沿圆柱体的径向分布，中心为黑(0％)外侧为白(100％)。饱和度沿圆柱体的高分布，自下而上从0％(最弱)到100％(最强烈)。色度沿中心轴成0-360°分布。从0°(红)开始到60°(黄)、120°(绿)、180°(青)、240°(蓝色)、300°(品红)。将HSI模型外表面，即I＝1的表面展开，如图4所示。

将RGB值归一化到此H-S平面(I＝1)：

归一化后的转换分段模型表示如下(RGB→HSI)：

S＝1-Min

I＝Max

HSI模型相对于传统的RGB模型的优点在于缺陷粒子杂质块的描述，如图5所示。每个棕色的点代表棕色杂质块上的一个像素，每个白色的点代表背景的一个像素，为了简化这里只显示两维。

在R/G平面，很难定义一个只包含杂质块(棕色的点)而不包含背景(白色的点)的区域。如果加上第3维B，描述这样的一个颜色区域将变得几乎不可能。而在HS平面，棕色点的区域可以很方便的用一个矩形框：Hue＝10～50°，Saturation＝20～100％去定义。加上第3维Intensity，杂质块的区域由矩形框变为长方体，仍然不是一个复杂的形状。比如深棕色可以用Hue＝10～50°，Saturation＝20～100％，Intensity＝0～50％去表示。HSI模型的优势显而易见。

3)利用Hue，Saturation，Intensity的范围定义要识别的杂质类别。

4)对于HSI在步骤3)中定义范围内的像素点予以识别，判断为杂质块，并计算出该杂质块的轮廓、质心位置坐标以及尺寸。其中质心位置坐标(x,y)和尺寸(size)存储如下(n表示颜色类别)：

在粒子运动过程中，相机实时记录粒子流图像，同一个粒子会被检测到多次，使用下列追踪算法避免对同一粒子的重复计数。

5)将颜色、质心位置坐标存储于目标链，记为：

6)每次处理新的当前帧，重复步骤2)、步骤4)，得到当前帧图像中缺陷粒子杂质块的颜色、位置坐标以及尺寸如下：

7)将步骤6)中位置坐标依次与步骤5)中目标链的每个元素进行比对，如果存在一个颜色相同，位置落在目标链中元素(i)的行进路线范围内，且距离超过某一门限值(Min_distance)。即质心位置坐标满足如下关系：

其中：x_d＝detection[n].centre[l].x-MB[n].centre[i].x

y_d＝detection[n].centre[l].y-MB[n].centre[i].y